紡織染整廢水處理工藝設(shè)計分析
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[摘要]紡織染整廢水水質(zhì)因產(chǎn)品及其生產(chǎn)工藝而異。本工程處理對象為化纖織物、混紡織物的生產(chǎn)廢水，具有SS、CODCr、色度等指標(biāo)濃度高的特點。對其采用“格柵+初次沉淀+冷卻+水解酸化+生物接觸氧化+二次沉淀+混凝沉淀”組合工藝處理，設(shè)計出水水質(zhì)滿足《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287-2012)間接排放標(biāo)準(zhǔn)限值要求。
[關(guān)鍵詞]紡織染整廢水；生物接觸氧化法；工藝設(shè)計；工程實例
染整行業(yè)行業(yè)是工業(yè)廢水排放大戶，據(jù)統(tǒng)計，2015年我國紡織業(yè)污水排放總量高達(dá)18.4億噸，占工業(yè)廢水總排放量的10.1%[1]。由于染料生產(chǎn)中使用的化工原料多為萘系、蒽醌、苯系、苯胺及聯(lián)苯胺類化合物，且多與金屬、鹽類等物質(zhì)螯合[2]，加之紡織印染生產(chǎn)工序復(fù)雜(預(yù)處理、染色、印花和整理等)，這使得印染廢水具有水量變化大、水質(zhì)復(fù)雜、濃度高(SS、CODCr、色度等)、難降解等特點，屬于較難處理的工業(yè)廢水[3-4]。本項目為浙江某襪業(yè)生產(chǎn)企業(yè)廢水處理工程，產(chǎn)品主要包含化纖織物、混紡織物，相應(yīng)生產(chǎn)工藝有所差別，且產(chǎn)量及產(chǎn)品比例也存在一定的波動。
1項目概況
1.1設(shè)計規(guī)模
根據(jù)業(yè)主提供的資料，確定本項目設(shè)計處理水量為6000m3/d。廢水未考慮分質(zhì)收集、處理，即各路廢水在原有的污水站調(diào)節(jié)池內(nèi)匯合，經(jīng)泵送至站內(nèi)處理。
1.2設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)根據(jù)污水取樣化驗數(shù)據(jù)及業(yè)主提供的資料，確定項目主要設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)，見表1。設(shè)計出水水質(zhì)執(zhí)行《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287-2012)間接排放標(biāo)準(zhǔn)限值要求，主要指標(biāo)限值見表2。
2工藝方案選擇
2.1原水特點
產(chǎn)品類型及其生產(chǎn)工藝，分析其廢水特征如下：(1)廢水水質(zhì)、水量波動大：加工產(chǎn)品數(shù)量大、品種多、花色材料等有很大不確定性，使用的染料、助劑品種、以及產(chǎn)品產(chǎn)量變化大，從而影響廢水排放量和廢水水質(zhì)。(2)水溫較高：由于產(chǎn)品的多樣性，排水溫度范圍較寬，最高可達(dá)55℃；(3)某些污染物難生物降解：染色中使用的一部分染料為單偶氮型和蒽醌型，大多數(shù)染料助劑屬于表面活性劑、金屬絡(luò)合劑、樹脂整理劑、染色載體，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可生化性差。
2.2工藝論證
根據(jù)上述對本項目廢水特征的分析，其工藝選擇思路如下：(1)慮盡可能降低本項目印染廢水在實際廢水處理運(yùn)行的成本，應(yīng)該以生化處理為主體工藝。(2)染整廢水氮、磷含量很低，處理工藝中一般不考慮脫氮除磷[5]。這一點對本項目亦適用。(3)考常規(guī)的生化處理工藝包括厭氧水解、兼氧及好氧等。由于項目廢水有機(jī)污染物濃度及色度高，且存在一部分可生化性較差的有機(jī)物，宜采用水解酸化+好氧組合工藝。本著節(jié)省占地的原則，好氧單元選用生物接觸氧化法。(4)由于本項目色度、SS、溫度等指標(biāo)較高，在污水進(jìn)行生化處理前，必須經(jīng)過有效的預(yù)處理，才能保證生化段的處理效果。另外，對于色度、SS等指標(biāo)，仍需采用深度處理進(jìn)一步脫色、降濁。預(yù)處理單元宜采用“格柵+調(diào)酸+混凝+初沉+冷卻”，深度處理單元采用混凝沉淀工藝。
2.3工藝流程
綜上所述，本項目采用“格柵+初次沉淀+冷卻+水解酸化+生物接觸氧化+二次沉淀+混凝沉淀”工藝，工藝流程詳見圖1，工藝流程說明如下：原水收集后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，均勻水質(zhì)、水量。調(diào)節(jié)池前端設(shè)置平板格柵，去除漂浮物、纖維、泥沙等大顆粒物質(zhì)。均勻水質(zhì)水量后的廢水提升至初沉池，先投加硫酸(液堿)調(diào)節(jié)廢水pH值至6~9，再投加混凝劑、絮凝劑，充分混合反應(yīng)后形成較大顆粒的絮體，對廢水中的污染物質(zhì)進(jìn)行吸附后沉淀，去除一部分COD，降低后續(xù)生化處理負(fù)荷。沉淀污泥泵送至污泥濃縮池。初沉池出水自流入中間水池，當(dāng)初沉池出水溫度大于35℃時，通過閥門切換，將廢水通過中間水池提升泵提升至冷卻系統(tǒng)處理，以滿足生化系統(tǒng)對溫度的要求。初沉池/冷卻塔出水進(jìn)入水解酸化池，在池內(nèi)兼氧菌作用下對廢水中難降解的大分子有機(jī)污染物進(jìn)行開鏈，降解成小分子類有機(jī)物，提高廢水的可生化性。水解酸化池出水自流進(jìn)入氧化池。氧化池采用的是活性污泥法，它是基于生物反應(yīng)器多相傳質(zhì)理論和低耗高效曝氣技術(shù)，由懸浮相微生物在曝氣池中作用而成的廢水處理系統(tǒng)。來水與回流污泥一起進(jìn)入好氧池，形成混合液，曝氣設(shè)備充入空氣，空氣中的溶解氧可以使混合液產(chǎn)生好氧代謝，同時空氣起到攪拌作用，使得混合液保持懸浮、完全混合狀態(tài)。本工藝具有運(yùn)行穩(wěn)定、抗沖擊負(fù)荷、效率高等特點。有機(jī)物質(zhì)、色度等污染指標(biāo)多數(shù)在此階段被去除。氧化池出水自流入二沉池，在二沉池內(nèi)進(jìn)行泥水分離。沉淀污泥部分回流，維持氧化池內(nèi)污泥濃度，強(qiáng)化生化處理效率，剩余污泥泵入污泥濃縮池。二沉池上清液自流到混凝反應(yīng)沉淀池，通過投加混凝劑、助凝劑的方式，將廢水中殘留的懸浮物和膠體物質(zhì)絮凝成為較大顆粒的絮體，通過重力自然沉淀去除。同時，終沉池可進(jìn)一步去除廢水中的有機(jī)物、色度等指標(biāo)，保證處理效果。終沉池出水自流至排外水池，再泵入原有排放口達(dá)標(biāo)納管排放。終沉池排泥由泵送至污泥濃縮池。初沉池、二沉池及終沉池產(chǎn)生污泥均接入污泥池濃縮池，濃縮減量后的污泥通過泵送入污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理，脫水后的泥餅外運(yùn)處理，避免產(chǎn)生二次污染。污泥系統(tǒng)產(chǎn)生的濾液等廢水先排入調(diào)節(jié)池，再經(jīng)泵提升至初沉池二次處理。
3工藝設(shè)計
3.1格柵井、調(diào)節(jié)池
格柵井、調(diào)節(jié)池皆為利舊設(shè)施，地埋式鋼砼結(jié)構(gòu)。格柵井平面尺寸12.4m×1.8m，內(nèi)設(shè)2格；調(diào)節(jié)池平面尺寸30m×18m，最大水深6m。
3.2初沉池、中間水池
初沉池分為反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)2部分，鋼砼結(jié)構(gòu)。反應(yīng)區(qū)尺寸7.1m×3.2m×3.5m，1座，有效水深3.2m，HRT約17.4min，內(nèi)均設(shè)三格，內(nèi)壁做環(huán)氧樹脂防腐處理；沉淀區(qū)采用輻流式沉淀池，尺寸Φ20m×5.7m，沉淀時間3h，有效水深2.4m，表面負(fù)荷0.8m3/(m2ꞏh)。中間水池尺寸6.4m×4.2m×3.5m，有效水深2.4m，HRT約15.5min，鋼砼結(jié)構(gòu)，1座。藥劑設(shè)計投加量：聚鐵：200mg/L，PAM：5mg/L，98%硫酸：100mg/L，片堿：50mg/L(酸、堿據(jù)具體水質(zhì)酸堿度選擇投加一種)。
3.3冷卻系統(tǒng)
設(shè)計流量：350m3/h，采用方形逆流式污水冷卻塔，設(shè)置在水解酸化池上方，鋼砼平臺，進(jìn)水溫度約55℃，出水溫度約35℃。
3.4生化組合池
生化組合池包括水解酸化池、接觸氧化池，鋼砼結(jié)構(gòu)，2池合建。生化設(shè)計溫度25℃。
3.4.1水解酸化池尺寸28m×16.7m×11m，有效水深10.6m，1座，容積負(fù)荷0.36kgCODCr/(m3ꞏd)，有效容積4957m3，HRT約19.8h。由于池深較深，未設(shè)置攪拌裝置，僅靠污水自身水力攪拌。
3.4.2接觸氧化池尺寸：28m×40.8m×7.5m，有效水深7m，均分為6個廊道，1座，總有效容積7997m3，設(shè)計污泥濃度3500mg/L，污泥負(fù)荷0.12kgBOD5/(kgMLSSꞏd)，HRT約32h，填料層高3m，在末端2個廊道布設(shè)。
3.5二沉池
二沉池采用幅流式沉淀池，鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸Φ21m×6.3m，沉淀時間4.2h，有效水深3m，1座，表面負(fù)荷：0.72m3/(m2ꞏh)。
3.6混凝沉淀池
混凝沉淀池分為反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)2部分，鋼砼結(jié)構(gòu)。反應(yīng)區(qū)尺寸7.1m×3.2m×3.5m，1座，有效水深3.2m，HRT約17.4min，內(nèi)均設(shè)三格；沉淀區(qū)采用平流式沉淀池，尺寸20m×10m×7.71m，沉淀時間2h，有效水深2.5m，表面負(fù)荷：1.25m3/(m2ꞏh)，1座。藥劑設(shè)計投加量：10%PAC：100mg/L，PAM：3mg/L。
3.7外排水池
外排水池為鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸6.4m×4.2m×3.5(L×W×H，m)，有效水深2.7m，有效容積：72.6m3，HRT約17.4min。
3.8污泥濃縮池
總污泥量：4.5t/d(絕干泥)。污泥濃縮池尺寸：6m×6m×4m，2座，固體負(fù)荷62.5kg/(m2ꞏd)，濃縮時間15.8h。
3.9污泥壓濾系統(tǒng)
應(yīng)業(yè)主要求，污泥壓濾系統(tǒng)利用原有設(shè)施，并沿原棚體新增1臺機(jī)位，擴(kuò)建棚體(預(yù)留)的平面尺寸7.5m×10m。原有板框壓濾機(jī)(非高壓隔膜)過濾面積150m2，過濾壓力0.6MPa，2臺。
3.10鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)
風(fēng)量計算：計算得理論需氧量3750.81kgO2/d，安全系數(shù)取1.33，則實際需氧量4988.58kgO2/d；所在地區(qū)的大氣壓取100kPa；設(shè)計溫度25℃，空氣釋放裝置淹沒深度7m，空氣擴(kuò)散裝置(微孔曝氣器)氧轉(zhuǎn)移效率20%，曝氣池內(nèi)平均溶解氧濃度2mg/L；算得標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下需氧量6178.45kgO2/d，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下供氣量76.62Nm3/min。
4投資、運(yùn)行成本及運(yùn)行效果
本項目廢水處理工程直接費(fèi)用約為950萬元。本項目噸水處理運(yùn)行直接成本為2.69元/m3，其中，水、電費(fèi)為0.72元/m3(電價0.7元/kWh).，藥劑費(fèi)為1.13元/m3，人工費(fèi)為0.12元/m3，化驗分析費(fèi)0.08元/m3，污泥處置費(fèi)0.6元/m3(單價200元/噸)，一般維護(hù)費(fèi)0.04元/m3?？紤]到時效性、地域性及項目特點，本投資與運(yùn)行成本分析僅供參考，類似項目測算時應(yīng)根據(jù)項目自身情況進(jìn)行測算。系統(tǒng)自2016年9月正式投運(yùn)以來，處理效果良好，最終產(chǎn)水水質(zhì)優(yōu)于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。
5結(jié)語
(1)對于化纖織物、混紡織物的生產(chǎn)廢水，采用“格柵+初次沉淀+冷卻+水解酸化+生物接觸氧化+二次沉淀+混凝沉淀”組合工藝處理，設(shè)計出水水質(zhì)可滿足《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287-2012)間接排放標(biāo)準(zhǔn)限值要求，同時兼顧了節(jié)約占地和經(jīng)濟(jì)性。(2)根據(jù)實際調(diào)試情況，初沉池同時投加鐵鹽、石灰時效果最佳，但當(dāng)進(jìn)水水量不足時會出現(xiàn)初沉池進(jìn)水管積泥的問題。(3)水解酸化池池內(nèi)水力攪拌效果欠佳，進(jìn)而對其處理效果造成不利影響，實際運(yùn)行情況也印證了這一點。(4)若場地條件滿足，可采用淺層氣浮代替平流式沉淀池，氣浮的效果更好，但能耗要更高。(5)文中的設(shè)計投加量僅供運(yùn)行指導(dǎo)，在保證處理效果的前提下，為降低運(yùn)行費(fèi)用，最經(jīng)濟(jì)投藥量仍需在實際運(yùn)行過程中摸索。
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作者：吳永 單位：上海環(huán)境工程設(shè)計研究院有限公司
