集成平板膜MBR處理列車臥具洗滌廢水

周建民，付永勝，毛鋒，馬春鋒

（1.西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，成都611756；2.河南恒澤置業(yè)有限公司，河南許昌461000；3.成都康潔水務(wù)有限公司，成都610036）

集成平板膜MBR處理列車臥具洗滌廢水

周建民1，付永勝1，毛鋒2，馬春鋒3

（1.西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，成都611756；2.河南恒澤置業(yè)有限公司，河南許昌461000；3.成都康潔水務(wù)有限公司，成都610036）

某鐵路局洗滌中心采用轉(zhuǎn)鼓格柵-混合調(diào)節(jié)-一體化MBR反應(yīng)器-次氯酸鈉消毒組合工藝處理列車臥具洗滌廢水，介紹了工藝流程設(shè)計、主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)以及工程運行情況。運行結(jié)果表明，出水一直穩(wěn)定達(dá)到GB/T 19923—2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》中洗滌用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和DB 11/471—2007《洗衣回用水水質(zhì)要求》中最嚴(yán)格的指標(biāo)要求。

列車臥具洗滌廢水；轉(zhuǎn)鼓格柵；一體化MBR；中水回用

鐵路客運列車上用品（包括車廂的臥具、臺布等）的洗滌產(chǎn)生了大量的洗滌廢水［1］，其污染物主要成分是油脂和懸浮固體。鐵路客運洗滌作業(yè)程序一般為預(yù)洗-洗滌（主洗）-二次漂洗，從程序可以看出，不同洗滌程序排放廢水水質(zhì)差別較大［2］，其中預(yù)洗和洗滌（主洗）階段污染較為嚴(yán)重［3］。一般情況下洗衣機(jī)自身有漂洗水直接循環(huán)回用到預(yù)洗和主洗工序中，而預(yù)洗和主洗工序產(chǎn)生的廢水亦不能直接排放。目前，我國對洗滌廢水的處理仍主要采用傳統(tǒng)的混凝－氣?。^濾工藝或二級生物處理方法［4-5］，以達(dá)到國家排放和中水回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中對LAS的嚴(yán)格要求。由于LAS濃度較高，混凝－氣?。^濾工藝投藥量大、污泥量多；普通二級生物處理工藝生物菌種培養(yǎng)馴化困難、廢水可生化性較低。因此研究如何對洗滌廢水進(jìn)行循環(huán)利用、減少廢水量、降低廢水處理成木，對于搞好鐵路的環(huán)境保護(hù)工作具有重要意義。

某鐵路局近期2015年、遠(yuǎn)期2025年客車臥具日均洗滌量分別為60 t和103 t。洗滌物品包括臥鋪車廂的大單、小單、枕巾、地毯罩及臺布5種。每種物品的洗滌過程均經(jīng)過洗滌、漂洗1、漂洗2、漂洗3共4個流程，然后再脫水、烘干。在洗滌過程中產(chǎn)生930 m3／d的洗滌廢水，該洗滌中心投建并運營了1套中水處理系統(tǒng)，洗滌廢水經(jīng)處理全部回用到洗滌工序中。

1 設(shè)計水量、水質(zhì)

1.1 設(shè)計水量

根據(jù)該客運段提供資料和現(xiàn)場實地勘察，該洗滌廢水主要分為3股，分別為洗滌工序排水、漂洗廢水、沖洗地面廢水，共計930 m3／d。本工程設(shè)計水量為1 000 m3／d，24 h運行，平均小時處理水量約為42 m3。

1.2 設(shè)計水質(zhì)

本工程設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。本工程處理出水全部回用，回用水水質(zhì)要求達(dá)到GB／T 19923—2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》中洗滌用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和DB 11／471—2007《洗衣回用水水質(zhì)要求》中最嚴(yán)格的指標(biāo)。

表1 進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)Tab.1Influent and effluent water quality

2 工藝流程及特點

2.1 工藝流程

本工程根據(jù)廢水水質(zhì)特點和處理要求，綜合分析經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會效益后，選定轉(zhuǎn)鼓格柵－混合調(diào)節(jié)－一體化MBR反應(yīng)器－次氯酸鈉消毒組合工藝對該廢水進(jìn)行處理。具體工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程Fig.1Process flow

洗滌廢水首先自流進(jìn)入格柵池，在轉(zhuǎn)鼓格柵的攔截作用下，去除大塊的布、線頭等大漂浮物，有效防止后續(xù)泵的堵塞。經(jīng)過格柵池處理后的廢水自流進(jìn)入調(diào)節(jié)池，進(jìn)行均質(zhì)、均量。然后由泵提升進(jìn)入一體化MBR反應(yīng)器的厭氧池。在厭氧細(xì)菌的作用下把大分子有機(jī)物斷鏈，并在厭氧環(huán)境下使脫磷細(xì)菌過量的釋磷。經(jīng)過厭氧處理后廢水自流進(jìn)入缺氧池，在缺氧池中水解細(xì)菌和酸化細(xì)菌的作用下，大分子的有機(jī)物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為小分子的有機(jī)物（短鏈糖類、乙酸、甲酸等），使難降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易降解的有機(jī)物，經(jīng)過缺氧池處理之后的廢水已有良好的可生化性，再進(jìn)入好氧池（膜池），經(jīng)過好氧微生物的代謝，把小分子的有機(jī)物降解為水和二氧化碳。在好氧池中設(shè)置膜組件，膜組件在抽吸泵的作用下，使混合液通過平板膜而使污泥截留下來。膜組件出水與加入的次氯酸鈉混合后進(jìn)入回用水池，回用水池的水通過變頻供水裝置供水到各個用水點。

膜組件運行3～6個月后，根據(jù)跨膜壓差和膜通量情況進(jìn)行在線清洗，在線清洗采用檸檬酸、次氯酸鈉和燒堿溶液清洗，人工操作。

2.2 工藝特點

本工藝具有以下特點：①MBR工藝成熟穩(wěn)定，使用超濾級平板膜作為MBR的過濾單元，使系統(tǒng)有一定的先進(jìn)性。②使用平板膜MBR技術(shù)處理洗滌廢水，具有膜通量大，通量降低慢，不宜污染的特點，出水能穩(wěn)定達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。③集成厭氧、缺氧、好氧、膜區(qū)、離線清洗區(qū)、泵房和控制室為一體化設(shè)備，占地面積小，運行費用低，便于維護(hù)管理，減少膜離線清洗損壞的風(fēng)險。污泥回流到厭氧池有利于提高脫氮除磷的效果。④動力設(shè)備內(nèi)置于一體化設(shè)備內(nèi)，有效地降低了運行噪聲。⑤采用變頻供水設(shè)備提高了供水安全性，并節(jié)省了能耗。⑥采用溶解氧變送器控制風(fēng)機(jī)的運行，采用余氯測定儀控制加藥裝置運行，有效降低能耗和藥耗。⑦抗水質(zhì)波動能力強(qiáng)，pH值為11.1時出水水質(zhì)依然能達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。

3 主要處理構(gòu)筑物及參數(shù)

（1）格柵池。1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為6 000 mm×5 250 mm×1 950 mm。內(nèi)設(shè)2道轉(zhuǎn)鼓格柵，格柵網(wǎng)孔徑為1 mm，格柵過水流速不高于0.4 m／s，轉(zhuǎn)鼓格柵寬度為1 000 mm，柵前水深為500mm，安裝角度為70°。

（2）調(diào)節(jié)池。鋼混結(jié)構(gòu)，尺寸為18 500 mm× 8 250 mm×6 900 mm，有效水深為4 500 mm，有效容積為686.8 m3，水力停留時間為16.5 h。內(nèi)設(shè)雙曲面攪拌機(jī)4臺，廢水提升泵2臺和液位控制器1套。

（3）厭氧池。2套，池體采用碳鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用四布五油玻璃鋼防腐，設(shè)置配水區(qū)、配泥區(qū)、混合區(qū)和反應(yīng)區(qū)，尺寸為4 000 mm×1 700 mm× 4 500 mm，有效水深為4 000 mm，有效容積為27 m3，水力停留時間約為1.3 h。

（4）缺氧池。2套，池體采用碳鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用四布五油玻璃鋼防腐，設(shè)置配水區(qū)、曝氣攪拌區(qū)和反應(yīng)區(qū)，尺寸為4 000 mm×2 600 mm×4 500 mm，有效水深為4 000 mm，有效容積為42 m3，水力停留時間約為2 h，內(nèi)設(shè)曝氣裝置1套，溶解氧測定儀1套。

（5）好氧池（膜池）。2套，池體采用碳鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用四布五油玻璃鋼防腐，設(shè)置配水區(qū)、曝氣區(qū)、反應(yīng)區(qū)和膜區(qū)，尺寸為4 000 mm×9 000 mm×4 500 mm，有效水深為4 000 mm，有效容積為144 m3，水力停留時間約為7 h，容積負(fù)荷為0.2 kg［CODCr］／（kg［MLSS］·d）。內(nèi)設(shè)溶解氧在線監(jiān)測儀、曝氣裝置和超聲波液位計各1套，膜組件各4套，膜面積為2 500 m2，膜通量為400 L／（m2·d），實際運行過程中正常跨膜壓差情況下，膜通量能達(dá)到550 L／（m2·d）。配置污泥回流泵各2臺，回流比為100%。配置鼓風(fēng)機(jī)各2臺，氣水比為40∶1。

（6）化學(xué)清洗池。膜組件離線清洗的場所，兼做在線清洗的藥箱。2套，池體采用碳鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用四布五油玻璃鋼防腐，尺寸為4 000 mm× 2 000 mm×4 500 mm，有效水深為4 000 mm，有效容積為32 m3，內(nèi)設(shè)化學(xué)清洗泵各1臺。

（7）抽吸泵站。壁采用碳鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用防腐，底為混凝土上貼地磚地面，尺寸為4 000 mm× 5000mm×4500mm，內(nèi)設(shè)抽吸泵4臺，2備2用。

（8）控制室。壁采用碳鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用防腐，底為混凝土上貼地磚地面，尺寸為4 000 mm× 5 000 mm×4 500 mm，內(nèi)設(shè)控制柜1套。

（9）回用水池。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，容積為600 m3，采用空氣攪拌，停留時間約為14 h，內(nèi)設(shè)自來水補(bǔ)水裝置。配次氯酸鈉加藥裝置2套，余氯測定儀1套。

4 運行效果

4.1 運行數(shù)據(jù)分析

本系統(tǒng)采用24 h連續(xù)運行，連續(xù)監(jiān)測結(jié)果表明該系統(tǒng)運行正常。2014年7月14~15日的水質(zhì)監(jiān)測平均結(jié)果見表2。

表2 處理效果Tab.2Treatment effect

4.2 問題與討論

（1）抽吸泵偶爾會出現(xiàn)異常啟動。分析其原因是進(jìn)水LAS偶爾增加過大，導(dǎo)致好氧池泡沫過多，使得超聲波液位計測量不準(zhǔn)確，輸出信號發(fā)生漂移。解決措施：調(diào)小超聲波測量區(qū)的曝氣量，設(shè)置測量隔離區(qū)。

（2）好氧池泡沫過多。當(dāng)進(jìn)水濃度特別是LAS濃度大幅度提高，反應(yīng)池不能及時地把LAS等有機(jī)質(zhì)分解掉，會隨氣泡浮出水面形成氣泡。解決措施：加大污泥回流量，減少進(jìn)水量。

（3）缺氧池出現(xiàn)污泥上浮，有黑色死泥粘附在泡沫上。分析原因有：一是調(diào)試初期一些不適應(yīng)的微生物被淘汰掉，隨污泥上?。欢侨毖醭仄貧獠痪鶆?，出現(xiàn)局部深度厭氧，使黑色污泥上浮。解決措施：調(diào)整缺氧池曝氣閥門使缺氧池曝氣均勻，加大污泥回流。

（4）好氧池表面在夏天會偶爾滋生蚊蠅和劍水蚤，影響操作環(huán)境。分析原因是水質(zhì)較好，秋夏之際適應(yīng)后生動物的生長。解決措施：向好氧池表面層投加適量次氯酸鈉消毒液。實踐證明，投加適量的次氯酸鈉（投加量不高于0.01 mg／L）不會對好氧池造成不良影響。

5 運行費用分析

工程固定總投資為880.00萬元。工程運行電費為0.66元／m3；藥劑費為0.30元／m3；人工費為0.27元／m3；固定資產(chǎn)形成率按90%計，維修費率按2%計，則維修費為0.43元／m3；合計運行費用為1.66元／m3。自來水費按4.30元／m3計，則每回用1 m3中水節(jié)省2.64元，每年節(jié)約水費963 600元，約9 a可收回投資。

6 結(jié)語

（1）某鐵路局洗滌中心采用轉(zhuǎn)鼓格柵－混合調(diào)節(jié)－一體化MBR反應(yīng)器－次氯酸鈉消毒組合工藝處理列車臥具洗滌廢水，出水穩(wěn)定達(dá)到GB／T 19923—2005中洗滌用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和DB 11／471—2007中最嚴(yán)格的指標(biāo)要求。出水全部回用于臥具洗滌。該工程的實施大大減少了向水體環(huán)境中排放污染物的總量，而且降低了洗滌中心的生產(chǎn)成本。該處理工藝的成功運行取得了良好的環(huán)保效益和社會效益，對鐵路系統(tǒng)的污染治理和資源化利用有一定的參考價值。

（2）臥具洗滌廢水中含有大量的線頭，在設(shè)計時應(yīng)合理選擇格柵柵距，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，可優(yōu)先選用機(jī)械細(xì)格柵，這樣可大大降低勞動強(qiáng)度。當(dāng)洗滌劑含量比較高時，設(shè)計過程中應(yīng)盡量考慮增加缺氧池和水解酸化池的容積，并在運行的過程中時刻注意各個處理環(huán)節(jié)的運行狀況，以避免生化處理系統(tǒng)受到嚴(yán)重影響。

（3）洗滌廢水中洗滌劑濃度突然升高時，會產(chǎn)生大量泡沫，嚴(yán)重時會使污泥上浮。當(dāng)遇到這樣的情況時，應(yīng)加大好氧池污泥回流量，提高生化系統(tǒng)的抗沖擊能力。

［1］成毅，趙澤文.鐵路客運洗滌污水污染情況及排放規(guī)律［J］.環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)，2002，8（4）：257－258.

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［3］郭晶晶，許兆義，王錦，等.鐵路客運洗滌污水循環(huán)利用的探討［J］.工業(yè)用水與廢水，2004，35（4）：49-51.

［4］李憐.鐵路洗滌廢水處理及回用工程設(shè)計［J］.中國給水排水，2000，16（4）：32-34.

［5］袁敏忠.某醫(yī)療洗滌中心洗滌污水工程的設(shè)計和運行［J］.工業(yè)水處理，2003，23（4）：62－64.

Treatment of train bedding washing wastewater by integrated flat sheet membrane MBR

ZHOU Jian-min1，F(xiàn)U Yong-sheng1，MAO Feng2，MA Chun-feng3
（1.School of Faculty of Geosciences and Environmental Engineering,Southwest Jiaotong University,Chengdu 611756,China;2.Henan Hengze Co.,Ltd.,Xuchang 461000,China;3.Chengdu Kangjie Water Co.,Ltd., Chengdu 610036,China）

The washing center of a railways bureau using combined process of drum grille-mixed regulation-integrated MBR reactor-sodium hypochlorite to treat train bedding washing wastewater,the process design, the design parameters of the main structures,and the project running condition,were introduced.The operation results showed that,the effluent water quality was stable,which not only met the requirement of rinsing water standard in GB/T 19923—2005 The Reuse of Urban Recycling Water―Water Quality Standard for Industrial Uses,but also met the strictest requirement of DB 11/471—2007 Requirement for Water Quality for Laundry Water Recycling.

train bedding washing wastewater;drum grille;integrated MBR;reuse of reclaimed water

X731.031

B

1009－2455（2016）06－0064－04

周建民（1980-），男，河南許昌人，工程師，博士生，從事水處理設(shè)計、施工、運營、調(diào)試和科研工作，研究方向為水污染控制工程，（電子信箱）245960737@qq.com。

2016-08-30（修回稿）