某印染废水处理工程实例

蒋珊， 张鑫

（贵州中车绿色环保有限公司， 贵阳 550081）

1 工程概况

湖北某印染公司是一个集染布、 染纱、 织布于一体的综合性染织厂， 主要生产迷彩、 色布、 家纺三大系列产品， 拥有6 条完整的印染生产线， 年生产能力为6 000 万m。 由于公司搬迁新园区需要新建印染废水处理设施， 新园区一期年生产能力为5 100 万m， 年取用水总量为130 万t， 为减少废水排放并实现废水资源化， 现需对印染废水进行处理， 并回用60% 的出水。 本文介绍了该新建印染废水处理工程的工艺流程、 构筑物参数及运行效果， 并对该工程进行了经济分析。

2 设计水质水量

新建园区的印染废水主要包括漂炼、 退浆、 染色、 整理工段的生产废水及部分生活污水， 水量为4 320 m3／d。 该印染废水中含有染料、 浆料、 助剂、油剂、 酸碱、 纤维杂质、 砂类物质、 无机盐等， 具有水量大、 成分复杂、 色度大、 有机污染物浓度高、 碱性强、 水质变化大等特点［1］， 属难处理的工业废水之一。 处理后排放水水质指标执行GB 4287—2012《纺织染整工业水污染物排放标准》新建企业的间接排放限值， 处理后回用水水质指标执行FZ／T 01107—2011《纺织染整工业回用水水质》标准。 设计进出水水质指标见表1。

3 处理工艺流程

印染废水处理的难点主要是： ①COD 浓度高，难以降解； ②高色度难以脱色［2］。 其他重点关注的污染物还有BOD5、 氨氮、 总磷、 悬浮物等。 为达到出水要求， 结合该印染废水的水质特点， 本工程废水处理工艺包括： 预处理系统、 生化处理系统、深度处理系统及污泥处理系统4 部分。

表1 设计进出水水质Tab. 1 Design influent and effluent water characteristics

3.1 预处理系统

结合进水pH 值较高、 含有悬浮物和乳化油等特点， 设计预处理工艺流程为： 生产线上排出的废水经过管网汇集到安装有粗细两道格栅的调节池，去除大颗粒的固体悬浮物， 并调节水质、 水量， 然后由提升泵提升进入中和池加酸调节pH 值至中性， 出水进入气浮装置投加絮凝剂、 助凝剂反应后在气浮装置进行固液分离。 经过气浮处理后的废水排入生化处理系统。

3.2 生化处理系统

经过预处理后的废水可生化性差， 工程实例表明UASB 工艺可使水的脱色率与可生化性得到明显提升［3］， 所以气浮出水自流进入UASB 进行厌氧反应， 在厌氧微生物的作用下高分子有机物水解成低分子有机物、 甲烷， 提高了废水的可生化性， 并对废水中的COD 进行部分去除。 UASB 出水进入中沉池进行沉淀后， 上清液进入A2O 单元进行生物脱氮除磷。 该单元活性污泥中的菌群主要由硝化菌、 反硝化菌和聚磷菌组成。 在厌氧段， 聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物； 在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用， 转化成氮气逸入到大气中， 从而达到脱氮的目的； 在好氧段， 硝化细菌将入流中的氨氮及有机氮氨化成的氨氮， 通过生物硝化作用， 转化成硝酸盐， 聚磷菌超量吸收磷， 并通过排放剩余污泥， 将磷除去。

3.3 深度处理系统

由于印染废水中含有染料、 浆料、 纤维杂质、砂类物质， 导致色度较高（最高可达2 000 倍）， 且含有大量的悬浮物质， 所以选用高浊度一体化净水器（降浊）-臭氧脱色池（脱色）-活性炭过滤池（过滤）进行处理［4－7］。 大致工艺流程为： 生化处理工段的来水提升进入一体化净水器， 并投加脱色剂和絮凝剂进行反应、 沉淀、 过滤， 去除绝大部分的色度、 悬浮物， 再进入臭氧脱色池进行深度脱色后达标排放。 臭氧脱色池40%的废水进入排放水池达标排放， 60% 的废水提升进入活性炭过滤器进行吸附处理后进入回用水池回收利用。

3.4 污泥处理系统

本项目的污泥来源有： 气浮装置、 二沉池和一体化净水器。 3 个单元的污泥都进入污泥浓缩池经浓缩处理后， 含水率为95%～97%， 体积较大， 为有效而经济地进行干燥、 焚烧、 堆肥、 填埋等最终处置， 必须充分地脱水减量化， 使之能被当成固态物质来处理。 本项目选用带式脱水机对浓缩后的污泥进一步脱水， 干泥进入污泥料仓储存定期外运处理， 压滤液进入调节池再次处理。

综上所述， 本项目的工艺流程如图1 所示。

图1 处理工艺流程Fig. 1 Treatment process flow

4 主要处理单元设计参数

4.1 预处理系统

（1） 调节池。 1 座， 尺寸为25.0 m×20.0 m×5.5 m（超高0.5 m）， 有效容积为2 500 m3， HRT 为13.8 h。 配置粗格栅1 台， 格栅宽度为1 m， 栅条间隙为20 mm， 功率为1.5 kW； 细格栅1 台， 格栅宽度为1 m， 栅条间隙为5 mm， 功率为1.5 kW；提升泵2 台（1 用1 备）， 泵型为离心泵， 流量为180 m3／h， 扬程为20 m， 功率为15 kW。

（2） 中和池。 1 台， 尺寸为5.0 m×5.0 m×3.5 m（超高0.5 m）， 容积为80 m3， 材质为Q235 钢＋防腐。 配置JBJ－1800 型桨式搅拌机1 台， 功率为5.5 kW。

（3） 气浮装置。 2 套， 型号为GF－90， 单套处理水量为90 m3／h， 尺寸为10.2 m×4.8 m×2.5 m，结构为Q235 钢＋防腐， 单套总功率为17.75 kW。

4.2 生化系统

（1） UASB。 4 座， COD 容积负荷为2.5kg［COD］／（m3·d）， HRT 为27.2 h， 单座尺寸为12.0 m×12.0 m×9.5 m， 有效容积为1 150 m3， 结构为钢筋混凝土。 配置循环泵8 台（4 用4 备）， 泵型为离心泵，单台流量为100 m3， 扬程为12 m， 功率为5.5 kW。

（2） 厌氧池。 2 座， HRT 为5.6 h， 单座尺寸为13.0 m×7.7 m×5.5 m， 有效容积为500 m3， 结构为钢筋混凝土。 内置组合立式填料， 装填率为60%， 总数量为600 m3， 填料材质为聚丙烯。

（3） 缺氧池。 2 座， HRT 为5.6 h， 溶解氧质量浓度为0.2 ～0.5 mg／L。 单座尺寸为13.0 m×7.7 m × 5.5 m， 有效容积为500 m3， 结构为钢筋混凝土。 内置组合立式填料， 装填率为60%， 总数量为600 m3， 填料材质为聚丙烯。

（4） 好氧池。 2 座， HRT 为22.2 h， 溶解氧质量浓度为2 ～4 mg／L， 污泥质量浓度为4 000 mg／L。 单座尺寸为32.0 m×13.0 m×5.5 m， 有效容积为2 000 m3， 结构为钢筋混凝土， 内置组合立式填料， 装填率为60%， 总数量为2 400 m3， 填料材质为聚丙烯。

（5） 二沉池。 2 座， 辐流沉淀池， 单座尺寸为φ13.0 m × 4.5 m， 表 面水力负荷为0.68 m3／（m2·h）。 配置中心传动刮泥机2 台， 直径为13 m， 外缘线速度为0.04 ～0.08 m／s， 底部坡度为0.07， 功率为1.5 kW； 污泥回流泵4 台（2 用2 备）， 泵型为离心泵， 单台流量为70 m3／h， 扬程为8 m， 功率为3 kW。

4.3 深度处理

（1） 中间水池。 2 座， 单座尺寸为4.0 m×5.0 m × 5.5 m， 有效容积为100 m3， 结构为钢筋混凝土。 配置提升泵2 台（1 用1 备）， 泵型为离心泵，单台流量为180 m3／h， 功率为15 kW。

（2） 一体化净水器。 1 台， 尺寸为φ7.0 m ×12.6 m， 处理能力为200 m3／h， 材质为Q235A 钢。前段配置管道混合器2 台， 型号为SF－200， 规格DN 200 mm。

（3） 臭氧脱色池。 1 座， 尺寸为8.0 m×5.0 m×5.5 m， 有效容积为200 m3， 结构为钢筋混凝土。 配置提升泵2 台（1 用1 备）， 泵型为离心泵， 单台流量为110 m3／h， 扬程为20 m， 功率为7.5 kW； 臭氧发生器1 台， 臭氧产量为5 kg／h， 功率为75 kW。

（4） 活性炭过滤器。 2 台， 单台处理能力为55 m3／h， 外形尺寸为φ3.0 m×6.2 m， 结构为碳钢衬胶， 滤速≤8 m／h。 配置1 台离心泵， 流量为300 m3／h， 扬程为20 m， 功率为22.5 kW。

4.4 污泥处理系统

生化污泥产泥量为120 m3／d（含水率为99.7%），物化污泥产泥量为80 m3／d（含水率为97%）， 污泥产量为200 m3／d。

（1） 污泥浓缩池。 1 座， 单座尺寸为φ8.0 m×4.5 m。 配置中心传动刮泥机1 台， 直径为φ8 m，外缘线速度为0.04 ～0.08 m／s， 底部坡度为0.07，功率为1.5 kW。

（2） 污泥泵。 2 台（1 用1 备）， 泵型为螺杆泵，流量为10 m3／h， 功率为3 kW。

（3） 带式压滤机。 1 台， 带宽为1 m， 处理能力为10 m3／h， 辅机功率为4.4 kW。

（4） 污泥料仓。 1 套， 容积为15 m3。

（5） 污泥PAM 加药系统。 包括： 三腔自动泡药机1 台， 制药量 为1 000 L／h， 总功率为1.17 kW； PAM 计量泵2 台（1 用1 备）， 泵型为机械隔膜计量泵， 流量为1 200 L／h， 功率为1.1 kW。

5 工程运行效果

该工程于2018 年6 月建设完成并已投入使用，经过调试， 运行稳定后的各个工艺系统单元的出水水质如表2 所示。

由表2 可知， 通过预处理＋生化处理＋深度处理后的排放水， 水质指标均满足GB 4287—2012中新建企业的间接排放限值要求。 其中再经过活性炭过滤器处理后的回用水水质指标符合FZ／T 01107—2011标准要求。 在整套工艺运行过程中，UASB 对COD 去除率达到了74.2%， A2O 对COD去除率达到了88.9%， 达到了设计预期效果， 系统运行稳定， 出水水质达到了要求。

表2 各主要单元出水水质Tab. 2 Effluent water quality of each main unit

6 项目经济分析

该工程总投资为2 950 万元， 包括设备、 管道阀门、 电气、 自控仪表、 安装、 土建、 技术服务等费用。 由于废水一部分进行排放， 一部分进行回用，后期处理工艺不相同， 所以分为两部分进行经济分析。

（1） 排放水处理经济分析。 排放处理水量为4 320 t／d， 每日消耗电量为13 500 kW·h， 电费单价按0.5 元计算， 则每日处理废水产生的费用为6 750元； 每日消耗药剂产生的费用为1 512 元（药剂包括浓硫酸、 絮凝剂、 脱色剂和PAM）。 则排放水处理的运行费用为1.913 元／m3。

（2） 回用水处理经济分析。 回用水处理水量为2 529 t／d， 每日消耗电量为380 kW·h， 电费单价按0.5 元计算， 则每日处理废水产生的电费为190元； 每日消耗药剂产生的费用为360 元（药剂主要是活性炭）。 则回用水在排放水基础上增加的费用为0.212 元／m3， 则回用水的运行费用为2.125 元／m3。

7 结语

（1） 印染废水具有成分复杂， 可生化性差， 有机污染物含量高， 色度大， 碱性强等特点， 采用某种单一工艺很难达到处理效果， 需要针对这些特点采用多种处理工艺组合处理印染废水。

（2） 该工程的运行实践表明， 气浮-UASBA2O-一体化净水器-臭氧脱色-活性炭过滤的组合工艺可以很好地处理印染废水， 出水水质可以稳定达到GB 4287—2012 的间接排放要求， 回用水水质可以达到FZ／T 01107—2011 的相关要求。

（3） UASB 对印染废水的污染物具有良好的去除效果， COD 平均去除率达到70% 以上， 而悬浮性COD 去除率更高达80%， 出水悬浮物的质量浓度低于50 mg／L； UASB 出水的可生化性明显提高，这些因素对好氧生物处理都非常有利。

（4） 水温对UASB 运行效果的影响很大， 应尽量维持在32 ℃左右， 如废水温度低， 可以采用换热器换热的形式控制水温， UASB 厌氧反应器若采用钢结构， 需做好保温措施。