印染废水处理与回用工艺应用探究
作者： 山东智信环保科技 来源： 山东智信环保科技 发布时间：2016-05-19
印染工业是我国传统支柱行业之一，自20世纪90年代以来获得迅猛发展，其用水量和排水量也大幅度增长。据不完全统计，我国印染废水的排放量约为3×106～4×106 m3/d，约占整个工业废水排放量的35％，但回用率却不到10％。由于生产工艺落后，同发达国家相比，我国纺织印染业的单位耗水量是发达国家的1.5～2.0倍，单位排污总量是发达国家的1.2～1.8倍。纺织印染废水因排放量大、色度深、难降解有机物含量高、含盐量大、染料组分复杂且大多数以芳烃及杂环化合物为母体等特点而成为废水治理行业的研究重点和难点。尤其是随着产品质量的日益提高，大多数工业染料趋向于抗光解、抗氧化、抗生物氧化，进一步加大了废水处理及回用的难度。近年来随着全球经济的快速发展及人口的持续增长，实现人口、资源与环境的可持续发展是未来大势所趋。目前国内外学者已对印染废水的深度处理与回用技术进行了大量研究，如膜处理、高级氧化等技术的研究与应用大大提高了印染废水的回用率。我国治理水污染最重要的纲领性文件《水污染防治行动计划》（“水十条”）经国务院批复，2015年4月16日正式对外公布，政策发布后将进一步推动节水和工业水处理市场爆发。环境保护部2012年颁布的《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287—2012）对企业水污染物排放浓度及单位产品基准排水量都作了限制。
笔者采用混凝气浮＋水解酸化＋MBR＋保安过滤＋RO组合工艺对印染废水进行深度处理及回用，即收集印染废水后首先调节pH，随后加药气浮，出水再次调节pH后进入水解酸化池，经水解酸化工艺处理后的废水可生化性大大提高，然后由MBR工艺去除废水中的有机污染物，出水经保安过滤器和RO系统进一步深度处理后回用于生产，以替代企业现有的自来水树脂软化水处理系统，RO浓水经收集后达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）的三级标准要求。
项目情况介绍
1.1 生产工艺
某企业主要产品为用于户外家具、户外遮阳及船用的高性能纺织品。其面料完全采用原液着色纤维作为生产原料，经纺纱制成有色纱线，生产工艺不需要对所生产的面料进行染色和印花。整个生产工艺中只有坯布水洗产生生产废水，坯布水洗的目的是洗掉面料生产过程中可能沾染的灰尘及污染物。
1.2 水量与水质
该企业排放的生产废水主要为坯布水洗废水，其水质见表1。设计处理水量为500 t/d，24 h连续运行。
经过处理后的出水与回用水水质要求如表2所示。
1.3 测定方法
COD采用重铬酸钾法测定；SS采用重量法测定；pH采用玻璃电极法测定；硬度采用分光光度法测定；电导率采用电导率仪法测定。
1.4 工艺流程
该印染废水所含污染物主要为有机物、色度、表面活性剂等，因此考虑将该废水收集后调节pH并加药气浮，出水再次调节pH进入水解酸化池，提高废水的可生化性，然后通过膜生物反应器的生物代谢作用去除有机物，出水经保安过滤器和RO系统进一步深度处理，以确保水质达到回用要求，RO系统设置为部分产水用于稀释RO进水，RO系统浓水达标排放。具体工艺流程如图1所示。
1.5 工艺特点
该组合工艺具有以下特点：（1）适合印染废水的处理与回用；（2）系统运行效率高，盐分和有机物去除率高；（3）MBR采用外压式过滤，可及时进行在线或离线清洗；（4）RO系统采用短流程大流量设计，能有效抵抗污染，延长清洗时间；（5）系统流程短，占地面积小；（6）系统自动化程度高，操作简单、管理方便。
主要处理构筑物和设备
（1）调节池。该池用于储存印染废水，为钢砼结构，内衬FRP，工艺尺寸为12 000 mm×6 000 mm×4 500 mm，有效停留时间为13.8 h。设液位控制器3套，设提升泵2台，1用1备，通过液位控制器控制提升泵，高位启动，低位停止，超低位报警。设水力搅拌系统1套，进行废水的均质均量。
（2）气浮池。由pH调节池、混合池、反应池、接触池和分离池组成，废水经加药反应后在接触池内与来自溶气罐的溶气水混合，析出的微小气泡与废水污染物接触并附聚在一起，通过分离池使附聚体浮于水面并得以刮除，处理后的废水从挡板下侧流出进入中和反应槽。该池采用钢结构，内部FRP防腐，并包含3套加药反应系统、1套溶气系统、1台刮渣机、1台空压机以及1套电控设备。工艺尺寸为4800 mm×4800 mm×2 500 mm，有效停留时间为2.21 h。
（3）pH调节池。在该池内向废水加入酸调节pH至适宜范围，设药剂投加装置1套，pH控制器1套，用于自动控制定量加药；另设1套机械搅拌设施，使加入的酸与废水快速混合。该池为钢砼结构，内衬FRP，工艺尺寸为2000 mm×2 000 mm×3 500 mm，有效停留时间为0.58 h。
（4）水解酸化池。该池采用钢砼结构，有效工艺尺寸为10 000 mm×6 000 mm×4 500 mm，有效停留时间为11.52h。池内设弹性立体填料，使生物附着于填料表面。内设有穿孔曝气搅拌装置，使污泥与废水有效接触，设潜水搅拌机1套。
（5）MBR系统。主要由膜组件（型号FP-AII15，180片）、膜机架、膜出水泵（型号GMP-32-65，Q为25m3/h，吸程4 m，扬程9 m，功率1.5 kW）、鼓风机（型号3L32WD，Q=7.6 m3/min，H=5 mH2O，功率11.0 kW）、PLC自控系统以及相应清洗加药系统组成。MBR膜组件材质为偏氟乙烯中空纤维膜，膜孔径为0.25～0.35μm，膜通量为10 L/（m2·h），膜机架为不锈钢材质。设计处理规模为20.8 m3/h，24h连续运行。
（6）中间水箱。经前道处理后的废水排放入中间水箱储存，中间水箱设有1个20 m3 PE桶，设提升泵2台，1用1备。
（7）保安过滤器。保安过滤器可去除浊度为1度以上的细小微粒，满足后续工序对进水的要求；设有5 μm过滤器截留上述过滤器的穿透物，保护RO膜。
（8）RO系统。主要由RO膜元件（型号BW30-400-FR，20支）、高压泵（型号CR32-9-2，Q=30 m3/h，H=120m，功率18.5 kW）、加药系统、保安过滤器和PLC自控系统等组成。RO膜元件为聚酰胺抗污染反渗透膜，设计处理规模为20.8m3/h，24 h连续运行，产水率为70%。
工程应用情况
该废水处理及回用设备正式投入实际应用后，各处理工艺运行情况如表3所示。RO系统出水完全可以达到生产工艺用水的水质要求，可替代企业现有的自来水树脂软化水处理系统，RO系统产水率为70％，剩余的30％RO浓水达标排放，该企业每天可节省350 t新鲜自来水，节能减排效果明显。
处理成本分析
该工程实际运行1.5 a，处理水量为500 t/d，处理成本主要为：电费1.16 元/t，药剂费用0.45元/t，人工费0.8元/t。合计吨水处理成本为2.41元，与目前该企业自来水树脂软化水处理系统5.2元/m3的处理成本相比具有较大的经济优势，特别是随着当地阶梯水价政策的执行，深度处理回用水的价格优势将更加明显。
结论
（1）采用混凝气浮＋水解酸化＋MBR＋保安过滤＋RO组合工艺对印染废水进行深度处理及回用，RO系统出水可以达到生产工艺用水的水质要求，RO浓水经收集后达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的三级标准。
（2）组合工艺对废水中的污染物有很强的去除效果，产水率为70％，当进水COD为1 290～1 372 mg/L时，出水COD为6～9mg/L，对有机物的去除率达到99.3％～99.6％，进水电导率在4 132～4 386 μS/cm时，出水电导率在15～19μS/cm，脱盐率为99.5％～99.6％。
（3）该工程处理废水量为500m3/d，工程总投资为320万元，一次性投资较高。在未考虑设施大修费和设备折旧的情况下，日常运行成本为2.41元/t。
