MBR平板膜在印染廢水提標(biāo)擴(kuò)容改造項(xiàng)目中的應(yīng)用

　　印染廢水具有水量大、有機(jī)污染物濃度高、色度深、堿性大、水質(zhì)變化大、成分復(fù)雜等特點(diǎn)，屬較難處理的工業(yè)廢水之一。與發(fā)達(dá)國家相比，我國對印染廢水處理的投入相對較少，隨著對環(huán)境保護(hù)的重視，近年來，印染廢水處理要求不斷提高。另外，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的印染產(chǎn)品不斷創(chuàng)新，生產(chǎn)工藝和設(shè)備更新?lián)Q代，印染廢水水質(zhì)趨向復(fù)雜化，處理難度也隨之加大，大部分印染廢水處理項(xiàng)目都面臨著提標(biāo)改造或擴(kuò)容改造。

　　傳統(tǒng)印染廢水處理工藝以“預(yù)處理+AO”為主，其中，生化段AO包括水解-接觸氧化、水解-活性污泥法、SBR技術(shù)等。傳統(tǒng)工藝處理后，一般出水COD在150~300mg/L，要想提標(biāo)只有考慮增加深度處理技術(shù)或者提高生化處理效果。深度處理技術(shù)主要有強(qiáng)氧化和強(qiáng)化絮凝技術(shù)，前者缺點(diǎn)是能耗高，后者缺點(diǎn)是藥劑費(fèi)用高，增加了污泥量和處理后廢水中的含鹽量。提高生化處理效果的技術(shù)主要有MBR工藝、生物倍增工藝和PACT等技術(shù)，生物倍增工藝目前仍不成熟，PACT技術(shù)已有十多年的應(yīng)用，但難以達(dá)到提標(biāo)要求，MBR工藝是所有印染廢水提標(biāo)擴(kuò)容改造項(xiàng)目可行的選擇。

　　但MBR工藝的一些研究認(rèn)為，MBR在處理印染廢水時(shí)存在過濾膜污染快、清洗難的情況。本研究通過久保田公司平板膜MBR的實(shí)際應(yīng)用探討MBR工藝能否在印染廢水中穩(wěn)定運(yùn)行。

　　1、項(xiàng)目簡介

　　科德寶寶翎襯布(南通)有限公司主要從事服裝用機(jī)織粘合襯布生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生棉漂白廢水、滌、棉等染色廢水，原有設(shè)施設(shè)計(jì)處理水量為2000t/d，實(shí)際處理量為1000t/d，處理出水COD約為240mg/L，2014年7月提出改造要求。提標(biāo)擴(kuò)容改造要求是：最終處理能力達(dá)到1300t/d，改造后提標(biāo)至COD≤80mg/L，達(dá)到直排標(biāo)準(zhǔn)。

　　原有工藝為：調(diào)節(jié)池→厭氧池→接觸氧化池→斜板沉淀池→出水。除原有處理設(shè)施外，可利用建設(shè)用地面積約20m×18m。

　　2、改造方案設(shè)計(jì)

　　現(xiàn)場土地有限，調(diào)節(jié)池較小，不能停產(chǎn)改造，厭氧池和接觸氧化池為圓形，屬非常規(guī)池型，不便改造。另外，本項(xiàng)目廢水較復(fù)雜，MBR如果采用一次性設(shè)計(jì)容易造成浪費(fèi)或處理能力不足，因此，根據(jù)實(shí)際情況提出了階段性提標(biāo)改造的計(jì)劃。

　　按保守處理能力1000t/d新建MBR系統(tǒng)，新建MBR系統(tǒng)正常運(yùn)行后，再根據(jù)擴(kuò)容生產(chǎn)計(jì)劃和MBR的實(shí)際處理能力考慮對原有處理設(shè)施進(jìn)行改造。MBR系統(tǒng)分為3格池體，分階段安裝MBR膜組件，并逐步替代原有處理系統(tǒng)，具體計(jì)劃見表1。

　　各改造階段的工藝流程圖如下：

　　MBR平板膜采用日本進(jìn)口裝置，制造商：株式會社久保田，型號：RW400-R，最大出水量150t/d/套。

　　3、實(shí)施進(jìn)度及處理效果分析

　　第一階段：2015年1月建成，按300t/d安裝膜組件兩組并開始調(diào)試，2015年3~7月，處理水質(zhì)達(dá)標(biāo)，MBR進(jìn)水平均COD=808mg/L，處理出水平均COD=62mg/L。實(shí)際處理水量從200t/d逐步提高至300t/d。

　　第二階段：2015年10月~2016年4月，增加膜組件三組，調(diào)試處理水量達(dá)到720t/d;總體進(jìn)出水水質(zhì)如圖1和表2。

　　第三階段：2016年4月至今，第三批MBR膜四組，取消了接觸氧化-斜沉出水工藝，全部改用MBR處理，出水量可以穩(wěn)定在1350t/d。

　　4、平板膜MBR工藝性能分析

　　4.1 MBR膜與原工藝處理效果比較

　　原工藝為接觸氧化+斜板沉淀池，處理出水COD約240mg/L，SS約60mg/L；MBR工藝處理出水COD約62mg/L，SS≈0。MBR工藝出水COD、SS明顯好于傳統(tǒng)工藝，能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

　　4.2 運(yùn)行成本

　　膜清洗周期：平均每年清洗4~6次，運(yùn)行穩(wěn)定后可以保持每三個(gè)月清洗一次。MBR運(yùn)行費(fèi)用：MBR能耗約為0.7kWh/t水，總耗電量1.37kWh/t水。MBR清洗藥劑費(fèi)用0.006元/t水。

　　4.3 直接回用和與RO系統(tǒng)聯(lián)合的應(yīng)用

　　2015年5月開始，將MBR出水直接回用于煙氣凈化，6月，用于漿料圓網(wǎng)涂層的網(wǎng)筒、刮刀的清洗以及涂層生產(chǎn)過程中承壓輥的連續(xù)清洗，9月，用于全棉染色布的初洗，10月，用于滌綸深色布的染色和初洗，均獲得了成功。目前，回用率已經(jīng)達(dá)到了30%，大大節(jié)約了用水。

　　2015年7月，基于節(jié)水減排考慮，增添了RO膜裝置，對MBR出水進(jìn)行深度處理后回用;由于MBR系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定，SS≈0、SDI<3，滿足RO系統(tǒng)的進(jìn)水要求，沒有再采用多介質(zhì)過濾器、UF等RO常規(guī)預(yù)處理設(shè)備，直接用MBR出水作為RO系統(tǒng)的原水。連續(xù)運(yùn)行了三十個(gè)月后，出水水質(zhì)優(yōu)于自來水，可以直接替代自來水或軟水使用。水回用系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)省了投資和運(yùn)行成本。

　　4.4 常見的問題及解決方法

　　久保田平板膜MBR裝置處理廢水采用大曝氣量沖刷膜表面，保持膜表面既有一定厚度的污泥層，又不會因?yàn)槲勰鄬犹裼绊懰耐高^。大曝氣可能產(chǎn)生的問題是容易產(chǎn)生大量的泡沫，需要考慮泡沫的排出通道，并防止泡沫外溢。通常，泥齡過長、難降解的長鏈有機(jī)物積聚、污水中營養(yǎng)比例不均衡、氣溫突然升高或降低等因素容易引發(fā)泡沫;可以通過增加排泥量、單獨(dú)收集和處理難降解有機(jī)物、添加營養(yǎng)物質(zhì)、減少曝氣量等方法減少泡沫的產(chǎn)生，也可以將泡沫排到預(yù)曝氣池，在較小曝氣量的情況下自然消泡，等變成浮渣再用劃渣機(jī)去除。

　　久保田膜可以在MLSS為5000~28000mg/L的高質(zhì)量濃度活性污泥條件下運(yùn)行，池底抽出的泥水可以直接排入污泥濃縮池，經(jīng)絮凝劑調(diào)節(jié)后壓泥，不需要經(jīng)過沉淀池沉淀，操作方便。MBR膜裝置最后對污水經(jīng)過了精細(xì)過濾，污泥無法透過膜裝置，全部留在MBR池中，不需要沉淀或潷水;預(yù)曝氣池和MBR池沒有污泥沉降過程，可以保持高的污泥質(zhì)量濃度?？频聦氉罡邍L試過預(yù)處理池MLSS為9000mg/L，在COD負(fù)荷較高的情況下可以平穩(wěn)運(yùn)行。MBR處理系統(tǒng)高效的過濾工藝可以做到MBR池和預(yù)處理池同時(shí)在高活性污泥濃度下運(yùn)行，大大提高COD負(fù)荷比，所以，將預(yù)曝氣池及MBR池設(shè)計(jì)得較小，兩池的合計(jì)水力停留時(shí)間能壓縮到20h以下。維持高污泥質(zhì)量濃度運(yùn)行還有利于污泥的自消解，有效地降低殘余污泥的量。MBR池保持的污泥質(zhì)量濃度MLSS15000mg/L左右，不會造成膜的污堵，也不會降低出水量，反而會降低出水的COD值。

　　運(yùn)行中預(yù)曝氣處理池的活性污泥隨水流不斷進(jìn)入MBR池，MBR池的污泥質(zhì)量濃度會逐步升高，而預(yù)曝氣池的自生污泥速度跟不上污泥的流失速度，污泥的質(zhì)量濃度會降低，因此，工藝要求MBR池的泥水部分回流到預(yù)曝氣池，以維持預(yù)曝氣池中的活性污泥質(zhì)量濃度。MBR池采用的是過曝氣方法，池中DO值較高，大幅度提高回流比例，MBR池中飽和充氧的廢水和充分活化的活性污泥被送回到預(yù)曝氣池，可以降低預(yù)曝氣池的曝氣量，節(jié)約用電。

　　工廠使用的助劑含有較多無機(jī)磷酸鹽時(shí)，出水含磷量會相應(yīng)升高。因生產(chǎn)變化，深色染色產(chǎn)品的生產(chǎn)比例增加，出水色度會相應(yīng)波動(dòng)，從而影響MBR池的出水含磷量和色度。將MBR出水以及RO處理的濃水經(jīng)過反應(yīng)池加絮凝劑處理，并經(jīng)斜沉池沉淀出水，可以起到脫色、脫磷的效果，降低MBR出水的色度，并降低含磷量50%以上。其中，磷酸鹽與PAC反應(yīng)生成磷酸鋁沉淀，染料及其分解產(chǎn)物被絮凝劑吸附沉降而脫色，COD也會下降。建議絮凝劑助劑用量為10mg/LPAC和10mg/LPAM，產(chǎn)生的干污泥量約120mg/L。排出的清水可以回用或直接排放。

　　MBR系統(tǒng)處理廢水，SS均不能通過膜系統(tǒng)，同時(shí)，也有一些較大分子質(zhì)量的有機(jī)物，特別是難降解的高分子有機(jī)物如PVA、有機(jī)硅等，容易積聚在MBR池中。由于降解速度慢，會慢慢積累，當(dāng)質(zhì)量濃度過高時(shí)，MBR池中廢水的黏度升高，產(chǎn)生泡沫，泡沫會攜帶活性污泥從MBR池上口溢出。如果溢出的泡沫回流到污水系統(tǒng)中，經(jīng)過集水池、調(diào)節(jié)池和厭氧池等缺氧環(huán)節(jié)，活性污泥中部分好氧菌會因缺氧而死亡，在厭氧池中上浮，并釋放細(xì)胞質(zhì)和胞外黏性物質(zhì)，最后流入MBR池，增加黏度和浮渣，仍然變成泡沫再度溢出，形成惡性循環(huán)。同時(shí)，釋放的細(xì)胞質(zhì)會讓系統(tǒng)中的磷含量上升，帶來磷超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。

　　科德寶寶翎公司做了以下嘗試，主要是針對難降解有機(jī)物從源頭采取措施。

　　(1)減少排入廢水中的PVA等難生物降解有機(jī)物的總量，如硬挺整理所用的PVA，通過嚴(yán)格控制殘留整理液的量或單獨(dú)收集處理，防止這種惰性物質(zhì)在MBR池中積聚。

　　(2)改變坯布的漿紗配方，用易降解材料替代PVA上漿;另外，也可以在預(yù)曝氣處理池中安裝潷水裝置，變成可以實(shí)施SBR工藝的兩用池，間歇采用污泥回流+SBR工藝，適時(shí)潷水，控制進(jìn)入MBR池中的惰性物質(zhì)。特別是集中生產(chǎn)含PVA產(chǎn)品時(shí)，可以用潷水的方法代替部分MBR的處理量，應(yīng)對沖擊性惰性荷載，防止產(chǎn)生泡沫以及由此而引發(fā)的惡性循環(huán)。

　　MBR出水色度有時(shí)會波動(dòng)，主要原因是染色廢水的色度變化。MBR處理系統(tǒng)依靠高質(zhì)量濃度的活性污泥去消解廢水中的有機(jī)物，包括染料。經(jīng)過長時(shí)間的馴化，活性污泥有消解染料和脫色的能力，但染色的工藝因色澤的不同、染料用量的變化造成廢水原水色度大幅波動(dòng)。當(dāng)大量生產(chǎn)深色產(chǎn)品或改用新型染色時(shí)，排入污水中的染料量增大，活性污泥不可能短時(shí)間內(nèi)形成很大的消解能力，必然會導(dǎo)致部分染料不能脫色和降解。如果重點(diǎn)做好高濃度染色殘液的單獨(dú)收集和處理，就能比較好地解決色度的達(dá)標(biāo)排放?？频聦殞汈峁镜某晒ψ龇ㄊ侨炕厥蘸谏旧珰堃海貜?fù)利用或單獨(dú)用氧漂廢液預(yù)脫色處理，避免高濃度染料直接進(jìn)入污水系統(tǒng)，效果顯著。

　　5、結(jié)論及建議

　　(1)通過在印染廢水傳統(tǒng)處理工藝的提標(biāo)擴(kuò)容改造項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用，平板膜MBR膜處理后的出水COD可以穩(wěn)定達(dá)到100mg/L以下，處理效果保障性高，是傳統(tǒng)工藝提標(biāo)擴(kuò)容改造的合適工藝。

　　(2)平板膜MBR處理印染廢水時(shí)，膜清洗周期基本可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的2~3個(gè)月清洗1次，未出現(xiàn)傳統(tǒng)MBR研究中出現(xiàn)的快速污染問題。

　　(3)久保田平板膜可以實(shí)現(xiàn)在線清洗，不需要將膜裝置從池中取出，也不需要另建清洗池。常用清洗劑為次氯酸鈉(去除有機(jī)物污垢)、檸檬酸(去除無機(jī)污垢)，一般一次只使用一種藥劑，以次氯酸鈉清洗為主。次氯酸鈉在線清洗時(shí)會有少量滲到MBR池中，導(dǎo)致部分活性污泥死亡，池中的泡沫增加?？杉尤肷倭繝I養(yǎng)物質(zhì)幫助系統(tǒng)快速恢復(fù)，不加任何營養(yǎng)物，系統(tǒng)也能在3~6天內(nèi)完全恢復(fù)。經(jīng)檸檬酸清洗后，系統(tǒng)不受影響。MBR池中如有兩套各自相對獨(dú)立的系統(tǒng)，可以一組在線清洗，一組正常工作，工廠只需要減少用水機(jī)臺的開臺率，控制總水量，不必停產(chǎn)。

　　(4)平板膜MBR出水水質(zhì)穩(wěn)定，可以直接作為RO系統(tǒng)的進(jìn)水，不需要設(shè)置多介質(zhì)過濾器、UF等傳統(tǒng)RO工藝所需的中間處理環(huán)節(jié)。

　　(5)老印染廠污水處理升級改造項(xiàng)目往往受場地限制，無法增建大水池提高水力停留時(shí)間，使用久保田平板膜可以利用污泥濃度高的優(yōu)勢，大幅度減少池的容積。

　　(6)新建印染項(xiàng)目選用久保膜平板膜作為主要處理裝置，大大降低污水處理總的池容積，保障出水的基本指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，同時(shí)，方便處理后的廢水直接利用或深度處理再利用，降低綜合運(yùn)行成本。(來源：科德寶寶翎襯布(南通)有限公司，久保田環(huán)保科技(上海)有限公司)