前言

中國是全球紡織品服裝的第一生產國、出口國，紡織產業在為國民經濟增加積累、出口創匯、解決社會就業中發揮著重要作用。但紡織產業又是重污染行業，紡織業廢水排放量、化學需氧量排放量居全國４１個工業中的前４位。印染作為提升紡織品附加價值的關鍵環節，廢水及其污染物排放總量占全行業的７０％～８０％。印染廢水包含生產中的纖維材料、染料及鹽類促染劑，是較難處理的工業廢水之一。為實現國家節能減排要求，印染廢水排放標準大幅提升，為控制排污總量，廢水回用率逐步成為硬性要求。為滿足日益嚴格的環保要求，印染企業對現有工藝進行升級改造，使廢水處理后達標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綠色印染集聚區，主要進行滌綸布染色和印花、針織滌綸布印花加工。該廠生產廢水量為４０００ｍ３／ｄ，包括堿減量廢水２０ｍ３／ｄ、印花廢水４８０ｍ３／ｄ、染色廢水３５００ｍ３／ｄ，廢水收集后進廠區廢水站集中處理。廢水站處理后出水按權利要求只允許部分外排，另一部分需回用于車間生產用水。外排水進入江濱水處理有限公司集中處理，外排水要求達到江濱水處理有限公司設計進水指標要求。

２原設計工況及存在問題

２．１廢水站設計規模及進出水水質印染廠廢水站設計水量為４０００ｍ３／ｄ，處理后１５００ｍ３／ｄ外排，２５００ｍ３／ｄ水回用。設計進出水水質見表１。

２．２設計工藝流程

２．２．１預處理系統預處理系統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堿減量工藝降解和剝離下的物質，是紡織印染廢水的主要特征污染物。預處理系統由格柵、調節池、混凝沉淀池組成。車間產生的堿減量廢水、印花廢水和染色廢水由管道收集后由格柵進入調節池。格柵設在調節池入口處，采用回轉式平面格柵，柵條間隙１０ｍｍ。調節池１座，規格尺寸２７×１６×６．５ｍ。調節池出水經水泵提升進入混凝沉淀池。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，規格尺寸１９×７．５×６ｍ。廢水進入混凝沉淀池前先用酸調節ｐＨ３～４，使對苯二甲酸（ＴＡ）析出，析出的ＴＡ在水中以細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物去除，沉淀下來的污泥經排泥泵送至濃縮池。排泥泵２臺，Ｑ＝８０ｍ３／ｈ，Ｈ＝１６.０ｍ。

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

２．２．３回用水處理系統外排池水經提升泵提升進入化學氧化池，投加次氯酸鈉，進一步降低ＣＯＤｃｒ與色度，出水進入濾池。高級氧化池１座，規格尺寸１３．８×８×６ｍ。濾池設２座，單座濾池規格７．２×５．５×６ｍ，采用石英砂濾料。濾池反沖洗水回流到調節池，濾池出水送至車間用于沖洗印花機的導帶、網、漿料桶等低品質用水，或作為深色、非敏感色的染色用水。

２．２．４污泥處理系統濃縮池設１座，規格１５×６．８×６ｍ。濃縮池上清液回流調節池，濃縮后污泥進入壓濾機。壓濾機３臺，選用高壓隔膜板框壓濾機，型號為ＫＺＧ２５０／１６００－Ｕ／ＳＢＫ。壓濾機一個工作周期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產泥量多為節約成本和運行管理方便，最初設計采用全生化工藝。但在調試中發現生化系統無法啟動，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，無法進行氧的傳質，從而影響微生物對有機物的降解。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，粘結性強，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混凝沉淀物化處理工藝。采用前物化處理之后，又發現混凝劑消耗量超乎預期，好氧池混合液呈棕紅色，二沉池有棕紅色沉淀產生。原設計污泥泥餅產量為４‰，實際運行時泥餅產量達到５‰，大大增加了污泥處理、處置成本。

２．３．２曝氣系統嚴重腐蝕、老化曝氣系統采用的是可提升管式曝氣管，其進氣支管為鍍鋅材質，曝氣支管為ＵＰＶＣ材質，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４５°C，ＵＰＶＣ管道高溫環境下易變形，脫膠，導致曝氣管損壞，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１月－１２月的廢水站進出水水質月平均濃度，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回用水水質鹽分高并且影響產品質量回用水總溶解性固體（ＴＤＳ）高達４０００ｍｇ／Ｌ，色度達２００倍，回用于車間生產時，導致染色色光較暗，產品質量下降，影響銷路。３升級改造基于運行中存在的主要問題，對原工藝在現有處理設施基礎上進行改造。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。新改造方案設計廢水量４０００ｍ３／ｄ，外排權利要求增至２０００ｍ３／ｄ。回用水按水質要求分為兩個用途，回用水１送至車間用于沖洗用水，設計水量為５００ｍ３／ｄ，水質要求：ＳＳ≤１００ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤｃｒ≤２５０ｍｇ／Ｌ，色度≤１００倍；回用水２回用于車間漂洗用水，設計水量為１２００ｍ３／ｄ，水質要求達到《紡織染整工業水回用水質》（ＦＺ／Ｔ０１１０７－２０１１）規定：ＳＳ≤３０ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤｃｒ≤５０ｍｇ／Ｌ，色度≤２５倍，電導率≤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，反應方程式如（１）～（３）：混凝沉淀池：Ｓ２Ｏ２－４＋６Ｆｅ３＋＋４Ｈ２Ｏ→６Ｆｅ２＋＋２ＳＯ２－４＋８Ｈ＋（１）回調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，增加了系統產泥量。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，而是隨出水進入曝氣池，增大了二沉池負荷。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ｐＨ６～８后，混凝沉淀去除懸浮物。

３．１．２對深度處理系統進行升級以及提高外排水和回用水水質為滿足回用水質要求，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進水的ＳＳ和ＣＯＤｃｒ。３．２改造設計升級改造后的工藝是三級處理工藝：預處理－生化處理－膜處理。工藝流程圖見圖２。

３．２．１預處理系統的改造在調節池和混凝沉淀池之間增設淺層氣浮池。淺層氣浮池設計流量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。廢水進入淺層氣浮池前加酸，將廢水ｐＨ調節至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。淺層氣浮池出水進入混凝沉淀池，加堿（ＮａＯＨ或Ｎａ２ＣＯ３）回調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，布氣板由三元乙丙膠（ＥＰＤＭ）材料制成。管材也由普通的碳鋼管改為不銹鋼管。同時，為節能降耗，將羅茨風機改為空氣懸浮離心風機。

３．２．３改造回用水處理系統增設三沉池１座，規格２０×８×６ｍ，表面負荷為０.５ｍ３／（ｍ２·ｈ）。外排水池出水進入三沉池，當好氧池運行效果不好時，三沉池還可作為應急池，通過投加ＰＡＣ等混凝劑，保證出水水質。將原來的濾池改為超濾，三沉池出水進入浸沒式超濾膜池。超濾膜池設１座，規格２０×８×５.５ｍ，內置１２套膜組器，每組簾式膜面積１０００平方米，膜材料采用ＰＶＤＦ材質的中空纖維超濾膜，設計膜通量為（１０～１５）Ｌ／（ｍ２·ｈ），采用抽吸水泵負壓出水。超濾膜池每天有３００ｍ３的濃水回流到好氧池，超濾膜出水進入產水池，產水池出水作為回用水１送至車間沖洗印花機的導帶、網、漿料桶，另一部分經過ＲＯ膜系統除鹽和色度。ＲＯ反滲透系統采用陶氏卷式膜元件，膜元件直徑２００ｍｍ，單只８０４０ＲＯ膜產水量０?５ｍ３／ｈ，每天工作２０ｈ。ＲＯ膜芯數７２支，每根膜殼長６ｍ，６芯。ＲＯ系統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，經過近７個月的調試運行后，自２０２１年１月份正式運行，系統運行穩定，外排水ＣＯＤｃｒ所示，達到納管要求。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要求；ＲＯ出水回用于車間漂洗用水，滿足《紡織染整工業水回用水質》（ＦＺ／Ｔ０１１０７－２０１１）要求。

5結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上升級改造，進一步去除有機物、鹽分和色度，提升出水水質。升級改造工藝在預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，二沉池出水進一步采用超濾處理，出水水質滿足沖洗設備要求，超濾產水再經反滲透ＲＯ處理，出水水質達到《紡織染整工業水回用水質》（ＦＺ／Ｔ０１１０７－２０１１）回用漂洗水要求。升級改造后經過一年的運行，系統整體運行良好，運行費用為３．８１元／ｍ３，出水水質穩定，實現了預期改造目標，具有良好的環境效益和社會效益，為印染廢水工藝設計提供了有益的參考示例。

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