印染廢水分質(zhì)處理模式及其在改造工程中的應(yīng)用

　　某印染企業(yè)位于陜西省寶雞市，年印染織物約5×107 m。生產(chǎn)工藝主要有前處理（包括退漿、煮煉、漂白等工序）、染色和整理工序等，企業(yè)排放的廢水主要包括染色、水洗、絲光、堿減量和退煮漂（退漿、煮煉、漂白）廢水等。該企業(yè)已建有處理能力為3 000 m3/d的印染廢水處理工程，采用混合處理模式，總投資約2 400萬(wàn)元。

　　該企業(yè)地處西部，所處區(qū)域生態(tài)環(huán)境容量較小且生態(tài)環(huán)境脆弱，出水水質(zhì)執(zhí)行《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4287—2012）表 3間接排放標(biāo)準(zhǔn)和《黃河流域（陜西段）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 61/224—2011）限值要求，這些標(biāo)準(zhǔn)較東部同類型企業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。多年運(yùn)行過程中，由于產(chǎn)能擴(kuò)大和設(shè)備老化等原因，存在出水COD和銻難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，且再生水處理系統(tǒng)膜易堵塞、產(chǎn)水率低和能耗偏高的問題。為保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，提高企業(yè)水重復(fù)利用率到40%，啟動(dòng)印染廢水分質(zhì)處理改建工程。

　　01 原有工程概況

　　由于企業(yè)印染工序繁多，企業(yè)排放的工藝廢水種類和水質(zhì)也多種多樣。原有工程將染色、水洗、絲光、堿減量和退煮漂廢水混合后，采用混凝沉淀- UASB-生物接觸氧化-氣浮組合工藝進(jìn)行處理。

　　運(yùn)行中存在以下問題：

　　（1）堿減量廢水排入綜合調(diào)節(jié)池，對(duì)生化系統(tǒng)造成沖擊，導(dǎo)致系統(tǒng)微生物活性變差，系統(tǒng)最終出水COD不能滿足《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4287—2012）表 3間接排放標(biāo)準(zhǔn)和《黃河流域（陜西段）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 61/224—2011）限值要求，對(duì)下游園區(qū)污水處理廠達(dá)標(biāo)排放產(chǎn)生了影響；

　?。?）采用PAC進(jìn)行混凝處理，系統(tǒng)出水銻濃度超標(biāo)；

　　（3）UASB池處理效果不理想，出水波動(dòng)大，對(duì)好氧處理單元出水水質(zhì)影響大；

　?。?）高COD和高鹽二級(jí)出水進(jìn)入再生處理系統(tǒng)，易導(dǎo)致膜堵塞，降低再生系統(tǒng)產(chǎn)水率。

　　02 改造工程設(shè)計(jì)

　　2.1 設(shè)計(jì)水質(zhì)

　　對(duì)企業(yè)多種工藝廢水進(jìn)行采樣分析，不同工序排水水質(zhì)變化較大，因此選取典型值作為進(jìn)水指標(biāo)。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)見表 1。

　　2.2 印染廢水處理工藝比選

　　2.2.1 處理模式比選

　　印染廢水通常具有污染物濃度高、色度深、可生化性差等特點(diǎn)。目前印染廢水多采用混合處理模式?；旌夏Ｊ降膬?yōu)點(diǎn)是具有規(guī)模效應(yīng)，一次性投資省。但是該處理方式也存在諸多的問題，比如將高COD工藝廢水和低COD廢水混合處理會(huì)使得系統(tǒng)的COD負(fù)荷增高，后續(xù)再生回用處理成本高、回用率低。

　　總體而言，印染廢水混合后處理往往會(huì)導(dǎo)致印染企業(yè)二級(jí)出水排放不達(dá)標(biāo)，不達(dá)標(biāo)的二級(jí)出水進(jìn)到RO系統(tǒng)后，膜易堵塞且產(chǎn)水率不高。

　　分質(zhì)處理模式是根據(jù)印染廢水的性質(zhì)不同，將性質(zhì)差異較大的廢水分類收集、分別處理的一種方法，其本質(zhì)是對(duì)廢水處理進(jìn)行精細(xì)化管理，適于“優(yōu)水優(yōu)用”。分質(zhì)處理可對(duì)不同工序排水的最終去向進(jìn)行優(yōu)化，減少水處理系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷，從而減少構(gòu)筑物體積，節(jié)省建設(shè)費(fèi)用。分質(zhì)處理還可以避免高COD和高鹽廢水進(jìn)入反滲透環(huán)節(jié)，有利于減少膜污染，提高產(chǎn)水率。

　　此外，將高濃度廢水分質(zhì)處理，可以避免對(duì)微生物的活性產(chǎn)生影響，提高廢水的可生化性。經(jīng)過多次論證后，該企業(yè)印染廢水改造工程采用分質(zhì)處理模式進(jìn)行處理。

　　2.2.2 堿減量和退煮漂廢水分質(zhì)處理的優(yōu)勢(shì)

　　很多文獻(xiàn)對(duì)印染廢水的分質(zhì)處理工藝進(jìn)行了研究。針對(duì)印染廢水分質(zhì)處理，有文獻(xiàn)報(bào)道水洗廢水現(xiàn)場(chǎng)分質(zhì)處理回用，具有節(jié)能、減少循環(huán)時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)先處理并回用處理難度較低、水量較大和具有就近利用優(yōu)勢(shì)的水洗廢水，歐美國(guó)家很多研究者進(jìn)行了廣泛的研究。周律等建立了企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，對(duì)印染廢水進(jìn)行分類排放與回收來實(shí)現(xiàn)水資源調(diào)度，進(jìn)行了廢水資源管理研究。

　　但是，西部印染企業(yè)除染色廢水和水洗廢水外，還有堿減量工藝廢水。堿減量廢水是印染工業(yè)排放的一種水量小、堿性強(qiáng)、COD高且難降解的廢水，當(dāng)其與一般印染廢水混合處理時(shí)，往往會(huì)因?yàn)閺U水中的對(duì)苯二甲酸鈉對(duì)微生物的抑制作用導(dǎo)致出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。

　　退煮漂工序排水中主要含有生物退漿酶和生物精煉酶助劑，COD和堿性偏高。表 1結(jié)果顯示，堿減量廢水和退煮漂廢水水量占比僅為22%，但是其COD貢獻(xiàn)率占比達(dá)到了69.2%，由此可見兩者為有機(jī)污染物的主要來源。

　　另一方面，堿減量廢水中銻質(zhì)量濃度為0.61 mg/L，其他工序排水中銻基本未檢出。由此可見，該企業(yè)排放廢水中的銻主要源于堿減量工序。沈雅琴等研究了堿減量廢水單獨(dú)收集處理后和其他廢水混合再處理的方式，但該方法對(duì)銻的處理工序缺少介紹。

　　資料表明，印染行業(yè)所產(chǎn)生的堿減量廢水生化性差，B/C僅為0.2左右。其次，堿減量廢水的特征產(chǎn)物-對(duì)苯二甲酸含量大，其由穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的苯環(huán)組成，所以普通的化學(xué)方法很難將其打開。

　　基于以上分析，提出將堿減量廢水和退煮漂廢水與其他印染廢水分質(zhì)處理，并將這2種廢水簡(jiǎn)稱為高濃度廢水；其他工藝廢水進(jìn)行混合后的廢水簡(jiǎn)稱為低濃度廢水。

　　2.2.3 UASB改建的可行性

　　原有工程建設(shè)有D 14 m×15 m的UASB池2座，HRT為36 h，由于HRT不足，導(dǎo)致UASB出水變化較大，給后續(xù)好氧池穩(wěn)定出水帶來影響?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試還發(fā)現(xiàn)，將高COD的堿減量和退煮漂廢水分別按4:6，5:5，6:4的體積比混合后，不同HRT對(duì)其可生化性提高有所區(qū)別。

　　當(dāng)HRT為72 h時(shí)，高濃度廢水的可生化性提高顯著。因此，在改建工程中，將原有UASB池專用為高濃度廢水的處理，另外新建二級(jí)水解酸化池用于處理一般印染廢水和生活污水。

　　2.2.4 多級(jí)臭氧氣浮深度處理的可行性

　　溶臭氧氣浮工藝是一種將低濃度臭氧氧化、混凝和新型溶氣氣浮有機(jī)組合起來的集成式水處理技術(shù)，在一個(gè)操作單元內(nèi)完成破乳或混凝、氧化脫色、固液分離、臭氧消毒和除色、嗅、味、進(jìn)行消毒等多個(gè)過程，可以有效去除濁度、色度和藻類等。

　　多級(jí)臭氧氣浮（DOIF）/旁路膜（RO）技術(shù)，在獲得符合回用標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)回用水的情況下，具有運(yùn)行費(fèi)用省、操作自動(dòng)化程度高和資源節(jié)約的優(yōu)點(diǎn)。

　　改建工程中，共建設(shè)2套臭氧氣浮系統(tǒng)，1套用于高濃度廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，另1套用于再生水回用系統(tǒng)的深度處理，以除有機(jī)物、脫色和殺滅藻類，提高RO系統(tǒng)產(chǎn)水率。

　　2.3 工藝流程

　　本次改建過程主要是將堿減量廢水和退煮漂廢水收集分質(zhì)處理，染色廢水、水洗廢水和其他廢水收集后集中處理，改建工程的工藝流程見圖 1。

　　2.4 改造內(nèi)容

　　改造工程包括：污水收集管網(wǎng)改造、新建高濃度廢水處理系統(tǒng)、改造低濃度廢水處理系統(tǒng)、改造再生水回用系統(tǒng)、新建水解池和多級(jí)臭氧氣浮池（DOIF處理池）等。

　　2.4.1 原有工程

　　原有工程中的堿減量廢水酸析系統(tǒng)、壓濾和中和池、綜合調(diào)節(jié)池、混凝沉淀池、超濾和RO系統(tǒng)，繼續(xù)配套使用。低濃度廢水采用二段物化/二段生化法，第一段絮凝沉淀進(jìn)行預(yù)處理，去除絮凝反應(yīng)后較大的絮體及顆粒物，以利于降低后續(xù)生物處理系統(tǒng)有機(jī)物負(fù)荷。

　?。?）酸析系統(tǒng)。包括加酸設(shè)備、pH自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制裝置、匯流裝置及混合池，總占地面積10 m×6.0 m。通過投加工業(yè)H2SO4（98%）酸析出精對(duì)苯二甲酸（RTA）。一般酸性越低析出RTA量越大，硫酸酸析控制pH為3~4，反應(yīng)時(shí)間為20 min，酸析處理后COD去除率為65%左右，可生化性提高，酸析混合液采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，回收RTA，分離出壓濾液。

　?。?）堿減量廢水中和池。1座，尺寸：2.0 m×2.0 m× 5.0 m，材質(zhì)為鋼砼結(jié)構(gòu)，HRT為1 h。利用Ca(OH)2中和，析出CaSO4、Fe(OH)2、Fe(OH)3等沉淀，同時(shí)由于其混凝作用和吸附架橋作用，去除廢水中的污染物。

　　2.4.2 新建工程

　　（1）退煮漂廢水處理單元新建中和池和混凝沉淀池各1座。

　?。?）高濃度廢水處理系統(tǒng)新建調(diào)節(jié)池、接觸氧化池、豎流式沉淀池和多級(jí)臭氧氣浮池各1座。豎流式沉淀池，1座，尺寸為10.0 m×4.0 m×2.0 m，材質(zhì)為鋼砼結(jié)構(gòu)，表面容積為1.4 m3/（m2·h），利用HBG-5型行車式泵吸泥機(jī)，行走速度為1~2 m/min；高濃度廢水處理系統(tǒng)多級(jí)臭氧氣浮池，設(shè)計(jì)流量為30 m3/h，臭氧投加量為2 kg/h，臭氧發(fā)生器功率為16 kW。

　?。?）低濃度廢水處理系統(tǒng)新建二級(jí)水解池和多級(jí)臭氧氣浮池各1座。低濃度廢水處理系統(tǒng)多級(jí)臭氧氣浮池，設(shè)計(jì)流量為100 m3/h，溶氣回流比為0.3，內(nèi)筒上升流速為15 mm/s、內(nèi)筒HRT為100 s、分離室表面負(fù)荷為5 m3/（m2·h），HRT為30 min，進(jìn)出水管流速分別為1 m/s和0.6 m/s，溶氣回流管流速按1.2 m/s考慮，出水收集管流速按0.3 m/s設(shè)計(jì)。臭氧投加量為3 kg/h，臭氧發(fā)生器功率為24 kW。

　　2.4.3 改造工程

　?。?）污水收集管網(wǎng)改造：原有污水收集管網(wǎng)為地下式明渠結(jié)構(gòu)，專用為低濃度廢水收集管線。新建管線為高濃度廢水收集系統(tǒng)，納水來源包括堿減量和退煮漂排放的廢水。

　?。?）UASB池。1座。分為UASB厭氧反應(yīng)器進(jìn)水池和UASB反應(yīng)池。進(jìn)水池1座，尺寸：6.0 m×3.0 m×3.0 m，材質(zhì)為鋼砼結(jié)構(gòu)。UASB反應(yīng)池，1座，尺寸：D14.0×15.0 m，HRT為72 h，反應(yīng)器內(nèi)部溫度范圍為26~37 ℃，pH為6.5~7.5，出口VFA為300~1 000 mg/L。采用地上圓筒式結(jié)構(gòu)，外部采用保溫結(jié)構(gòu)，底板及頂板、池體內(nèi)部加強(qiáng)。在UASB環(huán)節(jié)COD去除率達(dá)70%以上，可生化性提高顯著。由于UASB位于低濃度廢水處理線上，改造過程中采用超越管將高濃度廢水引入U(xiǎn)ASB池，UASB池出水進(jìn)入新建接觸式好氧池。

　?。?）接觸氧化池。1座，尺寸：6.0 m×3.0 m×4.0 m，有效水深為3.5 m，地上式鋼砼結(jié)構(gòu)，采用回廊式結(jié)構(gòu)。曝氣裝置采用ZMQA-260型高效微孔曝氣器，材質(zhì)ABS+EPDM，氧利用率為15%~20%，充氧能力為0.45~0.55 m2/個(gè)，每只曝氣頭曝氣量為2~4 m3/h，數(shù)量為20只。利用棲附在填料上的生物膜和充分供應(yīng)的氧氣，通過生物氧化作用，將污水中的有機(jī)物氧化分解，達(dá)到凈化的目的。

　?。?）二沉池。1座，尺寸：8.0 m×4.0 m×2.0 m，材質(zhì)為鋼砼結(jié)構(gòu)。利用HBX-5型行車式刮泥機(jī)1臺(tái)，材質(zhì)為水上部分A3鋼防腐及水下部分SUS304不銹鋼，行走速度為1~2 m/min，行走電機(jī)功率為2×1.5 kW。上清液與印染廢水經(jīng)生化處理后DOIF深度處理的濃水混合外排，二沉池分離出的污泥大部分泵送回瀑氣池，小部分泵送去污泥脫水工段。

　?。?）混凝藥劑投配系統(tǒng)。2套。高濃度廢水處理系統(tǒng)，PAC投加改為聚鐵鹽作為絮凝劑，鐵鹽對(duì)銻混凝去除效果優(yōu)于PAC。低濃度廢水處理系統(tǒng)中的混凝沉淀和DOIF中的混凝劑為PAC，保持不變。

　　03 運(yùn)行效果分析

　　改建后系統(tǒng)出水水質(zhì)見表 2。

　　由表 2可知，將堿減量和退煮漂廢水分質(zhì)處理后，出水水質(zhì)滿足《紡織染整工業(yè)廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ 471—2009S）中的漂洗和染色回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4287—2012）間接排放標(biāo)準(zhǔn)限值標(biāo)準(zhǔn)，一般印染廢水和生活污水經(jīng)DOIF和RO處理后滿足《紡織染整工業(yè)回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（FZ/T 01107—2011），COD和銻等指標(biāo)均合格，企業(yè)印染廢水重復(fù)利用率提高到40%以上。

　　04 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

　　該項(xiàng)目占地總面積約為4 300 m2，改建投資610萬(wàn)元，其中基建投資350萬(wàn)元，占總投資的57%，設(shè)備及安裝費(fèi)用260萬(wàn)元。一般印染廢水處理每日電耗為4 160.3 kW·h，用電單價(jià)為1.561元/m3，藥劑費(fèi)用（含聚鐵、PAC、PAM、次氯酸鈉、氫氧化鈉）為1.82元/m3；堿減量廢水和退煮漂廢水分質(zhì)處理，運(yùn)行成本單獨(dú)核算，運(yùn)行費(fèi)用為20元/t；污泥處理成本為0.92元/m3，人工費(fèi)為1.6元/m3。

　　綜合來講，污水處理工藝設(shè)備折舊價(jià)為0.33元/m3，運(yùn)行總費(fèi)用為32.5元/m3。中水回用量為1 500 m2/d，每年減少COD排放量為1 024 t。運(yùn)行結(jié)果表明，該項(xiàng)目具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

　　05 結(jié)論

　　通過將堿減量廢水和退煮漂廢水分質(zhì)處理，高濃度印染廢水采用“多級(jí)臭氧氣浮/旁路膜”組合技術(shù)處理后，穩(wěn)定滿足《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4287—2012）表 3間接排放標(biāo)準(zhǔn)和《黃河流域（陜西段）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 61/224—2011）限值要求。

　　低濃度廢水處理后出水水質(zhì)滿足《紡織染整工業(yè)回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（FZ/T 01107—2011）中的漂洗和染色回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，并將一般印染廢水的重復(fù)利用率提高到了40%以上。

　　堿減量廢水含高濃度的對(duì)苯二甲酸和乙二醇，通過酸析，與退煮漂廢水混合后經(jīng)UASB池和好氧池組合工藝處理，出水COD和銻等指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。該印染廢水分質(zhì)處理系統(tǒng)，可為印染廢水深度處理及再生水循環(huán)利用提供借鑒。

編輯：王媛媛