印染廢水處理與回用技術(shù)應(yīng)用研究

李宇慶，馬　　楫，宋小康，余　　杰

（1.江蘇蘇凈集團(tuán)有限公司，江蘇蘇州215122；2.蘇州蘇凈環(huán)保工程有限公司，江蘇蘇州215122）

印染廢水處理與回用技術(shù)應(yīng)用研究

李宇慶1，2，馬楫1，2，宋小康1，2，余杰1，2

（1.江蘇蘇凈集團(tuán)有限公司，江蘇蘇州215122；2.蘇州蘇凈環(huán)保工程有限公司，江蘇蘇州215122）

采用氣浮、膜生物反應(yīng)器（MBR）與反滲透（RO）組合工藝，對(duì)某印染企業(yè)生產(chǎn)廢水進(jìn)行深度處理和回用。通過氣浮、MBR去除有機(jī)污染物，利用RO系統(tǒng)去除剩余的有機(jī)物和鹽分。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，RO淡水水質(zhì)可滿足企業(yè)生產(chǎn)工藝用水要求，RO濃水水質(zhì)達(dá)到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

印染廢水；反滲透；回用

印染工業(yè)是我國傳統(tǒng)支柱行業(yè)之一，自20世紀(jì)90年代以來獲得迅猛發(fā)展，其用水量和排水量也大幅度增長。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國印染廢水的排放量約為3×106～4×106m3/d，約占整個(gè)工業(yè)廢水排放量的35%，但回用率卻不到10%〔1〕。由于生產(chǎn)工藝落后，同發(fā)達(dá)國家相比，我國紡織印染業(yè)的單位耗水量是發(fā)達(dá)國家的1.5～2.0倍，單位排污總量是發(fā)達(dá)國家的1.2～1.8倍。紡織印染廢水因排放量大、色度深、難降解有機(jī)物含量高、含鹽量大、染料組分復(fù)雜且大多數(shù)以芳烴及雜環(huán)化合物為母體等特點(diǎn)而成為廢水治理行業(yè)的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)〔2〕。尤其是隨著產(chǎn)品質(zhì)量的日益提高，大多數(shù)工業(yè)染料趨向于抗光解、抗氧化、抗生物氧化，進(jìn)一步加大了廢水處理及回用的難度。近年來隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及人口的持續(xù)增長，實(shí)現(xiàn)人口、資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展是未來大勢(shì)所趨。目前國內(nèi)外學(xué)者已對(duì)印染廢水的深度處理與回用技術(shù)進(jìn)行了大量研究，如膜處理、高級(jí)氧化等技術(shù)的研究與應(yīng)用大大提高了印染廢水的回用率〔3〕。我國治理水污染最重要的綱領(lǐng)性文件《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（“水十條”）經(jīng)國務(wù)院批復(fù)，2015年4月16日正式對(duì)外公布，政策發(fā)布后將進(jìn)一步推動(dòng)節(jié)水和工業(yè)水處理市場(chǎng)爆發(fā)。環(huán)境保護(hù)部2012年頒布的《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4287—2012）對(duì)企業(yè)水污染物排放濃度及單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排水量都作了限制。

筆者采用混凝氣浮+水解酸化+MBR+保安過濾+RO組合工藝對(duì)印染廢水進(jìn)行深度處理及回用，即收集印染廢水后首先調(diào)節(jié)pH，隨后加藥氣浮，出水再次調(diào)節(jié)pH后進(jìn)入水解酸化池，經(jīng)水解酸化工藝處理后的廢水可生化性大大提高，然后由MBR工藝去除廢水中的有機(jī)污染物，出水經(jīng)保安過濾器和RO系統(tǒng)進(jìn)一步深度處理后回用于生產(chǎn)，以替代企業(yè)現(xiàn)有的自來水樹脂軟化水處理系統(tǒng)，RO濃水經(jīng)收集后達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。

1　項(xiàng)目情況介紹

1.1生產(chǎn)工藝

某企業(yè)主要產(chǎn)品為用于戶外家具、戶外遮陽及船用的高性能紡織品。其面料完全采用原液著色纖維作為生產(chǎn)原料，經(jīng)紡紗制成有色紗線，生產(chǎn)工藝不需要對(duì)所生產(chǎn)的面料進(jìn)行染色和印花。整個(gè)生產(chǎn)工藝中只有坯布水洗產(chǎn)生生產(chǎn)廢水，坯布水洗的目的是洗掉面料生產(chǎn)過程中可能沾染的灰塵及污染物。

1.2水量與水質(zhì)

該企業(yè)排放的生產(chǎn)廢水主要為坯布水洗廢水，其水質(zhì)見表1。設(shè)計(jì)處理水量為500t/d，24h連續(xù)運(yùn)行。

表1　原水水質(zhì)

經(jīng)過處理后的出水與回用水水質(zhì)要求如表2所示。

表2　回用水質(zhì)

1.3測(cè)定方法

COD采用重鉻酸鉀法測(cè)定；SS采用重量法測(cè)定；pH采用玻璃電極法測(cè)定；硬度采用分光光度法測(cè)定；電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀法測(cè)定。

1.4工藝流程

該印染廢水所含污染物主要為有機(jī)物、色度、表面活性劑等，因此考慮將該廢水收集后調(diào)節(jié)pH并加藥氣浮，出水再次調(diào)節(jié)pH進(jìn)入水解酸化池，提高廢水的可生化性，然后通過膜生物反應(yīng)器的生物代謝作用去除有機(jī)物，出水經(jīng)保安過濾器和RO系統(tǒng)進(jìn)一步深度處理，以確保水質(zhì)達(dá)到回用要求，RO系統(tǒng)設(shè)置為部分產(chǎn)水用于稀釋RO進(jìn)水，RO系統(tǒng)濃水達(dá)標(biāo)排放。具體工藝流程如圖1所示。

1.5工藝特點(diǎn)

該組合工藝具有以下特點(diǎn)：（1）適合印染廢水的處理與回用；（2）系統(tǒng)運(yùn)行效率高，鹽分和有機(jī)物去除率高；（3）MBR采用外壓式過濾，可及時(shí)進(jìn)行在線或離線清洗；（4）RO系統(tǒng)采用短流程大流量設(shè)計(jì)，能有效抵抗污染，延長清洗時(shí)間；（5）系統(tǒng)流程短，占地面積??；（6）系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單、管理方便。

2　主要處理構(gòu)筑物和設(shè)備

（1）調(diào)節(jié)池。該池用于儲(chǔ)存印染廢水，為鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯FRP，工藝尺寸為12 000 mm×6 000 mm× 4 500 mm，有效停留時(shí)間為13.8 h。設(shè)液位控制器3套，設(shè)提升泵2臺(tái)，1用1備，通過液位控制器控制提升泵，高位啟動(dòng)，低位停止，超低位報(bào)警。設(shè)水力攪拌系統(tǒng)1套，進(jìn)行廢水的均質(zhì)均量。

（2）氣浮池。由pH調(diào)節(jié)池、混合池、反應(yīng)池、接觸池和分離池組成，廢水經(jīng)加藥反應(yīng)后在接觸池內(nèi)與來自溶氣罐的溶氣水混合，析出的微小氣泡與廢水污染物接觸并附聚在一起，通過分離池使附聚體浮于水面并得以刮除，處理后的廢水從擋板下側(cè)流出進(jìn)入中和反應(yīng)槽。該池采用鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部FRP防腐，并包含3套加藥反應(yīng)系統(tǒng)、1套溶氣系統(tǒng)、1臺(tái)刮渣機(jī)、1臺(tái)空壓機(jī)以及1套電控設(shè)備。工藝尺寸為4 800 mm×4 800 mm×2 500 mm，有效停留時(shí)間為2.21 h。

（3）pH調(diào)節(jié)池。在該池內(nèi)向廢水加入酸調(diào)節(jié)pH至適宜范圍，設(shè)藥劑投加裝置1套，pH控制器1套，用于自動(dòng)控制定量加藥；另設(shè)1套機(jī)械攪拌設(shè)施，使加入的酸與廢水快速混合。該池為鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯FRP，工藝尺寸為2 000 mm×2 000 mm×3 500 mm，有效停留時(shí)間為0.58 h。

（4）水解酸化池。該池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，有效工藝尺寸為10 000 mm×6 000 mm×4 500 mm，有效停留時(shí)間為11.52 h。池內(nèi)設(shè)彈性立體填料，使生物附著于填料表面。內(nèi)設(shè)有穿孔曝氣攪拌裝置，使污泥與廢水有效接觸，設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)1套。

（5）MBR系統(tǒng)。主要由膜組件（型號(hào)FP-AII15，180片）、膜機(jī)架、膜出水泵（型號(hào)GMP-32-65，Q為25 m3/h，吸程 4 m，揚(yáng)程9 m，功率 1.5 kW）、鼓風(fēng)機(jī)（型號(hào)3L32WD，Q=7.6 m3/min，H=5 m H2O，功率11.0 kW）、PLC自控系統(tǒng)以及相應(yīng)清洗加藥系統(tǒng)組成。MBR膜組件材質(zhì)為偏氟乙烯中空纖維膜，膜孔徑為0.25～0.35 μm，膜通量為10 L/（m2·h），膜機(jī)架為不銹鋼材質(zhì)。設(shè)計(jì)處理規(guī)模為20.8 m3/h，24 h連續(xù)運(yùn)行。

（6）中間水箱。經(jīng)前道處理后的廢水排放入中間水箱儲(chǔ)存，中間水箱設(shè)有1個(gè)20 m3PE桶，設(shè)提升泵2臺(tái)，1用1備。

（7）保安過濾器。保安過濾器可去除濁度為1度以上的細(xì)小微粒，滿足后續(xù)工序?qū)M(jìn)水的要求；設(shè)有5μm過濾器截留上述過濾器的穿透物，保護(hù)RO膜。

（8）RO系統(tǒng)。主要由RO膜元件（型號(hào)BW30-400-FR，20支）、高壓泵（型號(hào)CR32-9-2，Q=30 m3/h，H=120 m，功率18.5 kW）、加藥系統(tǒng)、保安過濾器和PLC自控系統(tǒng)等組成。RO膜元件為聚酰胺抗污染反滲透膜，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為20.8 m3/h，24 h連續(xù)運(yùn)行，產(chǎn)水率為70%。

3　工程應(yīng)用情況

該廢水處理及回用設(shè)備正式投入實(shí)際應(yīng)用后，各處理工藝運(yùn)行情況如表3所示。RO系統(tǒng)出水完全可以達(dá)到生產(chǎn)工藝用水的水質(zhì)要求，可替代企業(yè)現(xiàn)有的自來水樹脂軟化水處理系統(tǒng)，RO系統(tǒng)產(chǎn)水率為70%，剩余的30%RO濃水達(dá)標(biāo)排放，該企業(yè)每天可節(jié)省350 t新鮮自來水，節(jié)能減排效果明顯。

表3　各處理工藝的水質(zhì)情況

4　處理成本分析

該工程實(shí)際運(yùn)行1.5 a，處理水量為500 t/d，處理成本主要為：電費(fèi)1.16元/t，藥劑費(fèi)用0.45元/t，人工費(fèi)0.8元/t。合計(jì)噸水處理成本為2.41元，與目前該企業(yè)自來水樹脂軟化水處理系統(tǒng)5.2元/m3的處理成本相比具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，特別是隨著當(dāng)?shù)仉A梯水價(jià)政策的執(zhí)行，深度處理回用水的價(jià)格優(yōu)勢(shì)將更加明顯。

5　結(jié)論

（1）采用混凝氣浮+水解酸化+MBR+保安過濾+ RO組合工藝對(duì)印染廢水進(jìn)行深度處理及回用，RO系統(tǒng)出水可以達(dá)到生產(chǎn)工藝用水的水質(zhì)要求，RO濃水經(jīng)收集后達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）組合工藝對(duì)廢水中的污染物有很強(qiáng)的去除效果，產(chǎn)水率為70%，當(dāng)進(jìn)水COD為1 290～1 372 mg/L時(shí)，出水COD為6～9 mg/L，對(duì)有機(jī)物的去除率達(dá)到99.3%～99.6%，進(jìn)水電導(dǎo)率在4 132～4 386 μS/cm時(shí)，出水電導(dǎo)率在15～19 μS/cm，脫鹽率為99.5%～99.6%。

（3）該工程處理廢水量為500 m3/d，工程總投資為320萬元，一次性投資較高。在未考慮設(shè)施大修費(fèi)和設(shè)備折舊的情況下，日常運(yùn)行成本為2.41元/t。

［1］張挺，唐佳玙，高沖.印染廢水深度處理及回用技術(shù)研究進(jìn)展［J］.工業(yè)水處理，2013，33（9）：6-9.

［2］曾杭成，張國亮，孟琴，等.超濾/反滲透雙膜技術(shù)深度處理印染廢水［J］.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2008，2（8）：1021-1025.

［3］曾杭成，張國亮，孟琴，等.印染廢水深度處理中納濾和反滲透工藝的比較［J］.工業(yè)水處理，2009，29（1）：58-62.

Research on the technique application of the treatment and reuse of dyeing wastewater

Li Yuqing1，2，Ma Ji1，2，Song Xiaokang1，2，Yu Jie1，2
（1.Jiangsu Sujing Group Co.，Ltd.，Suzhou 215122，China；2.Suzhou Sujing Environmental Protection Engineering Co.，Ltd.，Suzhou 215122，China）

The combined process，air flotation-membrane bioreactor-reverse osmosis system，has been used for the advanced treatment and reuse of dyeing wastewater.Organic pollutants can be removed by the air flotation and membrane bioreactor，and the residual organic substances and salinity can be removed by the RO system.The actual operation results show that the water quality of RO fresh water can meet the requirements for the water used in technological processes.The water quality of RO concentrated water can reach the 3rd level requirements specified in the Integrated Wastewater Discharge Standard（GB 8976—1996）.

dyeing wastewater；reverse osmosis；reuse

X703

B

1005-829X（2016）04-0095-03

李宇慶（1975—），博士，高級(jí)工程師。E-mail：yvqinglee@ 163.com。

2016-03-07（修改稿）