印染廢水處理工程實例

周惠君(南京融眾環(huán)境工程研究院有限公司，江蘇 南京 211599)

0 引言

揚州某禮品工藝有限公司主要生產(chǎn)禮品緞帶、禮品繩帶。隨著公司規(guī)模擴產(chǎn)，公司原有廢水設施無法滿足使用要求，因此全部廢除。另行新建一座廢水處理站，規(guī)模200 m3/d，新的污水處理設施采用預處理-生化處理-脫色處理相結合的工藝流程，設計排水指標優(yōu)于GB 8978—1996 《污水綜合排放標準》表4中的三級標準，滿足該企業(yè)對水質排放的要求。工程于2019年3月建設，6月份投入運行，各項指標均優(yōu)于設計要求。

1 廢水來源分析

(1)根據(jù)項目生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品主要為白色緞帶進行整體著色。白色緞帶首先進行水洗，去除緞帶表面污染物，產(chǎn)生清洗廢水W1；此段廢水中含有大量的懸浮物雜質等。

(2)水洗后進行烘干，再經(jīng)輥軸牽引從染槽中經(jīng)過；接著進行高溫熱熔上色，加入色漿；著色定型后水槽清洗，去除表面殘余染料，產(chǎn)生清洗廢水W2。此段廢水中含有大量的COD、BOD、氨氮、懸浮物、色度等。

2 設計進出水質水量

2.1 設計水質

本項目所采用著色原料為：非偶氮類染料(無重金屬成分)、均染劑(有機酸與鹽的陰離子分散復合體，不含磷酸鹽)。根據(jù)項目取樣實測得綜合進水水質，結合當?shù)丨h(huán)保監(jiān)管指標要求：CODCr、氨氮達到接管標準，CODCr<300 mg/L，氨氮≤35 mg/L；業(yè)主指定排水要求：出水指標要有冗余，COD≤200 mg/L、氨氮≤20 mg/L、噸水運行單價低于10元/m3。綜上，設計水質如表1所示。

表1 設計進出水質表

本項目廢水經(jīng)收集后進行處置，出水水質達到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》表4中的三級標準并滿足環(huán)保、業(yè)主規(guī)定的排水水質要求；處理排水入城鎮(zhèn)污水廠深度處理。

2.2 設計水量

項目廢水量200 m3/d，每天排水時間不定。排放廢水由廠區(qū)已有地埋式提升池、提升泵抽至新建廢水站。按業(yè)主要求：白天進水10 h(8:00—18:00)，晚上不進水；系統(tǒng)自動化運轉。因此本項目設計進水量20 m3/h(運轉時間：8:00—18:00)，自動化連續(xù)運行10 h；生化工藝24 h自動化運行。

3 處理工藝設計

3.1 工藝流程

工藝流程圖如圖1所示。

3.2 主要構筑物

(1)調節(jié)池。半埋式鋼砼結構。因排水工段W1與W2排水時間不一致、各種染料顏色排水時間不一致；因此要有足夠的調節(jié)容積提供穩(wěn)定的水質水量。設計調節(jié)池有效容積385 m3，水力停留時間46 h。設潛水攪拌機兩套，型號參數(shù)：主體材質316 L, MA0.85/8-260-740，0.85 kW，3.2 A，轉速 740 r/min，葉輪直徑260 mm，池體末端推流流速0.2 m/s。配套潛污提升泵兩套，規(guī)格參數(shù)：Q=20 m3/h,H=10 m,N=1.50 kW，電磁流量計控制調節(jié)進水水量。

(2)預處理。預處理階段主要由加堿調節(jié)、混凝反應、絮凝反應、混凝沉淀池、氧化池、脫氯池組成，池體材質半埋式鋼砼結構。

加堿調節(jié)。采用5%堿液與廢水混合，加藥量用pH在線儀表自動控制計量泵加藥；藥液與廢水反應采用中央立式漿葉攪拌機，雙層漿葉，上下層水平方向90°漿葉交叉，底層漿葉距末端0.7 m，兩層漿葉間距1.0 m。軸長3.1 m，漿葉直徑0.9 m，寬度0.3 m，折漿角度45°。轉速96 r/min。混合時間 13 min。

混凝反應池。采用聚合氯化鋁(PAC)與廢水混合，根據(jù)實驗結論最佳投加量3 g/L，配置藥液濃度10%(質量比)；藥液投加量600 L/h。廢水與藥液混合采用中央立式漿葉攪拌機，雙層漿葉，上下層水平方向90°漿葉交叉，底層漿葉距末端0.7 m，兩層漿葉間距1.0 m。軸長3.1 m，漿葉直徑0.9 m，寬度0.3 m，折漿角度45°，轉速49 r/min。混合時間13 min。

絮凝反應池。采用陰離子聚丙烯酰胺(PAM、1 500萬)與廢水混合，根據(jù)實驗結論最佳投加量0.01 g/L，配置藥液濃度0.2%；藥液投加量100 L/h。廢水與藥劑混合采用中央立框式攪拌機，雙層框，每層框直徑1.0 m、高度0.5 m；每層框豎向設置0.5 m長的3#角鋼豎片，共4片；下層框距軸末端0.5 m，兩層框邊距0.4 m。軸長3.1 m，轉速8～12 r/m。混合時間25.8 min。

混凝沉淀池。采用矩形豎流式沉淀池，中心筒進水、周邊溢流出水，出水堰負荷0.34 L/m·s；沉淀負荷0.8 m3/m2·h；沉淀時間 5.5 h；池底泥斗布置穿孔吸泥管網(wǎng)，外置臥式離心泵(10 m3/h、10 m揚程、功率0.75 kW)排泥至污泥儲池。

氧化池。主要采用成品次氯酸鈉(10%濃度)投加，根據(jù)實驗結論最佳投加量10 L/h，投加位置：混凝沉淀池堰槽出水口；池底布置穿孔攪拌管網(wǎng)，采用氣體攪拌，截止閥控制流量，反應時間50 min。在后續(xù)的活性污泥生化工藝中，余氯量達到1.5 mg/L時，原生動物的數(shù)量和形態(tài)沒有顯著的變化；余氯量超過2.5 mg/L時，活性污泥絮凝體出現(xiàn)分解，原生生物大量死亡[1]；因此須對余氯控制設置冗余，保證活性污泥不受余氯影響。

脫氯池。采用還原劑(硫代硫酸鈉)，投加量采用余氯在線監(jiān)控儀自動化控制加藥；控制余氯含量低于0.5 mg/L。池底布置穿孔攪拌管網(wǎng)，采用氣體攪拌，截止閥控制流量，反應時間50 min。

(3)生化處理。生化處理主要由水解酸化池、接觸氧化池、二沉池組成，池體材質半埋式鋼砼結構。

水解酸化池。它是將水解階段和酸化階段從厭氧反應的4個階段中分離處理，即利用前兩個階段的產(chǎn)酸菌作用使得廢水酸化的同時水解，可將印染廢水中生化性較差的一些高分子物質分解為較小的分子，改善水質的可生化性，為后續(xù)好氧階段創(chuàng)造條件，同時在分解高分子的過程中破壞發(fā)色集團打斷發(fā)色鏈[2]。池內(nèi)布置組合填料45 m3(高度3 m，間距200 mm，盤間距100 mm)，填料接觸停留時間5.35 h。布置微孔膜曝氣裝置40套(φ215，2 m3/h)，截止閥控制空氣流量動力攪拌。為提高廢水的可生化，在項目運行期每天抽取廠區(qū)化糞池后生活污水5 m3(COD約 600 mg/L、BOD350 mg/L、氨氮約 45 mg/L，總磷約7 mg/L、懸浮物30 mg/L)入水解酸化池。

接觸氧化池。池內(nèi)布置微組合填料載體135 m3(高度 3 m，間距 200 mm，盤間距 100 mm)，填料接觸停留時間16.07 h。接觸氧化是一中使微生物群體附著于某些載體的表面呈膜狀，通過與污水接觸，生物膜上的微生物攝取污水中的有機物作為營業(yè)并加以代謝，從而使污水得到凈化的辦法[3]。曝氣采用羅茨風機兩套 (Q=4.52 m3/min、H=6 m、N=11 kW)與微孔膜片曝氣器(φ215，2 m3/h)120套；池體末端設潛污泵兩臺(18 m3/h、10 m揚程、功率 1.10 kW)，24 h自動化控制回流至水解酸化池。

二沉池。采用矩形豎流式沉淀池，中心筒進水、周邊溢流出水，出水堰負荷0.34 L/m·s；沉淀負荷0.8 m3/m2·h；沉淀時間 4.37 h ；池底泥斗布置穿孔吸泥管網(wǎng)，外置臥式離心泵(10 m3/h、10 m揚程、功率0.75 kW)24 h自動化污泥回流或排泥。

(4)脫色處理。沉淀池溢流槽出口投加成品次氯酸鈉(10%濃度)，投加量10 L/h，通過管道混合流至巴歇爾槽，混合總反應時間30 s。

(5)巴歇爾槽。標準槽，監(jiān)測計量出水水質、水量，監(jiān)測設備及儀表由有環(huán)保監(jiān)管平臺入網(wǎng)資質的第三方單位安裝。

(6)事故池。突發(fā)事故應急使用，半地埋式鋼砼結構，總有效容積205 m3。

(7)污泥處置。采用豎流式污泥池，各排泥排渣點經(jīng)中心筒進水，周邊溢流出水至調節(jié)池。溢流槽內(nèi)圈設置擋渣板及與集渣槽，收集表層浮泥。底部污泥通過螺桿泵(0.8 m3/h、60 m揚程、功率1.50 kW)輸送至疊螺一體機(處理量3～5 m3/h、功率1.14 kW)脫水處置，脫水污泥委外處置。

4 工藝調試運行

本項目調試分為3個階段：預處理調試、生化工藝調試、自動化運行。

4.1 預處理調試

原水中含有大量懸浮物、色度高、生化性差，因此必須進行預處理，預處理合格后方可進入生化工藝。

調試要點：(1)混凝沉淀池、氧化池、脫氯池注清水至池底板以上0.5 m，開啟曝氣風機，檢查穿孔攪拌管無異常后繼續(xù)注水至池外離心泵高度(水深3.60 m)處，開啟離心泵檢查吸泥管網(wǎng)有無異常；(2)根據(jù)實驗最佳投藥量進行配藥投藥，并嘗試降低加藥量，其目的減少藥劑費用；(3)pH在線儀表控制加堿量，控制pH值7.6±0.2范圍；臺式pH儀復核；(4)根據(jù)余氯在線儀表反饋投加脫氯劑，控制余氯低于0.5 mg/L，并采用精密余氯試紙復核；(5)預處理出水管路設有兩路電控蝶閥，一路通往水解酸化、一路通往污泥儲池。調試時，關閉通往水解酸化池電控蝶閥，開啟通往污泥儲池電控蝶閥；待預處理調試合格，在進行電控蝶閥切換；(6)氧化池、脫氯池設有高液位溢流堰槽，若氧化脫氯反應生成浮渣或前端有浮渣混入時，關閉兩路電控蝶閥抬高水位，浮渣經(jīng)溢流槽排入污泥儲池。

4.2 生化工藝調試

預處理調試合格后，關閉預處理系統(tǒng)，進入生化工藝調試階段。

調試要點：(1)水解酸化池、接觸氧化池、二沉池注入清水至池底板以上0.5 m處，開啟曝氣風機，檢查微孔膜曝氣裝置無異常后繼續(xù)注水至設計水深(5 m)；(2)開啟回流泵，投加接種污泥，啟動污泥濃度4.66 g/L；水解酸化池投加生活污水5 m3、投加葡萄糖25 kg，接觸氧化池投加葡萄糖200 kg(1g葡萄糖折0.53 gBOD)恢復污泥活性，系統(tǒng)BOD負荷0.67 kg BOD/m3·d；(3)接觸氧化池曝氣 24 h 后，次日水解酸化池投加生活污水5 m3、葡萄糖50 kg，接觸氧化池投加葡萄糖 450 kg，BOD 負荷 1.48 kgBOD/m3·d。第三日啟動預處理系統(tǒng)，間斷進水4 h合計80 m3廢水，水解酸化池投加生活污水5 m3、工業(yè)級葡萄糖25 kg，接觸氧化池投加工業(yè)級葡萄糖100 kg；后續(xù)逐步增量20 m3/d廢水，并逐步減少葡萄糖，直至達到系統(tǒng)設計水量；(4)生化系統(tǒng)出水后，啟動次氯酸鈉投加，保證與預處理系統(tǒng)連鎖延遲啟停。

4.3 自動化運行

檢查自動狀態(tài)下：各設備運轉狀況是否正常、故障自動切換是否正常、運行周期自動切換是否正常、儀表顯示及信號反饋狀態(tài)是否正常等，盡量減少人工操作。

4.4 運行效果

系統(tǒng)啟動30日歷天后，經(jīng)檢測處理結果如表2所示。最終出水水質均達到規(guī)定的排水指標要求。

表2 廢水處理水質表

5 經(jīng)濟評價

工程投資由土建費用、設備采購安裝費用組成，工程造價260萬元。(1)項目總裝機功率43.75 kW，運行功率21.43 kW，每日耗電369.75 kW·h。按當?shù)仉妰r0.635元/kW·h計，則噸水電費為1.17元/m3。(2)日常藥劑費主要為PAC、PAM、氧化劑、脫氯劑、片堿組成，合計噸水運行藥劑費為6.75元/m3。(3)日產(chǎn)污泥0.21 t(含水率75%)，當?shù)匾话愎虖U處理單價600元/噸，則每日固廢處理費用為126元，噸水單價0.63元/m3。上述運行總噸水單價為8.55元/m3，低于規(guī)定的運行噸水費用單價10元/m3，該工藝在經(jīng)濟上是可行的。

6 結語

根據(jù)企業(yè)廢水水質的特點，該項目采用預處理、生化處理、脫色處理相結合的主體工藝，經(jīng)一個月的運行調試，出水水質達到GB 8978—1996表4中的三級標準并滿足環(huán)保、企業(yè)規(guī)定的排水水質要求，證明該工藝從技術經(jīng)濟上是可行的。