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針織印染廢水回用處理技術(shù)

2021-08-03 17:36:30 4

  印染行業(yè)被認(rèn)為是環(huán)境中主要污染源之一。隨著國家對節(jié)能減排的重視和排放標(biāo)準(zhǔn)的提高,印染企業(yè)對清潔生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)越發(fā)重視,印染廢水的處理和回用對減少污染物排放、改善水環(huán)境質(zhì)量意義重大。印染廢水具有水質(zhì)復(fù)雜、污染物濃度高等特點,一般采用“生化+物化”的綜合治理技術(shù)路線。從長遠(yuǎn)發(fā)展來看,廢水回收技術(shù)可提高企業(yè)核心競爭力,也是以后發(fā)展趨勢。

  1、工程概況

  常州某針織印染企業(yè)主要生產(chǎn)高檔針織面料,原有一套(一期)處理能力為4000m3/d的廢水處理工藝,其中回用系統(tǒng)處理能力為1100m3/d。為響應(yīng)政府號召,減少污染物排放,根據(jù)企業(yè)發(fā)展需要,新增一套(二期)印染廢水處理系統(tǒng),廢水處理能力為2000m3/d,其中回用系統(tǒng)處理能力為1100m3/d。二期完工后,總廢水處理能力達(dá)到6000m3/d,其中2200m3/d達(dá)到車間生產(chǎn)回用水標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)目前實際廢水量約5500m3/d,車間出水水質(zhì)見表1,外排接管指標(biāo)CODCr≤500mg/L。

污水處理設(shè)備__全康環(huán)保QKEP

  深度處理進(jìn)水水質(zhì)要求為pH值為6~10,色度為80倍,CODCr為100mg/L,設(shè)計回用水水質(zhì)指標(biāo)參考《紡織染整工業(yè)廢水治理工程技術(shù)規(guī)范(HJ471―2009)》染色回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),見表2。

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  2、工藝流程及主要構(gòu)筑物

  2.1 一期工藝流程運行情況分析

  2.1.1 一期工藝二級處理流程運行情況

  一般認(rèn)為,BOD5/CODCr值小于0.3的廢水為難生物降解廢水,大于0.3的廢水為可生物降解廢水,比值越大,廢水可生化性越好。該企業(yè)廢水的BOD5/CODCr值為0.3,介于分界點,可生化性不高。原有一期工程中,二級處理工藝流程為“調(diào)節(jié)池+初沉池+水解酸化池+生物接觸氧化池+二沉池”,二沉池出水至回用處理工藝。對于“水解酸化池+生物接觸氧化池”組合,水解酸化提高了印染廢水可生化性,生物接觸氧化法兼有活性污泥法與生物膜法的優(yōu)點

  一期工藝自2013年建成后,運行良好,但也出現(xiàn)其他研究者運行該工藝時發(fā)現(xiàn)的一些共性問題。如李金梅發(fā)現(xiàn),生物接觸氧化法在處理不當(dāng)時會產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象;程可紅等發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)溶解氧質(zhì)量濃度至1.0~1.5mg/L時,會出現(xiàn)絲狀菌膨脹。該企業(yè)廢水工藝運行時發(fā)現(xiàn),隨著有機負(fù)荷的升高,針狀填料上生物膜增厚,氧傳遞效率下降,影響出水水質(zhì),并發(fā)現(xiàn)了絲狀菌膨脹問題。

  2.1.2 一期工藝回用處理流程運行情況

  一期工程中,回用處理工藝流程為“氣浮池+氣浮出水池+砂濾、炭濾、精濾+管式超濾+超濾出水池+反滲透裝置+回用水池”,對于“砂濾、炭濾、精濾+管式超濾”組合,砂濾常用于二級處理后的深度處理,截留水中大分子固體顆粒和膠體;炭濾用于除臭、脫色、脫氯,進(jìn)一步去除有機物等,提高超濾進(jìn)水水質(zhì);超濾膜利用壓力去除水中大分子物質(zhì)。

  回用處理工藝在運行時發(fā)現(xiàn),砂濾、炭濾出水進(jìn)入管式超濾后,超濾系統(tǒng)在經(jīng)過反復(fù)自動清洗時會發(fā)現(xiàn),水中微小懸浮物易造成超濾堵塞難以清除,使出水率變低,水損耗增大。

  2.2 二期工藝流程

  針對一期工程運行時發(fā)現(xiàn)的問題,二期工程對工藝作了針對性調(diào)整,把“水解酸化池+生物接觸氧化池”組合調(diào)整為“完全混合式活性污泥池”,“砂濾、炭濾、精濾+管式超濾”組合調(diào)整為“浸沒式超濾裝置”,二級處理與回用處理工藝見圖1,圓圈部分為與一期工程不同之處。原一期工藝見論文《紡織印染廢水處理中的異味氣體控制工程實例》。

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  2.3 二期工藝構(gòu)筑物(變動部分)

  2.3.1 活性污泥池

  一期工程采用“水解酸化池+生物接觸氧化池”組合去除有機物,二期工程改為活性污泥池,利用大量能適應(yīng)較高濃度污染物的微生物種群,在好氧條件下分解水中的有機物,微生物利用有機物完成自身生長的同時,去除部分磷和氮??紤]到企業(yè)廢水BOD5/CODCr值為0.3,可生化性不高,采取延時曝氣活性污泥法,曝氣時間為24h,廢水混合過程為完全混合式,負(fù)荷率常小于0.1kgBOD/(kg污泥?d)。池中大量混合污泥能快速吸附廢水中有機物,延時方式使污泥中微生物有足夠時間逐步分解被吸附的有機物。該方法代謝時間更長,產(chǎn)生的剩余污泥量更少,減少頻繁的排泥操作,運行、管理更簡便。

  活性污泥池采用鋼砼結(jié)構(gòu),單個池子尺寸過大會增加池壁壓力,考慮到安全性和空間安排等因素,池子分設(shè)2座,單座池子外形尺寸為φ13.5m×7.5m,總有效容積為2000m3,總停留時間設(shè)計為24h。

  2.3.2 浸沒式超濾裝置

  二期超濾由原先的管式超濾改為浸沒式超濾,浸沒式超濾系統(tǒng)的能耗低于其他超濾系統(tǒng),更易與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合。浸沒式超濾系統(tǒng)的超濾膜可浸入所需處理水中,占地面積省,是膜法水處理的熱點。二期超濾采用廂式自清洗超濾裝置形式,所用超濾膜為增強型偏氟乙烯(PVDF)中空纖維,系統(tǒng)通過抽吸泵(產(chǎn)水泵)在中空纖維膜內(nèi)形成負(fù)壓,待處理水因負(fù)壓形成動力,凈水通過超濾膜微孔進(jìn)入中空纖維內(nèi)部通道,匯集至產(chǎn)水管,通過抽吸泵進(jìn)入出水池,超濾產(chǎn)生的外排水回至調(diào)節(jié)池。超濾系統(tǒng)流程見圖2。

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  該套膜系統(tǒng)有5個箱體(4用1備),浸沒式PVDF中空纖維超濾膜的簾式膜組件垂直裝于膜池內(nèi),膜元件型號為SSF-30A,每個膜元件尺寸為824mm×46mm×2200mm,膜平均孔徑為0.04μm,膜絲內(nèi)/外徑為0.9mm/2.1mm,膜元件總數(shù)量為220簾,設(shè)計膜總面積/有效總面積為6600m2/5280m2。集水管材質(zhì)為ABS,采取負(fù)壓抽吸式運行,設(shè)計產(chǎn)水運行通量和平均運行通量分別為19.72L/(m2?h)和15.78L(/m2?h),反洗水量92.4m3/h,工作溫度為20℃。

  3、一期、二期工藝運行效果比對

  二期工藝調(diào)試后,實際運行情況良好。車間廢水排放后,流入調(diào)節(jié)池,通過提升泵將廢水分別提升至一期和二期處理工藝。因此,運行效果具有一定可比性。在同水質(zhì)情況下,對一期、二期工藝運行情況進(jìn)行比對,以此判斷二期工藝的運行效果。比對對象為兩期二級處理進(jìn)出水(同時比對生化池進(jìn)出水)和浸沒式超濾-反滲透裝置進(jìn)出水。

  3.1 二級處理工藝對廢水色度的去除效果

  印染過程所用染料和助劑不同,前處理和染色工藝不同,都會影響廢水中污染物種類和濃度。印染廢水所含的染料、助劑會提高廢水色度和有機物濃度。根據(jù)回用水水質(zhì)指標(biāo)可知,印染用水對回用水水質(zhì)要求較高,深度處理關(guān)鍵點為降低出水中有機物濃度和色度。

  在運行檢測階段,廢水顏色以棕色、灰色、黃色、藍(lán)色、黑色為主,采用稀釋倍數(shù)法測定廢水色度,色度值介于160~1280倍,平均值為433倍,顏色種類多、波動大、顏色深。一、二期工藝在各自初沉池出水后色度去除率分別為55%和60%,顏色深淺接近;經(jīng)過各自生化處理后,二沉池出水色度去除率分別為82%和91.5%,廢水顏色深度差距增加,說明二期工藝在實際運行過程中,色度去除率更高。每組數(shù)據(jù)測定時,均由同一人測定,以減少檢測人員之間的差異造成的顏色判定誤差。

  3.2 二級處理工藝對廢水CODCr去除效果

  在印染廢水回用工程中,二級處理出水質(zhì)量的提高,可有效降低后續(xù)深度處理設(shè)備負(fù)荷,延長回用設(shè)備壽命,降低回用水處理過程成本。兩期二級處理工藝(含生化段)對廢水中CODCr去除效果見圖3。

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  處理工藝廢水來源于調(diào)節(jié)池,廢水CODCr介于550~1200mg/L,平均值為797mg/L。由圖3(a)可知,一、二期二級處理工藝CODCr平均去除率分別為83%和90%,標(biāo)準(zhǔn)偏差σ分別為6.5和2;由圖3(b)可知,一、二期生化池對廢水CODCr平均去除率分別為79%和83%,標(biāo)準(zhǔn)偏差σ分別為6.74和3.65。因此,二期二級處理工藝運行更穩(wěn)定,CODCr平均去除率更高,穩(wěn)定性更好。

  從實際運行效果看,“完全混合式活性污泥法”優(yōu)于“水解酸化+接觸氧化法”。一般認(rèn)為,對于印染行業(yè)等產(chǎn)生的生化性差的廢水,厭氧-好氧工藝比單純好氧方法更適合[19]。王昂[20]做過生化性差廢水處理的對比試驗,發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)此類研究結(jié)果相反的原因主要是,廢水中纖維、雜質(zhì)等隨廢水進(jìn)入接觸氧化系統(tǒng)后,易附著于填料上,擠壓微生物生長空間,使系統(tǒng)處理效果達(dá)不到設(shè)計值。

  3.3 二級處理工藝對廢水中氨氮的去除效果

  微生物在代謝有機物時,除需要碳源外(以BOD5計),還需要氮源、磷源,BOD5∶N∶P比值為100∶5∶1,以滿足微生物所需營養(yǎng)比例要求。本研究采用CODCr反映碳源(見圖3),采用氨氮反映氮源(見圖4),采用總磷反映磷源(見圖5)。

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  調(diào)節(jié)池廢水氨氮質(zhì)量濃度介于8~9.5mg/L,平均值為8.7mg/L。由圖4(a)可知,一、二期二級處理工藝氨氮平均去除率分別為72%和77%,標(biāo)準(zhǔn)偏差σ分別為4.27和4.82;由圖4(b)可知,一、二期生化池對廢水氨氮平均去除率分別為69%和73%,標(biāo)準(zhǔn)偏差σ分別為5.22和5.99。因此,二期二級處理工藝氨氮平均去除率略高,但運行穩(wěn)定性較一期略低。

  3.4 二級處理工藝對廢水總磷的去除效果

  調(diào)節(jié)池廢水總磷質(zhì)量濃度介于1.5~4.0mg/L,平均值為2.17mg/L。由圖4(a)可知,一、二期二級處理工藝總磷平均去除率分別為64%和64%,標(biāo)準(zhǔn)偏差σ分別為22.99和18.96;由圖4(b)可知,一、二期生化池對廢水總磷平均去除率分別為61%和46%,標(biāo)準(zhǔn)偏差σ分別為20.31和18.81。因此,一、二期二級處理工藝總磷去除率均不高,活性污泥法總磷去除率較低,運行穩(wěn)定性均較差。主要原因為水解酸化段氧濃度較低,有利于聚磷菌對磷的釋放,接觸氧化段氧濃度較高,有利于聚磷菌對磷的過量吸收。

  3.5 超濾-反滲透裝置污染物去除效果

  回用處理系統(tǒng)根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和二級處理出水水質(zhì)情況來確定是否運行,最后回用水都進(jìn)入回用產(chǎn)水池備用,為確定兩期超濾裝置運行狀況,有針對性的對一期超濾組合和二期浸沒式超濾出水進(jìn)行測定,測定結(jié)果見圖6。

  從出水CODCr、氨氮、總磷測量值看,出水相對穩(wěn)定,進(jìn)入超濾產(chǎn)水池的出水可以滿足一般回用水要求。若回用于對水質(zhì)要求較高的生產(chǎn),需要進(jìn)一步通過反滲透裝置處理。

  在二期工程運行后,兩期的回用出水都能達(dá)到回用水要求,因此,兩期深度處理出水混合進(jìn)入回用產(chǎn)水池。作為對水質(zhì)要求較高的生產(chǎn)用水,產(chǎn)水池水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)為:pH值6.4~7.5,色度為0,ρ(CODCr)為4.3mg/L,ρ(氨氮)為0.08mg/L,ρ(總磷)為0.03mg/L,ρ(余氯)為0.03mg/L,電導(dǎo)率為17.2μS/cm。

  4、經(jīng)濟效益

  在二期工藝運行后,實際運行管理人員未增加,由現(xiàn)有操作人員兼任,因此,成本分析主要包括電費和藥劑費用。因二期設(shè)備為新設(shè)備,需用大量藥劑進(jìn)行清洗,因此,初期成本核算時,二期成本較高,若僅考慮正常運行所含電費和藥劑費,一、二期成本接近。二期每噸水所用藥劑費用見表3。

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  根據(jù)一期、二期所產(chǎn)中水分開核算后,工業(yè)用電電費按0.7元(/kW?h)計,一期處理成本為(含藥劑費和電費)2.18元/t水,二期處理成本為4.14元/t水[含藥劑費(表3)、電費、新設(shè)備清洗藥劑費用],按總產(chǎn)水量核算,平均為2.85元/t水。企業(yè)新鮮用水費用為1.8元/t,預(yù)處理費0.5元/t,污水接園區(qū)污水處理廠費用為4.6元/t,總用水成本為6.9元/t,中水回用可節(jié)省生產(chǎn)運行成本。

  5、結(jié)語

  工程實踐表明,該企業(yè)二期工程用“完全混合式活性污泥池”代替“水解酸化池+接觸氧化池”,二級處理出水CODCr、氨氮、總磷等指標(biāo)達(dá)到一期出水水平;用“浸沒式超濾裝置”代替“砂濾、炭濾、精濾+管式超濾”,中水處理工藝也達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)?;赜盟幚沓杀九c新鮮用水總成本相比,中水回用有利于企業(yè)生產(chǎn)運行成本的降低,節(jié)省水資源和提高水重復(fù)利用率。(來源:常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院,常州市生態(tài)紡織技術(shù)重點實驗室,常州旭榮針織印染有限公司)

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