綜合染整廢水的“雙膜法”處理工藝及尾水回用工程設計

秦 冰，李 勇，李 方，楊林明

(1. 上海市環境科學研究院，上海 200233;2. 東華大學環境科學與工程學院，上海 201620;3. 國家環境保護紡織工業污染防治工程技術中心，上海 201620)

隨著工業的發展和人民需求的不斷升高，印染行業在我國乃至全世界已占據重要地位。據國家統計局發布的資源和環境統計數據顯示，2010 年我國印染廢水排放量約為每天6.0 ×106m3［1，2］。印染廢水具有成分復雜、水量大、有機污染物含量高、色度大、堿性強等特點，屬于難處理的工業廢水［3］。

大量的試驗和實踐表明，生物處理法在去除有機污染物方面有很好的處理效果且處理費用低，但是對色度的去除卻不夠理想;物理和化學處理法可以快速高效地解決色度問題，但對有機污染物的處理效果較差且處理費用高。對于有機物的含量和色度都比較高的印染廢水，要使處理后的出水能夠達到規定的排放標準，用單一處理工藝難以徹底解決問題。因此，工程上普遍采用的是物化+生物的組合式工藝處理方法［4，5］。

1 概述

山東某大型紡織集團是一家集棉花種植、紡紗、織布和印染加工于一體的集團化生產企業，于2011 年新建成以兩億米蠟染面料為核心，紡紗、坯布和印染為重點的“綠色紡織產業園”，本工程方案是專為處理該工業園印染廢水而設計，設計規模為10 000 m3/d。

2 工程方案

2.1 水質水量的確定

本項目設計水量為10 000 m3/d 印染廢水處理項目，系統最終設計中水回用能力為7 000 m3/d，其中包括5 000 m3/d 超濾膜中水和2 000 m3/d 反滲透純凈水，3 000 m3/d 達到化工園區納管標準后排放至園區綜合污水處理廠。該污水廠運行方式為24 h 連續運行，接納的廢水包括前處理廢水和生產廢水，前處理廢水主要包括退漿、煮練、絲光和漂白廢水，生產廢水主要由機械洗蠟廢水、皂化脫蠟廢水，染色、漂洗和水洗廢水所組成。廢水水質參考該集團公司的老廠水質標準以及相關行業標準。

2.2 設計出水水質

結合園區污水廠的納管要求和本項目的工藝路線，MBR 超濾膜出水水質要求如表1 所示。

表1 設計進出水水質Tab.1 Influent and Effluent Quality of Design

本工程反滲透(RO)回用水水質標準參照《紡織染整工業廢水治理工程技術規范》(HJ 471—2009)，如表2 所示。

表2 回用水水質標準Tab.2 Quality Standard of Reuse Water

2.3 處理工藝研究與選擇

結合廢水水質分析情況，擬采用穩妥的工藝流程。廢水分道后對蠟染廢水進行松香回收，擬采用的工藝流程如下。

(1)機械洗蠟廢水主要含松香蠟和少量未固色染料，濃度高但組分相對單一，主要污染物疏水性強，分流后采用部分回流加壓溶氣雙級氣浮工藝處理，可分離出絕大部分松香蠟，氣浮后出水流入回用水池可回用于洗蠟車間，實現了封閉循環。該部分廢水單獨處理后，可基本實現無廢水排放，減少了污水處理廠集中處理的負荷。

(2)皂化脫蠟廢水分流后經酸化破乳可使大量松香皂轉變為疏水性松香，經過酸析池后，析出松香送到松香蒸餾區域。廢水進入水質凈化廠集水井內。

(3)其他印染廢水經車間收集以后，一并排入水質凈化廠廢水集水井，經水泵一次提升進入調節池進行水質水量調節，在調節池前端有一個pH粗調，使廢水的pH 接近混凝反應的要求，廢水經過勻質勻量調節后經水泵二次提升進入物化沉淀池的混凝反應區，經過pH 微調、投加PAC 和PAM，再經快速混合和慢速反應程序后，進入沉淀池進行固液分離，物化沉淀污泥由污泥斗經過排泥井重力排進污泥脫水機房污泥池。沉淀池出水自流進入水解酸化池，大分子的有機物經過微生物的厭氧水解酸化分解為小分子有機物，提高了廢水的可生化性。水解酸化池出水依靠重力自流進入MBR 生化池，在低溶解氧，高污泥濃度，循環回流的條件下進行充分生化反應，吸附、氧化、降解廢水中的有機物［6-8］。MBR 生化池分為生化好氧區和膜區。經過膜區超濾膜的過濾分離，5 000 m3出水供給生產區域的對生產用水水質要求較低的生產段回用，2 000 m3作為RO 進水，3 000 m3達標排放。

MBR 池出水進入RO 反滲透系統進行回用處理，RO 反滲透系統主要由保安過濾器、高壓水泵、反滲透裝置、RO 水箱及控制系統組成。經RO 反滲透系統處理后，產水水質達到或優于回用水水質標準，可進行染色、印花等對生產用水水質要求較高的生產工藝段回用，RO 工藝濃水進行混凝脫色處理后匯同部分MBR 出水達標排放。

2.4 工藝流程

工藝流程如圖1 所示。

2.5 主要設施及設備參數

本項目中所有建筑物為磚混結構、構筑物均為鋼砼結構。

(1)集水井泵房

集水井泵房包括粗格柵、集水井和泵房。粗格柵井寬1.5 m，井長3 m;集水井尺寸為17.5 m ×6 m×3.2 m，有效水深為2 m，停留時間為0.5 h;泵房尺寸為17.5 m×6 m×5.3 m。

(2)調節池

調節池尺寸為25 m ×25 m ×6 m，停留時間為8 h。

圖1 工藝流程圖Fig.1 Flow Chart of Treatment Process

(3)物化沉淀池

物化沉淀池包括混凝反應區和沉淀分離區兩個部分。混凝反應部分尺寸為6 m ×6 m ×4 m，停留時間為0.5 h;混凝沉淀池部分尺寸為24 m×6 m×6.5 m，停留時間為1.5 h。

(4)水解酸化池

厭氧池部分尺寸為54 m×32 m×6m，停留時間為18 h;沉淀部分尺寸為24 m×16 m×6 m，停留時間為1.5 h。

(5)MBR 生化池

MBR 生化池尺寸為47 m ×24 m ×6 m，停留時間為27 h。

(6)鼓風機房

本項目鼓風機房尺寸為41 m×10 m×5.7 m。

(7)RO 車間

RO 系統車間包括MBR 回用水池、RO 回用水池、RO 濃水池、排放水池等。MBR 回用水池尺寸為27 m×10 m×6 m，停留時間為4 h;RO 回用水池尺寸為17.8 m×6 m×6 m，停留時間為5.5 h;RO 濃水池尺寸為11.3 m×3 m×6 m，停留時間為3.8 h;排放水池尺寸為8.1 m×7.6 m×6 m，停留時間為1.2 h。

(8)污泥脫水間及堆場

污泥脫水機房含污泥池和脫水間及堆場。污泥池尺寸為5 m×5 m ×5 m，停留時間為4.8 h;污泥脫水間及堆場尺寸為24 m×20 m×8.5 m。

3 經濟技術評價

3.1 基建投資

土建費用為1 133 萬元，設備及安裝等費用為2 875萬元。以上合計總費用為4 008 萬元。

3.2 運營情況

本工程目前已進入運營調試階段，MBR 出水水質如表3 所示。RO 系統還未進入正式運行階段。

表3 MBR 反應池出水水質Tab.3 Effluent Quality of MBR Reaction Tank

運行費用如下:

(1)動力費

污水處理及回用系統總裝機容量為1 797.99 kW，總使用軸功率為921. 03 kW，每日用電總量為22 104.72 kW·h。動力費為645 萬元/年。

(2)工資福利費

定員18 人，共計費用為75.6 萬元/年，每天費用2 071 元。管理費用、辦公費用30 萬元/年，每天費用822 元，合計每天費用2 893 元。工資福利費為105.6 萬元/年。

(3)設備折舊費用

設備和膜折舊按照5 年計算。設備折舊費用為2 246/5=449.2 萬元/年(折算到每天為12 480 元)。

(4)維修費用

各種機械設備以及管路維修，按照每年30 萬計算(折算到每天為830 元)。

(5)藥劑費

藥劑費用合計為5 290 元/d。

以上合計=動力費+工資福利費+設備折舊費用+ 維修費用+ 藥劑費用= 17 684 + 2 893 +5 290 +12 480 +830 =39 177 元/d

本工程廢水至MBR 出水的費用為3.92 元/t，RO 膜回用水的處理費用預計為6.00 元/t。

4 結論和建議

本工程采用先進、成熟、可靠的“調節池+物化沉淀+水解酸化+MBR 膜生物反應器+反滲透過濾”處理工藝流程是可行的，處理規模為10 000m3/d，估算總投資為4 008 萬元。本工程污水處理工藝每噸水至MBR 處理成本為3.92 元，RO 膜回用水的處理費用預計為6.00 元/t，其中不包括污泥處置費用。

［1］薛海濤，宋波，呂英杰.我國印染廢水處理技術現狀及發展趨勢［J］.華章，2012，7(16):344.

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［5］邵云海，蔣克彬.水解與接觸氧化工藝處理印染廢水［J］.中國給水排水，2001，17(8):53-55.

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