徐正啟，陳小光，柳建設(shè)，仰林，張瑞云，馬顏雪，李毓陵，呂迎智，孫正

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工程實例

噴水織造廢水的中水回用工程案例

徐正啟1，陳小光1，柳建設(shè)1，仰林2，張瑞云2，馬顏雪2，李毓陵2，呂迎智3，孫正3

紡織行業(yè)作為我國傳統(tǒng)優(yōu)勢行業(yè)，自20世紀(jì)90年代以來已獲得了迅猛發(fā)展。但是紡織工業(yè)的環(huán)保和能耗問題始終沒有得到有效解決。據(jù)統(tǒng)計，2013年我國紡織工業(yè)年排放污水21.5億t左右，位居工業(yè)排水量的第3位〔1〕。隨著工藝的發(fā)展和新型紡織助劑的不斷開發(fā)利用，紡織廢水的處理難度也在不斷增加。紡織廢水具有水量大、成分復(fù)雜、難以生物降解等特點〔2〕，直接排放將嚴(yán)重破壞水體、土壤及其生態(tài)系統(tǒng)。噴水織機是紡織機械中近年來發(fā)展最快的無梭織機，它具有產(chǎn)量高、質(zhì)量好、織造費用低的優(yōu)點，但是需要消耗大量新鮮水源〔3〕，而隨著水源水的日益緊張和水費的不斷攀升，紡織行業(yè)污水的回用與企業(yè)的生存和發(fā)展利益攸關(guān)。因此紡織廢水的中水回用勢在必行。

1　工程概況

1.1企業(yè)簡介

淄博岜山織造有限公司（以下簡稱岜山公司）成立于1997年，坐落于淄博市博山經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，其擁有日本津田駒噴水織機4 000臺，年產(chǎn)布料近5億m。

岜山公司十分重視廢水的處理和回用，于1998年建成了織造一分廠的污水處理車間。2010年，為了響應(yīng)落實國家環(huán)保政策，對原有的工藝進行了改擴建，設(shè)計處理量為3 000m3，占地面積約1 200m2，工程投資約380萬，污水回用率可以達到80%。

1.2水質(zhì)水量

岜山織造公司一分廠噴水織機日用水量約3 m3/臺，產(chǎn)生的污水總量為2 400m3/d，污水屬于中度污染水質(zhì)。噴水織機用水大約有8%～10%的水被織物帶走，3%～5%蒸發(fā)到空氣中，其余的85%～89%流入污水處理車間〔4〕。污水中的主要污染物有廢紗頭、化學(xué)漿料（聚丙烯酸酯類）、紡織油劑等，水質(zhì)情況如表1所示，紡織企業(yè)污水排放需達到《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4287—2012）標(biāo)準(zhǔn)。

表1　噴水織機污水水質(zhì)

污水經(jīng)過污水處理車間處理后，重新回到生產(chǎn)車間供噴水織機使用。噴水織機對用水指標(biāo)有嚴(yán)格要求，若超標(biāo)可能會導(dǎo)致噴水織機不能正常工作，從而影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量〔5-6〕，參考日本津田駒噴水織機說明書可知其用水要求為COD≤30mg/L，硬度≤60mg/L，電導(dǎo)率≤850μS/cm。

2　工藝流程及主體設(shè)備設(shè)施

2.1工藝流程

結(jié)合岜山公司污水的水質(zhì)、水量特點，采用絮凝氣浮+深層過濾+鈉離子交換+電滲析為主的組合工藝對該污水進行處理，工藝流程如圖1所示。

圖1　噴水織造廢水中水回用工藝流程

（1）格柵。由于織造廢水中含有廢棄紗頭等較粗大的漂浮物，所以設(shè)置細格柵一道，防止堵塞和纏繞水泵機組、曝氣器、管道閥門和進水水口，保證污水處理設(shè)施正常運行。

（2）調(diào)節(jié)池?？椩爝^程產(chǎn)生的廢水水質(zhì)波動幅度比較大，為均勻水質(zhì)、存盈補缺，設(shè)置1座調(diào)節(jié)池將不同時間排出的高濃度廢水（上漿廢液）和低濃度廢水（引緯廢水）混合均勻，使后續(xù)的處理設(shè)備不受廢水的高峰流量或濃度變化的影響。

為了防止調(diào)節(jié)池中懸浮物沉積，設(shè)置2臺羅茨風(fēng)機對調(diào)節(jié)池進行曝氣，風(fēng)機曝氣量約為0.010～0.015m3/（min·m2）。

（3）氣浮。由于廢水中含有大量懸浮物，需要對廢水進行氣浮預(yù)處理，該氣浮系統(tǒng)包括1臺DAF-新型溶氣氣浮機。氣浮池配備有W-1.0/7型空氣壓縮機，該空壓機排氣量為1m3/min，電機功率為6.8 kW。該氣浮池采用加壓溶氣氣浮法，部分經(jīng)氣浮裝置處理過的清水回流至溶氣罐進行溶氣，空氣和水在溶氣罐內(nèi)進行充分混合、溶解，從布水器上的微氣泡釋放器氣孔釋放出大量氣泡黏附水中油類和懸浮物質(zhì)溢出水面，形成的浮渣隨刮板排入浮渣槽，隨后經(jīng)過板框壓濾機壓實后外運處理。

廢水中含有大量油劑和脫落的漿料等，其主要成分是高級的脂肪鏈烴的醇類、酯類、醚類等化合物，以及它們的水解衍生物。它們?nèi)菀自谒行纬煞€(wěn)定的體系，難以上浮，添加固體絮凝劑聚合氯化鋁通過吸附架橋、網(wǎng)捕、壓縮雙電子層作用使它們耦合形成絡(luò)合物絮狀體，達到從水中分離的目的。氣浮池設(shè)自動溶藥加藥機1臺，設(shè)計溶藥量800 L/h，每天投加聚合氯化鋁約100 kg。

氣浮池設(shè)1臺臭氧發(fā)生器，目的是降解因噴水織造廢水長時間循環(huán)累積的難降解有機物，它們通常是COD超標(biāo)的主要致因。在氣浮池中利用臭氧的強氧化性，不僅能降低水中的COD，還能起到消毒滅菌和脫色的作用。

（4）過濾。為了防止水中殘余有機物和余氯對后續(xù)離子交換樹脂造成污染，所以氣浮池出水必須進入連續(xù)過濾系統(tǒng)進一步處理。

連續(xù)過濾系統(tǒng)包括兩臺并聯(lián)的QGXL型高效纖維過濾器，纖維過濾器可以將水中細小的顆粒雜質(zhì)截留下來，從而使水得到進一步的澄清和凈化。

高效纖維過濾器出水進入兩臺并聯(lián)的活性炭過濾器中，活性炭過濾器可以吸附余氯，從而有效保證后續(xù)水處理脫鹽系統(tǒng)的使用壽命，同時還吸附小分子有機物等污染物質(zhì)，對水中的COD、NH3-N、異味、膠體、重金屬離子有很明顯的去除作用〔6〕。

活性炭出水進入到并聯(lián)的4臺機械過濾器中，機械過濾器的濾料為石英砂，它可以有效截留水中的懸浮物、有機物、膠質(zhì)顆粒、微生物、氯及部分重金屬離子等，使后續(xù)的離子交換樹脂免受污染，保證其工作容量。

（5）鈉機。噴水織機用水對硬度的要求非常嚴(yán)格，水的硬度過高容易導(dǎo)致噴嘴中形成水垢而造成引緯不良，并使剪緯器發(fā)生故障。機械過濾器出水進入到4臺并聯(lián)的鈉機當(dāng)中，鈉離子交換樹脂中的鈉離子與水中的鈣、鎂離子進行交換，從而降低水的硬度。

（6）電滲析裝置。噴水織機用水的電導(dǎo)率不可以超過850μS/cm，電導(dǎo)率超標(biāo)容易影響噴水織機正常工作，鈉機出水進入到電滲析裝置中，該裝置在外加直流電場的作用下利用離子交換膜的選擇透過性，使水中大部分離子遷移到濃水中去，從而達到使水淡化的目的。電滲析裝置每隔1個月要用3%的鹽酸溶液進行酸洗，防止內(nèi)部結(jié)垢導(dǎo)致脫鹽率下降或流量減小而引起嚴(yán)重堵塞。

2.2主要構(gòu)筑物參數(shù)

主要構(gòu)筑物見表2。

表2　構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)

3　主要工藝單元效能分析

該工藝流程實際運行效果良好。筆者分別對處理流程中各個工段的出水進行檢測取樣，結(jié)果見表3。

從表3可以看出：

（1）廢水經(jīng)過混凝氣浮處理后，水質(zhì)有明顯的改善，COD、氨氮的去除率分別為70.9%、87.3%，油類的去除率也達到了90.6%。氣浮池通過壓縮空氣產(chǎn)生大量的小氣泡，小氣泡與廢水中密度接近水的固體和液態(tài)污染物黏附，形成密度小于水的氣浮體，氣浮體在浮力的作用下上浮至水面形成浮渣進行固液分離〔7〕。相比傳統(tǒng)的絮凝沉淀工藝，混凝氣浮工藝具有運行穩(wěn)定、除污效果好、藥耗低等優(yōu)點〔8〕。

（2）過濾是除鹽和軟化前的最后一道工序，過濾效果的好壞不僅影響到除鹽和軟化的效果，而且直接影響離子交換樹脂的工作容量和使用壽命。因此過濾段采用了纖維過濾—活性炭過濾—機械過濾串聯(lián)的方式，有效保證了后續(xù)工段的正常運行，并且進一步降低了回用水的COD、NH4-N等指標(biāo)〔9-10〕。

（3）污水再經(jīng)過鈉機、電滲析處理后，COD、硬度、電導(dǎo)率已能滿足噴水織機的用水標(biāo)準(zhǔn)。電滲析是在直流電場的作用下，利用離子交換膜的選擇透過性，離子透過離子交換膜定向遷移，從水溶液中遷移出來，從而實現(xiàn)溶液的除鹽、淡化目的〔11〕。雖然反滲透也可以達到這個效果，但是考慮其設(shè)備投資和維護費用比較高，而且需要高壓泵加壓，操作相對繁瑣，相比之下電滲析更加適合噴水織造廢水的脫鹽處理。

表3　各工段的處理效果

4　主要的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)

污水處理系統(tǒng)日常運行費由人工費、藥劑費、電費構(gòu)成。污水處理系統(tǒng)配置運行人員15人，每人每月工資、福利等費用為2 500元，折合1 232.8元/d；每天耗電4 200 kW·h，電費為0.95元/（kW·h），電耗成本為3 990元/d；處理水量2 400m3/d，藥劑成本為416元/d，則廢水的總運行費用為2.75元/m3。

每天回用水為2000m3，節(jié)約了生產(chǎn)用水水量。淄博市工業(yè)用水水價為4.05元/m3，則相應(yīng)每年節(jié)約費用為89.8萬元（扣除其運行成本，1年按365 d計）。

5　結(jié)論

（1）采用絮凝氣浮+深層過濾+鈉離子交換+電

（1.東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，國家環(huán)境保護紡織工業(yè)污染防治工程技術(shù)中心，上海201620；2.東華大學(xué)紡織學(xué)院，上海201620；3.淄博岜山集團織造有限公司，山東淄博255000）

介紹了噴水織造廢水的中水回用工程，該工程采用了絮凝氣浮+深層過濾+鈉離子交換+電滲析為主體的工藝，闡述了各處理階段的設(shè)計、運行參數(shù)和經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)等，設(shè)計處理規(guī)模為3 000m3/d。實踐證明，噴水織造廢水經(jīng)過該工藝處理后，出水COD≤30mg/L、硬度≤60mg/L、電導(dǎo)率≤850μS/cm，可以滿足噴水織機的用水要求。該工程可為大型噴水織造企業(yè)回用污水廠的設(shè)計、建造和運行提供參考。

織造廢水；中水回用；絮凝氣浮；電滲析；鈉離子交換

Case study on the projectof reclaimed water reuse of water-jetweaving wastewater

Xu Zhengqi1，ChenXiaoguang1，Liu Jianshe1，YangLin2，ZhangRuiyun2，MaYanxue2，LiYüling2，LüYingzhi3，Sun Zheng3
（1.State EnvironmentalProtection Engineering Center for Pollution Treatmentand Control in Textile Industry，College of EnvironmentalScienceand Engineering，Donghua University，Shanghai201620，China；2.Collegeof Textile，Donghua University，Shanghai201620，China；3.BashanWeaving Group Co.，Ltd.，Zibo 255000，China）

The projectof reclaimedwater reuseofwater-jetweavingwastewater is introduced.The flocculation flotation+deep bed filtration+sodium ion exchanger+electrodialysisprocesshasbeen used as themain partof thisproject. Thedesign，operation parameters，economic-technicalindexes，etc.inevery treatmentstageareexpounded.Itisknown that the designed treatment capacity is 3 000m3/d.The practice proves that after the water-jetweaving wastewater hasbeen treated by thisprocess，theeffluentCOD is≤30mg/L，hardness≤60mg/L，and conductivity≤850μS/cm，meeting the requirements for the water used in water-jetweavingmachines.This project can provide references for the design，construction and operation ofwastewater reuse plants in large-scalewater-jetweavingenterprises.

water-jetweavingwastewater；reclaimed water reuse；flocculation floatation；electrodialysis；sodium ion exchange

X703

A

1005-829X（2016）07-0097-04

國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目（51208087）