前言

中國是全球紡織品服裝的第一生產(chǎn)國、出口國，紡織產(chǎn)業(yè)在為國民經(jīng)濟(jì)增加積累、出口創(chuàng)匯、解決社會就業(yè)中發(fā)揮著重要作用。但紡織產(chǎn)業(yè)又是重污染行業(yè)，紡織業(yè)廢水排放量、化學(xué)需氧量排放量居全國４１個工業(yè)中的前４位。印染作為提升紡織品附加價值的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，廢水及其污染物排放總量占全行業(yè)的７０％～８０％。印染廢水包含生產(chǎn)中的纖維材料、染料及鹽類促染劑，是較難處理的工業(yè)廢水之一。為實現(xiàn)國家節(jié)能減排要求，印染廢水排放標(biāo)準(zhǔn)大幅提升，為控制排污總量，廢水回用率逐步成為硬性要求。為滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，印染企業(yè)對現(xiàn)有工藝進(jìn)行升級改造，使廢水處理后達(dá)標(biāo)排放或資源化再利用。

１工程背景

紹興某印染廠位于柯橋區(qū)綠色印染集聚區(qū)，主要進(jìn)行滌綸布染色和印花、針織滌綸布印花加工。該廠生產(chǎn)廢水量為４０００ｍ３／ｄ，包括堿減量廢水２０ｍ３／ｄ、印花廢水４８０ｍ３／ｄ、染色廢水３５００ｍ３／ｄ，廢水收集后進(jìn)廠區(qū)廢水站集中處理。廢水站處理后出水按權(quán)利要求只允許部分外排，另一部分需回用于車間生產(chǎn)用水。外排水進(jìn)入江濱水處理有限公司集中處理，外排水要求達(dá)到江濱水處理有限公司設(shè)計進(jìn)水指標(biāo)要求。

２原設(shè)計工況及存在問題

２．１廢水站設(shè)計規(guī)模及進(jìn)出水水質(zhì)印染廠廢水站設(shè)計水量為４０００ｍ３／ｄ，處理后１５００ｍ３／ｄ外排，２５００ｍ３／ｄ水回用。設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)見表１。

２．２設(shè)計工藝流程

２．２．１預(yù)處理系統(tǒng)預(yù)處理系統(tǒng)的目的是去除印染廢水中的懸浮物和對苯二甲酸（ＴＡ）。對苯二甲酸是化纖織物經(jīng)堿減量工藝降解和剝離下的物質(zhì)，是紡織印染廢水的主要特征污染物。預(yù)處理系統(tǒng)由格柵、調(diào)節(jié)池、混凝沉淀池組成。車間產(chǎn)生的堿減量廢水、印花廢水和染色廢水由管道收集后由格柵進(jìn)入調(diào)節(jié)池。格柵設(shè)在調(diào)節(jié)池入口處，采用回轉(zhuǎn)式平面格柵，柵條間隙１０ｍｍ。調(diào)節(jié)池１座，規(guī)格尺寸２７×１６×６．５ｍ。調(diào)節(jié)池出水經(jīng)水泵提升進(jìn)入混凝沉淀池。水泵井尺寸５×５×６．５ｍ，提升泵２臺，單泵流量Ｑ＝１７０ｍ３／ｈ，揚程Ｈ＝１６.０ｍ，Ｎ＝１５ＫＷ。混凝沉淀池１座，規(guī)格尺寸１９×７．５×６ｍ。廢水進(jìn)入混凝沉淀池前先用酸調(diào)節(jié)ｐＨ３～４，使對苯二甲酸（ＴＡ）析出，析出的ＴＡ在水中以細(xì)小顆粒懸浮物形式存在。混凝沉淀池中投加混凝劑聚鐵（ＰＦＳ），將水中的懸浮物及膠體有機(jī)物去除，沉淀下來的污泥經(jīng)排泥泵送至濃縮池。排泥泵２臺，Ｑ＝８０ｍ３／ｈ，Ｈ＝１６.０ｍ。

２．２．２生化處理系統(tǒng)混凝沉淀池的出水，加堿回調(diào)ｐＨ６～８，進(jìn)入好氧池，通過活性污泥去除廢水中有機(jī)物。好氧池設(shè)１組，為旋轉(zhuǎn)推流式曝氣池，分６格，每格尺寸１５×１４×８ｍ。二沉池１座，規(guī)格尺寸１９×７．５×６ｍ。污泥回流比１００％，剩余污泥排放至濃縮池。二沉池出水進(jìn)入外排池，外排水池１座，規(guī)格尺寸１３．５×７×６ｍ，外排水量１５００ｍ３／ｄ，余水進(jìn)入回用水處理系統(tǒng)。

２．２．３回用水處理系統(tǒng)外排池水經(jīng)提升泵提升進(jìn)入化學(xué)氧化池，投加次氯酸鈉，進(jìn)一步降低ＣＯＤｃｒ與色度，出水進(jìn)入濾池。高級氧化池１座，規(guī)格尺寸１３．８×８×６ｍ。濾池設(shè)２座，單座濾池規(guī)格７．２×５．５×６ｍ，采用石英砂濾料。濾池反沖洗水回流到調(diào)節(jié)池，濾池出水送至車間用于沖洗印花機(jī)的導(dǎo)帶、網(wǎng)、漿料桶等低品質(zhì)用水，或作為深色、非敏感色的染色用水。

２．２．４污泥處理系統(tǒng)濃縮池設(shè)１座，規(guī)格１５×６．８×６ｍ。濃縮池上清液回流調(diào)節(jié)池，濃縮后污泥進(jìn)入壓濾機(jī)。壓濾機(jī)３臺，選用高壓隔膜板框壓濾機(jī)，型號為ＫＺＧ２５０／１６００－Ｕ／ＳＢＫ。壓濾機(jī)一個工作周期６個小時，壓濾后污泥含水率６５％左右，泥餅外委處置。

２．３主要問題

２．３．１混凝沉淀單元混凝劑消耗量大且系統(tǒng)產(chǎn)泥量多為節(jié)約成本和運行管理方便，最初設(shè)計采用全生化工藝。但在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)生化系統(tǒng)無法啟動，曝氣池溶解氧很高，但ＣＯＤｃｒ卻不下降。究其原因是曝氣池中的活性污泥被廢水中的漿料包圍，無法進(jìn)行氧的傳質(zhì)，從而影響微生物對有機(jī)物的降解。廢水中的漿料主要是染色助劑，包含聚丙烯醇、丙烯酸樹脂等物質(zhì)，粘結(jié)性強(qiáng)，雖無生物毒性，但可生化性很差，水解時間長，故又在生化處理前增設(shè)混凝沉淀物化處理工藝。采用前物化處理之后，又發(fā)現(xiàn)混凝劑消耗量超乎預(yù)期，好氧池混合液呈棕紅色，二沉池有棕紅色沉淀產(chǎn)生。原設(shè)計污泥泥餅產(chǎn)量為４‰，實際運行時泥餅產(chǎn)量達(dá)到５‰，大大增加了污泥處理、處置成本。

２．３．２曝氣系統(tǒng)嚴(yán)重腐蝕、老化曝氣系統(tǒng)采用的是可提升管式曝氣管，其進(jìn)氣支管為鍍鋅材質(zhì)，曝氣支管為ＵＰＶＣ材質(zhì)，此類組合曝氣價格便宜、安裝方便、施工周期短。但由于污水水溫較高，達(dá)４５°C，ＵＰＶＣ管道高溫環(huán)境下易變形，脫膠，導(dǎo)致曝氣管損壞，且實際運行時，管式曝氣管外部曝氣皮容易堵塞或破裂。曝氣系統(tǒng)在使用三年后，因管道腐蝕老化，空氣漏損大，氧利用率大為下降，能耗激升。

２．３．３外排水ＣＯＤｃｒ超標(biāo)１月－１２月的廢水站進(jìn)出水水質(zhì)月平均濃度，從中可以看出大部分時間段出水不能滿足外排水ＣＯＤｃｒ≤５００ｍｇ／Ｌ的要求。

２．３．４回用水水質(zhì)鹽分高并且影響產(chǎn)品質(zhì)量回用水總?cè)芙庑怨腆w（ＴＤＳ）高達(dá)４０００ｍｇ／Ｌ，色度達(dá)２００倍，回用于車間生產(chǎn)時，導(dǎo)致染色色光較暗，產(chǎn)品質(zhì)量下降，影響銷路。３升級改造基于運行中存在的主要問題，對原工藝在現(xiàn)有處理設(shè)施基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。升級改造重點是提升外排水ＣＯＤｃｒ和回用水的懸浮物、色度、鹽分去除效率。新改造方案設(shè)計廢水量４０００ｍ３／ｄ，外排權(quán)利要求增至２０００ｍ３／ｄ。回用水按水質(zhì)要求分為兩個用途，回用水１送至車間用于沖洗用水，設(shè)計水量為５００ｍ３／ｄ，水質(zhì)要求：ＳＳ≤１００ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤｃｒ≤２５０ｍｇ／Ｌ，色度≤１００倍；回用水２回用于車間漂洗用水，設(shè)計水量為１２００ｍ３／ｄ，水質(zhì)要求達(dá)到《紡織染整工業(yè)水回用水質(zhì)》（ＦＺ／Ｔ０１１０７－２０１１）規(guī)定：ＳＳ≤３０ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤｃｒ≤５０ｍｇ／Ｌ，色度≤２５倍，電導(dǎo)率≤２５００μｓ／ｃｍ。

３．１改造思路

３．１．１降低混凝沉淀的投藥量和污泥量工廠滌綸布印花工藝使用的保險粉（連二亞硫酸鈉）具有很強(qiáng)的還原性，在混凝沉淀池廢水ｐＨ３～４條件下，混凝劑聚鐵三價鐵被還原成二價鐵［９］，從而對混凝劑需求量增大。混凝沉淀池出水加堿回調(diào)ｐＨ６～８后，二價鐵以氫氧化亞鐵懸浮物形式從水中析出，與廢水一起進(jìn)入曝氣池，在曝氣池中被空氣氧化，生成棕紅色的氫氧化鐵，反應(yīng)方程式如（１）～（３）：混凝沉淀池：Ｓ２Ｏ２－４＋６Ｆｅ３＋＋４Ｈ２Ｏ→６Ｆｅ２＋＋２ＳＯ２－４＋８Ｈ＋（１）回調(diào)ｐＨ：Ｆｅ２＋＋２ＯＨ－→Ｆｅ（ＯＨ）２↓（２）曝氣池：４Ｆｅ（ＯＨ）２＋Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ→４Ｆｅ（ＯＨ）３↓（３）廢水中含有保險粉與聚鐵反應(yīng)增大了混凝劑的消耗量。新增的氫氧化鐵在二沉池中沉淀下來，增加了系統(tǒng)產(chǎn)泥量。此外氫氧化亞鐵生成氫氧化鐵的過程中還消耗了曝氣池氧氣，使系統(tǒng)曝氣量增大，運行費用加大。原工藝因析出ＴＡ，混凝沉淀池廢水ｐＨ３～４，但在此ｐＨ下，無機(jī)陽離子絮凝劑電中和能力減弱，混凝效果降低［１０］，水中含有懸浮物和膠體未能在混凝沉淀池中沉淀下來，而是隨出水進(jìn)入曝氣池，增大了二沉池負(fù)荷。為解決以上問題，升級改造后的工藝用混凝劑采用聚鋁（ＰＡＣ）替代聚鐵（ＰＦＳ）；在ｐＨ３～４條件下從水中去除ＴＡ，再回調(diào)ｐＨ６～８后，混凝沉淀去除懸浮物。

３．１．２對深度處理系統(tǒng)進(jìn)行升級以及提高外排水和回用水水質(zhì)為滿足回用水質(zhì)要求，需降低生化出水的鹽分和色度，采用反滲透ＲＯ工藝。為防止膜污染，在ＲＯ前采用超濾，降低ＲＯ進(jìn)水的ＳＳ和ＣＯＤｃｒ。３．２改造設(shè)計升級改造后的工藝是三級處理工藝：預(yù)處理－生化處理－膜處理。工藝流程圖見圖２。

３．２．１預(yù)處理系統(tǒng)的改造在調(diào)節(jié)池和混凝沉淀池之間增設(shè)淺層氣浮池。淺層氣浮池設(shè)計流量Ｑ＝１８０ｍ３／ｈ，直徑Ｄ＝７ｍ，有效水深０?６ｍ。溶氣泵Ｑ＝５０ｍ３／ｈ，工作壓力０?５ＭＰａ。廢水進(jìn)入淺層氣浮池前加酸，將廢水ｐＨ調(diào)節(jié)至３～４，對苯二甲酸（ＴＡ）從廢水中析出，酸析的ＴＡ顆粒非常微小，粒徑在５μｍ左右，不易沉淀，經(jīng)過淺層氣浮池去除。水中的保險粉在淺層氣浮池被空氣氧化去除一部分，剩余保險粉在曝氣池被去除。淺層氣浮池出水進(jìn)入混凝沉淀池，加堿（ＮａＯＨ或Ｎａ２ＣＯ３）回調(diào)ｐＨ６～８，再投加聚鋁（ＰＡＣ），將水中的懸浮物和膠體污染物去除，污泥排入濃縮池。

３．２．２改造生化處理系統(tǒng)由原來的管式曝氣改為膜片盤式微孔曝氣器，盤式曝氣器采用ＡＢＳ工程塑料為底盤、托板，布?xì)獍逵扇冶z（ＥＰＤＭ）材料制成。管材也由普通的碳鋼管改為不銹鋼管。同時，為節(jié)能降耗，將羅茨風(fēng)機(jī)改為空氣懸浮離心風(fēng)機(jī)。

３．２．３改造回用水處理系統(tǒng)增設(shè)三沉池１座，規(guī)格２０×８×６ｍ，表面負(fù)荷為０.５ｍ３／（ｍ２·ｈ）。外排水池出水進(jìn)入三沉池，當(dāng)好氧池運行效果不好時，三沉池還可作為應(yīng)急池，通過投加ＰＡＣ等混凝劑，保證出水水質(zhì)。將原來的濾池改為超濾，三沉池出水進(jìn)入浸沒式超濾膜池。超濾膜池設(shè)１座，規(guī)格２０×８×５.５ｍ，內(nèi)置１２套膜組器，每組簾式膜面積１０００平方米，膜材料采用ＰＶＤＦ材質(zhì)的中空纖維超濾膜，設(shè)計膜通量為（１０～１５）Ｌ／（ｍ２·ｈ），采用抽吸水泵負(fù)壓出水。超濾膜池每天有３００ｍ３的濃水回流到好氧池，超濾膜出水進(jìn)入產(chǎn)水池，產(chǎn)水池出水作為回用水１送至車間沖洗印花機(jī)的導(dǎo)帶、網(wǎng)、漿料桶，另一部分經(jīng)過ＲＯ膜系統(tǒng)除鹽和色度。ＲＯ反滲透系統(tǒng)采用陶氏卷式膜元件，膜元件直徑２００ｍｍ，單只８０４０ＲＯ膜產(chǎn)水量０?５ｍ３／ｈ，每天工作２０ｈ。ＲＯ膜芯數(shù)７２支，每根膜殼長６ｍ，６芯。ＲＯ系統(tǒng)采用一級兩段方式運行，一段８只，二段４只，工作壓力１２ｋｇ～１６ｋｇ，ＲＯ出水作為回用水２送至車間漂洗水用水。

４升級改造后工藝運行效果升級改造工程于２０２０年６月建成運行，經(jīng)過近７個月的調(diào)試運行后，自２０２１年１月份正式運行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，外排水ＣＯＤｃｒ所示，達(dá)到納管要求。超濾膜出水、反滲透ＲＯ出水所示，超濾出水滿足中水回用水質(zhì)要求；ＲＯ出水回用于車間漂洗用水，滿足《紡織染整工業(yè)水回用水質(zhì)》（ＦＺ／Ｔ０１１０７－２０１１）要求。

5結(jié)論為滿足印染廢水的外排和回用要求，污水處理站在原有工藝基礎(chǔ)上升級改造，進(jìn)一步去除有機(jī)物、鹽分和色度，提升出水水質(zhì)。升級改造工藝在預(yù)處理工藝中新增淺層氣浮處理單元，在深度處理工藝采用超濾－ＲＯ替代原工藝的高級氧化－過濾工藝。采用“淺層氣浮－混凝沉淀－活性污泥”工藝處理印染廢水，出水滿足納管要求，二沉池出水進(jìn)一步采用超濾處理，出水水質(zhì)滿足沖洗設(shè)備要求，超濾產(chǎn)水再經(jīng)反滲透ＲＯ處理，出水水質(zhì)達(dá)到《紡織染整工業(yè)水回用水質(zhì)》（ＦＺ／Ｔ０１１０７－２０１１）回用漂洗水要求。升級改造后經(jīng)過一年的運行，系統(tǒng)整體運行良好，運行費用為３．８１元／ｍ３，出水水質(zhì)穩(wěn)定，實現(xiàn)了預(yù)期改造目標(biāo)，具有良好的環(huán)境效益和社會效益，為印染廢水工藝設(shè)計提供了有益的參考示例。

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