综合染整废水的“双膜法”处理工艺及尾水回用工程设计

秦 冰，李 勇，李 方，杨林明

(1. 上海市环境科学研究院，上海 200233;2. 东华大学环境科学与工程学院，上海 201620;3. 国家环境保护纺织工业污染防治工程技术中心，上海 201620)

随着工业的发展和人民需求的不断升高，印染行业在我国乃至全世界已占据重要地位。据国家统计局发布的资源和环境统计数据显示，2010 年我国印染废水排放量约为每天6.0 ×106m3［1，2］。印染废水具有成分复杂、水量大、有机污染物含量高、色度大、碱性强等特点，属于难处理的工业废水［3］。

大量的试验和实践表明，生物处理法在去除有机污染物方面有很好的处理效果且处理费用低，但是对色度的去除却不够理想;物理和化学处理法可以快速高效地解决色度问题，但对有机污染物的处理效果较差且处理费用高。对于有机物的含量和色度都比较高的印染废水，要使处理后的出水能够达到规定的排放标准，用单一处理工艺难以彻底解决问题。因此，工程上普遍采用的是物化+生物的组合式工艺处理方法［4，5］。

1 概述

山东某大型纺织集团是一家集棉花种植、纺纱、织布和印染加工于一体的集团化生产企业，于2011 年新建成以两亿米蜡染面料为核心，纺纱、坯布和印染为重点的“绿色纺织产业园”，本工程方案是专为处理该工业园印染废水而设计，设计规模为10 000 m3/d。

2 工程方案

2.1 水质水量的确定

本项目设计水量为10 000 m3/d 印染废水处理项目，系统最终设计中水回用能力为7 000 m3/d，其中包括5 000 m3/d 超滤膜中水和2 000 m3/d 反渗透纯净水，3 000 m3/d 达到化工园区纳管标准后排放至园区综合污水处理厂。该污水厂运行方式为24 h 连续运行，接纳的废水包括前处理废水和生产废水，前处理废水主要包括退浆、煮练、丝光和漂白废水，生产废水主要由机械洗蜡废水、皂化脱蜡废水，染色、漂洗和水洗废水所组成。废水水质参考该集团公司的老厂水质标准以及相关行业标准。

2.2 设计出水水质

结合园区污水厂的纳管要求和本项目的工艺路线，MBR 超滤膜出水水质要求如表1 所示。

表1 设计进出水水质Tab.1 Influent and Effluent Quality of Design

本工程反渗透(RO)回用水水质标准参照《纺织染整工业废水治理工程技术规范》(HJ 471—2009)，如表2 所示。

表2 回用水水质标准Tab.2 Quality Standard of Reuse Water

2.3 处理工艺研究与选择

结合废水水质分析情况，拟采用稳妥的工艺流程。废水分道后对蜡染废水进行松香回收，拟采用的工艺流程如下。

(1)机械洗蜡废水主要含松香蜡和少量未固色染料，浓度高但组分相对单一，主要污染物疏水性强，分流后采用部分回流加压溶气双级气浮工艺处理，可分离出绝大部分松香蜡，气浮后出水流入回用水池可回用于洗蜡车间，实现了封闭循环。该部分废水单独处理后，可基本实现无废水排放，减少了污水处理厂集中处理的负荷。

(2)皂化脱蜡废水分流后经酸化破乳可使大量松香皂转变为疏水性松香，经过酸析池后，析出松香送到松香蒸馏区域。废水进入水质净化厂集水井内。

(3)其他印染废水经车间收集以后，一并排入水质净化厂废水集水井，经水泵一次提升进入调节池进行水质水量调节，在调节池前端有一个pH粗调，使废水的pH 接近混凝反应的要求，废水经过匀质匀量调节后经水泵二次提升进入物化沉淀池的混凝反应区，经过pH 微调、投加PAC 和PAM，再经快速混合和慢速反应程序后，进入沉淀池进行固液分离，物化沉淀污泥由污泥斗经过排泥井重力排进污泥脱水机房污泥池。沉淀池出水自流进入水解酸化池，大分子的有机物经过微生物的厌氧水解酸化分解为小分子有机物，提高了废水的可生化性。水解酸化池出水依靠重力自流进入MBR 生化池，在低溶解氧，高污泥浓度，循环回流的条件下进行充分生化反应，吸附、氧化、降解废水中的有机物［6-8］。MBR 生化池分为生化好氧区和膜区。经过膜区超滤膜的过滤分离，5 000 m3出水供给生产区域的对生产用水水质要求较低的生产段回用，2 000 m3作为RO 进水，3 000 m3达标排放。

MBR 池出水进入RO 反渗透系统进行回用处理，RO 反渗透系统主要由保安过滤器、高压水泵、反渗透装置、RO 水箱及控制系统组成。经RO 反渗透系统处理后，产水水质达到或优于回用水水质标准，可进行染色、印花等对生产用水水质要求较高的生产工艺段回用，RO 工艺浓水进行混凝脱色处理后汇同部分MBR 出水达标排放。

2.4 工艺流程

工艺流程如图1 所示。

2.5 主要设施及设备参数

本项目中所有建筑物为砖混结构、构筑物均为钢砼结构。

(1)集水井泵房

集水井泵房包括粗格栅、集水井和泵房。粗格栅井宽1.5 m，井长3 m;集水井尺寸为17.5 m ×6 m×3.2 m，有效水深为2 m，停留时间为0.5 h;泵房尺寸为17.5 m×6 m×5.3 m。

(2)调节池

调节池尺寸为25 m ×25 m ×6 m，停留时间为8 h。

图1 工艺流程图Fig.1 Flow Chart of Treatment Process

(3)物化沉淀池

物化沉淀池包括混凝反应区和沉淀分离区两个部分。混凝反应部分尺寸为6 m ×6 m ×4 m，停留时间为0.5 h;混凝沉淀池部分尺寸为24 m×6 m×6.5 m，停留时间为1.5 h。

(4)水解酸化池

厌氧池部分尺寸为54 m×32 m×6m，停留时间为18 h;沉淀部分尺寸为24 m×16 m×6 m，停留时间为1.5 h。

(5)MBR 生化池

MBR 生化池尺寸为47 m ×24 m ×6 m，停留时间为27 h。

(6)鼓风机房

本项目鼓风机房尺寸为41 m×10 m×5.7 m。

(7)RO 车间

RO 系统车间包括MBR 回用水池、RO 回用水池、RO 浓水池、排放水池等。MBR 回用水池尺寸为27 m×10 m×6 m，停留时间为4 h;RO 回用水池尺寸为17.8 m×6 m×6 m，停留时间为5.5 h;RO 浓水池尺寸为11.3 m×3 m×6 m，停留时间为3.8 h;排放水池尺寸为8.1 m×7.6 m×6 m，停留时间为1.2 h。

(8)污泥脱水间及堆场

污泥脱水机房含污泥池和脱水间及堆场。污泥池尺寸为5 m×5 m ×5 m，停留时间为4.8 h;污泥脱水间及堆场尺寸为24 m×20 m×8.5 m。

3 经济技术评价

3.1 基建投资

土建费用为1 133 万元，设备及安装等费用为2 875万元。以上合计总费用为4 008 万元。

3.2 运营情况

本工程目前已进入运营调试阶段，MBR 出水水质如表3 所示。RO 系统还未进入正式运行阶段。

表3 MBR 反应池出水水质Tab.3 Effluent Quality of MBR Reaction Tank

运行费用如下:

(1)动力费

污水处理及回用系统总装机容量为1 797.99 kW，总使用轴功率为921. 03 kW，每日用电总量为22 104.72 kW·h。动力费为645 万元/年。

(2)工资福利费

定员18 人，共计费用为75.6 万元/年，每天费用2 071 元。管理费用、办公费用30 万元/年，每天费用822 元，合计每天费用2 893 元。工资福利费为105.6 万元/年。

(3)设备折旧费用

设备和膜折旧按照5 年计算。设备折旧费用为2 246/5=449.2 万元/年(折算到每天为12 480 元)。

(4)维修费用

各种机械设备以及管路维修，按照每年30 万计算(折算到每天为830 元)。

(5)药剂费

药剂费用合计为5 290 元/d。

以上合计=动力费+工资福利费+设备折旧费用+ 维修费用+ 药剂费用= 17 684 + 2 893 +5 290 +12 480 +830 =39 177 元/d

本工程废水至MBR 出水的费用为3.92 元/t，RO 膜回用水的处理费用预计为6.00 元/t。

4 结论和建议

本工程采用先进、成熟、可靠的“调节池+物化沉淀+水解酸化+MBR 膜生物反应器+反渗透过滤”处理工艺流程是可行的，处理规模为10 000m3/d，估算总投资为4 008 万元。本工程污水处理工艺每吨水至MBR 处理成本为3.92 元，RO 膜回用水的处理费用预计为6.00 元/t，其中不包括污泥处置费用。

［1］薛海涛，宋波，吕英杰.我国印染废水处理技术现状及发展趋势［J］.华章，2012，7(16):344.

［2］李雅婕，王平.生物技术在印染废水处理工艺中的应用［J］. 工业水处理，2006.26(5):14-18.

［3］戴日成，张统，郭茜，等. 印染废水水质特征及处理技术综述［J］.给水排水，2000，26(10):33-36.

［4］祁佩时，李欣，程树辉.水解-混凝-复合生物池工艺处理印染废水的工程应用［J］.给水排水，2003，29(3):44-47.

［5］邵云海，蒋克彬.水解与接触氧化工艺处理印染废水［J］.中国给水排水，2001，17(8):53-55.

［6］李方，陈龙，杨波，等.粘胶废水处理工程实例［J］.水处理技术，2008，34(7):89-91.

［7］李方，杨波，田晴，等.大型纺织染整企业综合废水处理工程设计［J］.环境工程，2008，26(5):77-79.

［8］田晴，陈季华.染整废水处理的工程实践［J］.环境工程，2001，19(6):7-9.