秦 冰，李 勇，李 方，楊林明

(1. 上海市環(huán)境科學(xué)研究院，上海 200233;2. 東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201620;3. 國家環(huán)境保護(hù)紡織工業(yè)污染防治工程技術(shù)中心，上海 201620)

隨著工業(yè)的發(fā)展和人民需求的不斷升高，印染行業(yè)在我國乃至全世界已占據(jù)重要地位。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的資源和環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)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(fù)雜、水量大、有機(jī)污染物含量高、色度大、堿性強(qiáng)等特點(diǎn)，屬于難處理的工業(yè)廢水［3］。

大量的試驗(yàn)和實(shí)踐表明，生物處理法在去除有機(jī)污染物方面有很好的處理效果且處理費(fèi)用低，但是對色度的去除卻不夠理想;物理和化學(xué)處理法可以快速高效地解決色度問題，但對有機(jī)污染物的處理效果較差且處理費(fèi)用高。對于有機(jī)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(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，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(tuán)是一家集棉花種植、紡紗、織布和印染加工于一體的集團(tuán)化生產(chǎn)企業(yè)，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(diǎn)的“綠色紡織產(chǎn)業(yè)園”，本工程方案是專為處理該工業(yè)園印染廢水而設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)規(guī)模為10 000 m3/d。

2 工程方案

2.1 水質(zhì)水量的確定

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)水量為10 000 m3/d 印染廢水處理項(xiàng)目，系統(tǒng)最終設(shè)計(jì)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(dá)到化工園區(qū)納管標(biāo)準(zhǔn)后排放至園區(qū)綜合污水處理廠。該污水廠運(yùn)行方式為24 h 連續(xù)運(yùn)行，接納的廢水包括前處理廢水和生產(chǎn)廢水，前處理廢水主要包括退漿、煮練、絲光和漂白廢水，生產(chǎn)廢水主要由機(jī)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(zhì)參考該集團(tuán)公司的老廠水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

結(jié)合園區(qū)污水廠的納管要求和本項(xiàng)目的工藝路線，MBR 超濾膜出水水質(zhì)要求如表1 所示。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Tab.1 Influent and Effluent Quality of Design

本工程反滲透(RO)回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)參照《紡織染整工業(yè)廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》(HJ 471—2009)，如表2 所示。

表2 回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Quality Standard of Reuse Water

2.3 處理工藝研究與選擇

結(jié)合廢水水質(zhì)分析情況，擬采用穩(wěn)妥的工藝流程。廢水分道后對蠟染廢水進(jìn)行松香回收，擬采用的工藝流程如下。

(1)機(jī)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(qiáng)，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(shí)現(xiàn)了封閉循環(huán)。該部分廢水單獨(dú)處理后，可基本實(shí)現(xiàn)無廢水排放，減少了污水處理廠集中處理的負(fù)荷。

(2)皂化脫蠟廢水分流后經(jīng)酸化破乳可使大量松香皂轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷运上?，?jīng)過酸析池后，析出松香送到松香蒸餾區(qū)域。廢水進(jìn)入水質(zhì)凈化廠集水井內(nèi)。

(3)其他印染廢水經(jīng)車間收集以后，一并排入水質(zhì)凈化廠廢水集水井，經(jīng)水泵一次提升進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)池前端有一個(gè)pH粗調(diào)，使廢水的pH 接近混凝反應(yīng)的要求，廢水經(jīng)過勻質(zhì)勻量調(diào)節(jié)后經(jīng)水泵二次提升進(jìn)入物化沉淀池的混凝反應(yīng)區(qū)，經(jīng)過pH 微調(diào)、投加PAC 和PAM，再經(jīng)快速混合和慢速反應(yīng)程序后，進(jìn)入沉淀池進(jìn)行固液分離，物化沉淀污泥由污泥斗經(jīng)過排泥井重力排進(jìn)污泥脫水機(jī)房污泥池。沉淀池出水自流進(jìn)入水解酸化池，大分子的有機(jī)物經(jīng)過微生物的厭氧水解酸化分解為小分子有機(jī)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(jìn)入MBR 生化池，在低溶解氧，高污泥濃度，循環(huán)回流的條件下進(jìn)行充分生化反應(yīng)，吸附、氧化、降解廢水中的有機(jī)物［6-8］。MBR 生化池分為生化好氧區(qū)和膜區(qū)。經(jīng)過膜區(qū)超濾膜的過濾分離，5 000 m3出水供給生產(chǎn)區(qū)域的對生產(chǎn)用水水質(zhì)要求較低的生產(chǎn)段回用，2 000 m3作為RO 進(jìn)水，3 000 m3達(dá)標(biāo)排放。

MBR 池出水進(jìn)入RO 反滲透系統(tǒng)進(jìn)行回用處理，RO 反滲透系統(tǒng)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(tǒng)組成。經(jīng)RO 反滲透系統(tǒng)處理后，產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到或優(yōu)于回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)行染色、印花等對生產(chǎn)用水水質(zhì)要求較高的生產(chǎn)工藝段回用，RO 工藝濃水進(jìn)行混凝脫色處理后匯同部分MBR 出水達(dá)標(biāo)排放。

2.4 工藝流程

工藝流程如圖1 所示。

2.5 主要設(shè)施及設(shè)備參數(shù)

本項(xiàng)目中所有建筑物為磚混結(jié)構(gòu)、構(gòu)筑物均為鋼砼結(jié)構(gòu)。

(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(shí)間為0.5 h;泵房尺寸為17.5 m×6 m×5.3 m。

(2)調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池尺寸為25 m ×25 m ×6 m，停留時(shí)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(yīng)區(qū)和沉淀分離區(qū)兩個(gè)部分?；炷磻?yīng)部分尺寸為6 m ×6 m ×4 m，停留時(shí)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(shí)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(shí)間為18 h;沉淀部分尺寸為24 m×16 m×6 m，停留時(shí)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(shí)間為27 h。

(6)鼓風(fēng)機(jī)房

本項(xiàng)目鼓風(fēng)機(jī)房尺寸為41 m×10 m×5.7 m。

(7)RO 車間

RO 系統(tǒng)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(shí)間為4 h;RO 回用水池尺寸為17.8 m×6 m×6 m，停留時(shí)間為5.5 h;RO 濃水池尺寸為11.3 m×3 m×6 m，停留時(shí)間為3.8 h;排放水池尺寸為8.1 m×7.6 m×6 m，停留時(shí)間為1.2 h。

(8)污泥脫水間及堆場

污泥脫水機(jī)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(shí)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(jīng)濟(jì)技術(shù)評價(jià)

3.1 基建投資

土建費(fèi)用為1 133 萬元，設(shè)備及安裝等費(fèi)用為2 875萬元。以上合計(jì)總費(fèi)用為4 008 萬元。

3.2 運(yùn)營情況

本工程目前已進(jìn)入運(yùn)營調(diào)試階段，MBR 出水水質(zhì)如表3 所示。RO 系統(tǒng)還未進(jìn)入正式運(yùn)行階段。

表3 MBR 反應(yīng)池出水水質(zhì)Tab.3 Effluent Quality of MBR Reaction Tank

運(yùn)行費(fèi)用如下:

(1)動(dòng)力費(fèi)

污水處理及回用系統(tǒng)總裝機(jī)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(dòng)力費(fèi)為645 萬元/年。

(2)工資福利費(fèi)

定員18 人，共計(jì)費(fèi)用為75.6 萬元/年，每天費(fèi)用2 071 元。管理費(fèi)用、辦公費(fèi)用30 萬元/年，每天費(fèi)用822 元，合計(jì)每天費(fèi)用2 893 元。工資福利費(fèi)為105.6 萬元/年。

(3)設(shè)備折舊費(fèi)用

設(shè)備和膜折舊按照5 年計(jì)算。設(shè)備折舊費(fèi)用為2 246/5=449.2 萬元/年(折算到每天為12 480 元)。

(4)維修費(fèi)用

各種機(jī)械設(shè)備以及管路維修，按照每年30 萬計(jì)算(折算到每天為830 元)。

(5)藥劑費(fèi)

藥劑費(fèi)用合計(jì)為5 290 元/d。

以上合計(jì)=動(dòng)力費(fèi)+工資福利費(fèi)+設(shè)備折舊費(fèi)用+ 維修費(fèi)用+ 藥劑費(fèi)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(fèi)用為3.92 元/t，RO 膜回用水的處理費(fèi)用預(yù)計(jì)為6.00 元/t。

4 結(jié)論和建議

本工程采用先進(jìn)、成熟、可靠的“調(diào)節(jié)池+物化沉淀+水解酸化+MBR 膜生物反應(yīng)器+反滲透過濾”處理工藝流程是可行的，處理規(guī)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(fèi)用預(yù)計(jì)為6.00 元/t，其中不包括污泥處置費(fèi)用。

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