印染廢水分質(zhì)處理模式及其在改造工程中的應用

印染廢水分質(zhì)處理模式及其在改造工程中的應用某印染企業(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)已建有處理力量為3000m3/d的印染廢水處理工程，采納混合處理模式，總投資約2400萬元。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)水污染物排放標準》（GB4287—2012）表3間接排放標準和《黃河流域（陜西段）污水綜合排放標準》（DB61/224—2011）限值要求，這些標準較東部同類型企業(yè)排放標準更加嚴格。多年運行過程中，由于產(chǎn)能擴大和設(shè)備老化等緣由，存在出水COD和銻難以穩(wěn)定達標，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)定達標，提高企業(yè)水重復利用率到40%，啟動印染廢水分質(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，采納混凝沉淀-UASB-生物接觸氧化-氣浮組合工藝進行處理。運行中存在以下問題：（1）堿減量廢水排入綜合調(diào)整池，對生化系統(tǒng)造成沖擊，導致系統(tǒng)微生物活性變差，系統(tǒng)最終出水COD不能滿意《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》（GB4287—2012）表3間接排放標準和《黃河流域（陜西段）污水綜合排放標準》（DB61/224—2011）限值要求，對下游園區(qū)污水處理廠達標排放產(chǎn)生了影響；（2）采納PAC進行混凝處理，系統(tǒng)出水銻濃度超標；（3）UASB池處理效果不抱負，出水波動大，對好氧處理單元出水水質(zhì)影響大；（4）高COD和高鹽二級出水進入再生處理系統(tǒng)，易導致膜堵塞，降低再生系統(tǒng)產(chǎn)水率。02改造工程設(shè)計2.1設(shè)計水質(zhì)對企業(yè)多種工藝廢水進行采樣分析，不同工序排水水質(zhì)變化較大，因此選取典型值作為進水指標。設(shè)計進出水水質(zhì)指標見表1。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/202010/Env/202010212322252290.jpg”alt=“1.jpg”width=“656”height=“332”/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。目前印染廢水多采納混合處理模式?；旌夏Ｊ降膬?yōu)點是具有規(guī)模效應，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廢水混合處理睬使得系統(tǒng)的COD負荷增高，后續(xù)再生回用處理成本高、回用率低?？傮w而言，印染廢水混合后處理往往會導致印染企業(yè)二級出水排放不達標，不達標的二級出水進到RO系統(tǒng)后，膜易堵塞且產(chǎn)水率不高。分質(zhì)處理模式是依據(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)是對廢水處理進行精細化管理，適于“優(yōu)水優(yōu)用”。分質(zhì)處理可對不同工序排水的最終去向進行優(yōu)化，削減水處理系統(tǒng)的運行負荷，從而削減構(gòu)筑物體積，節(jié)約建設(shè)費用。分質(zhì)處理還可以避開高COD和高鹽廢水進入反滲透環(huán)節(jié)，有利于削減膜污染，提高產(chǎn)水率。此外，將高濃度廢水分質(zhì)處理，可以避開對微生物的活性產(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納分質(zhì)處理模式進行處理。2.2.2堿減量和退煮漂廢水分質(zhì)處理的優(yōu)勢許多文獻對印染廢水的分質(zhì)處理工藝進行了討論。針對印染廢水分質(zhì)處理，有文獻報道水洗廢水現(xiàn)場分質(zhì)處理回用，具有節(jié)能、削減循環(huán)時間的優(yōu)點，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)勢的水洗廢水，歐美國家許多討論者進行了廣泛的討論。周律等建立了企業(yè)級數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，對印染廢水進行分類排放與回收來實現(xiàn)水資源調(diào)度，進行了廢水資源管理討論。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、COD高且難降解的廢水，當其與一般印染廢水混合處理時，往往會由于廢水中的對苯二甲酸鈉對微生物的抑制作用導致出水水質(zhì)不達標。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貢獻率占比達到了69.2%，由此可見兩者為有機污染物的主要來源。另一方面，堿減量廢水中銻質(zhì)量濃度為0.61mg/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。沈雅琴等討論了堿減量廢水單獨收集處理后和其他廢水混合再處理的方式，但該方法對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-對苯二甲酸含量大，其由穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的苯環(huán)組成，所以一般的化學方法很難將其打開?；谝陨戏治?，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種廢水簡稱為高濃度廢水；其他工藝廢水進行混合后的廢水簡稱為低濃度廢水。2.2.3UASB改建的可行性原有工程建設(shè)有D14m×15m的UASB池2座，HRT為36h，由于HRT不足，導致UASB出水變化較大，給后續(xù)好氧池穩(wěn)定出水帶來影響。現(xiàn)場測試還發(fā)覺，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對其可生化性提高有所區(qū)分。當HRT為72h時，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組合起來的集成式水處理技術(shù)，在一個操作單元內(nèi)完成破乳或混凝、氧化脫色、固液分別、臭氧消毒和除色、嗅、味、進行消毒等多個過程，可以有效去除濁度、色度和藻類等。多級臭氧氣浮（DOIF）/旁路膜（RO）技術(shù)，在獲得符合回用標準水質(zhì)回用水的狀況下，具有運行費用省、操作自動化程度高和資源節(jié)省的優(yōu)點。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)定達標排放，另1套用于再生水回用系統(tǒng)的深度處理，以除有機物、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。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/202010/Env/202010212322250690.jpg”alt=“2.jpg”width=“413”height=“265”/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)整池、混凝沉淀池、超濾和RO系統(tǒng)，連續(xù)配套使用。低濃度廢水采納二段物化/二段生化法，第一段絮凝沉淀進行預處理，去除絮凝反應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)有機物負荷。（1）酸析系統(tǒng)。包括加酸設(shè)備、pH自動監(jiān)測掌握裝置、匯流裝置及混合池，總占地面積10m×6.0m。通過投加工業(yè)H2SO4（98%）酸析出精對苯二甲酸（RTA）。一般酸性越低析出RTA量越大，硫酸酸析掌握pH為3~4，反應時間為20min，酸析處理后COD去除率為65%左右，可生化性提高，酸析混合液采納板框壓濾機進行固液分別，回收RTA，分別出壓濾液。（2）堿減量廢水中和池。1座，尺寸：2.0m×2.0m×5.0m，材質(zhì)為鋼砼結(jié)構(gòu)，HRT為1h。利用Ca(OH)2中和，析出CaSO4、Fe(OH)2、Fe(OH)3等沉淀，同時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。（2）高濃度廢水處理系統(tǒng)新建調(diào)整池、接觸氧化池、豎流式沉淀池和多級臭氧氣浮池各1座。豎流式沉淀池，1座，尺寸為10.0m×4.0m×2.0m，材質(zhì)為鋼砼結(jié)構(gòu)，表面容積為1.4m3/（m2·h），利用HBG-5型行車式泵吸泥機，行走速度為1~2m/min；高濃度廢水處理系統(tǒng)多級臭氧氣浮池，設(shè)計流量為30m3/h，臭氧投加量為2kg/h，臭氧發(fā)生器功率為16kW。（3）低濃度廢水處理系統(tǒng)新建二級水解池和多級臭氧氣浮池各1座。低濃度廢水處理系統(tǒng)多級臭氧氣浮池，設(shè)計流量為100m3/h，溶氣回流比為0.3，內(nèi)筒上升流速為15mm/s、內(nèi)筒HRT為100s、分別室表面負荷為5m3/（m2·h），HRT為30min，進出水管流速分別為1m/s和0.6m/s，溶氣回流管流速按1.2m/s考慮，出水收集管流速按0.3m/s設(shè)計。臭氧投加量為3kg/h，臭氧發(fā)生器功率為24kW。2.4.3改造工程（1）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。（2）UASB池。1座。分為UASB厭氧反應器進水池和UASB反應池。進水池1座，尺寸：6.0m×3.0m×3.0m，材質(zhì)為鋼砼結(jié)構(gòu)。UASB反應池，1座，尺寸：D14.0×15.0m，HRT為72h，反應器內(nèi)部溫度范圍為26~37℃，pH為6.5~7.5，出口VFA為300~1000mg/L。采納地上圓筒式結(jié)構(gòu)，外部采納保溫結(jié)構(gòu)，底板及頂板、池體內(nèi)部加強。在UASB環(huán)節(jié)COD去除率達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，改造過程中采納超越管將高濃度廢水引入UASB池，UASB池出水進入新建接觸式好氧池。（3）接觸氧化池。1座，尺寸：6.0m×3.0m×4.0m，有效水深為3.5m，地上式鋼砼結(jié)構(gòu)，采納回廊式結(jié)構(gòu)。曝氣裝置采納ZMQA-260型高效微孔曝氣器，材質(zhì)ABS+EPDM，氧利用率為15%~20%，充氧力量為0.45~0.55m2/個，每只曝氣頭曝氣量為2~4m3/h，數(shù)量為20只。利用棲附在填料上的生物膜和充分供應的氧氣，通過生物氧化作用，將污水中的有機物氧化分解，達到凈化的目的。（4）二沉池。1座，尺寸：8.0m×4.0m×2.0m，材質(zhì)為鋼砼結(jié)構(gòu)。利用HBX-5型行車式刮泥機1臺，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1~2m/min，行走電機功率為2×1.5kW。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，二沉池分別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。（5）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運行效果分析改建后系統(tǒng)出水水質(zhì)見表2。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/202010/Env/202010212322257971.jpg”alt=“3.jpg”width=“671”height=“262”/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)滿意《紡織染整工業(yè)廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ471—2009S）中的漂洗和染色回用水水質(zhì)標準和《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》（GB4287—2012）間接排放標準限值標準，一般印染廢水和生活污水經(jīng)DOIF和RO處理后滿意《紡織染整工業(yè)回用水水質(zhì)標準》（FZ/T01107—2011），COD和銻等指標均合格，企業(yè)印染廢水重復利用率提高到40%以上。04經(jīng)濟指標分析該項目占地總面積約為4300m2，改建投資610萬元，其中基建投資350萬元，占總投資的57%，設(shè)備及安裝費用260萬元。一般印染廢水處理每日電耗為4160.3kW·h，用電單價為1.561元/m3，藥劑費用（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，運行成本單獨核算，運行費用為20元/t；污泥處理成本為0.92元/m3，人工費為1.6元/m3。綜合來講，污水處理工藝設(shè)備折舊價為0.33元/m3，運行總費用為32.5元/m3。中水回用量為1500m2/d，每年削減COD排放量為1024t。運行結(jié)果表明，該項目具有良好的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。05結(jié)論通過將堿減量廢水和退煮漂廢水分質(zhì)處理，高濃度印染廢水采納“多級臭氧氣浮/旁路膜”組合技術(shù)處理后