紡織染整廢水處理工藝設計分析

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[摘要]紡織染整廢水水質因產品及其生產工藝而異。本工程處理對象為化纖織物、混紡織物的生產廢水，具有SS、CODCr、色度等指標濃度高的特點。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，設計出水水質滿足《紡織染整工業水污染物排放標準》(GB4287-2012)間接排放標準限值要求。

[關鍵詞]紡織染整廢水；生物接觸氧化法；工藝設計；工程實例

染整行業行業是工業廢水排放大戶，據統計，2015年我國紡織業污水排放總量高達18.4億噸，占工業廢水總排放量的10.1%[1]。由于染料生產中使用的化工原料多為萘系、蒽醌、苯系、苯胺及聯苯胺類化合物，且多與金屬、鹽類等物質螯合[2]，加之紡織印染生產工序復雜(預處理、染色、印花和整理等)，這使得印染廢水具有水量變化大、水質復雜、濃度高(SS、CODCr、色度等)、難降解等特點，屬于較難處理的工業廢水[3-4]。本項目為浙江某襪業生產企業廢水處理工程，產品主要包含化纖織物、混紡織物，相應生產工藝有所差別，且產量及產品比例也存在一定的波動。

1項目概況

1.1設計規模

根據業主提供的資料，確定本項目設計處理水量為6000m3/d。廢水未考慮分質收集、處理，即各路廢水在原有的污水站調節池內匯合，經泵送至站內處理。

1.2設計進、出水水質根據污水取樣化驗數據及業主提供的資料，確定項目主要設計進水水質，見表1。設計出水水質執行《紡織染整工業水污染物排放標準》(GB4287-2012)間接排放標準限值要求，主要指標限值見表2。

2工藝方案選擇

2.1原水特點

產品類型及其生產工藝，分析其廢水特征如下：(1)廢水水質、水量波動大：加工產品數量大、品種多、花色材料等有很大不確定性，使用的染料、助劑品種、以及產品產量變化大，從而影響廢水排放量和廢水水質。(2)水溫較高：由于產品的多樣性，排水溫度范圍較寬，最高可達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，大多數染料助劑屬于表面活性劑、金屬絡合劑、樹脂整理劑、染色載體，其結構復雜，可生化性差。

2.2工藝論證

根據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行的成本，應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。由于項目廢水有機污染物濃度及色度高，且存在一部分可生化性較差的有機物，宜采用水解酸化+好氧組合工藝。本著節省占地的原則，好氧單元選用生物接觸氧化法。(4)由于本項目色度、SS、溫度等指標較高，在污水進行生化處理前，必須經過有效的預處理，才能保證生化段的處理效果。另外，對于色度、SS等指標，仍需采用深度處理進一步脫色、降濁。預處理單元宜采用“格柵+調酸+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：原水收集后進入調節池，均勻水質、水量。調節池前端設置平板格柵，去除漂浮物、纖維、泥沙等大顆粒物質。均勻水質水量后的廢水提升至初沉池，先投加硫酸(液堿)調節廢水pH值至6~9，再投加混凝劑、絮凝劑，充分混合反應后形成較大顆粒的絮體，對廢水中的污染物質進行吸附后沉淀，去除一部分COD，降低后續生化處理負荷。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處理，以滿足生化系統對溫度的要求。初沉池/冷卻塔出水進入水解酸化池，在池內兼氧菌作用下對廢水中難降解的大分子有機污染物進行開鏈，降解成小分子類有機物，提高廢水的可生化性。水解酸化池出水自流進入氧化池。氧化池采用的是活性污泥法，它是基于生物反應器多相傳質理論和低耗高效曝氣技術，由懸浮相微生物在曝氣池中作用而成的廢水處理系統。來水與回流污泥一起進入好氧池，形成混合液，曝氣設備充入空氣，空氣中的溶解氧可以使混合液產生好氧代謝，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。本工藝具有運行穩定、抗沖擊負荷、效率高等特點。有機物質、色度等污染指標多數在此階段被去除。氧化池出水自流入二沉池，在二沉池內進行泥水分離。沉淀污泥部分回流，維持氧化池內污泥濃度，強化生化處理效率，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，終沉池可進一步去除廢水中的有機物、色度等指標，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標納管排放。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進行脫水處理，脫水后的泥餅外運處理，避免產生二次污染。污泥系統產生的濾液等廢水先排入調節池，再經泵提升至初沉池二次處理。

3工藝設計

3.1格柵井、調節池

格柵井、調節池皆為利舊設施，地埋式鋼砼結構。格柵井平面尺寸12.4m×1.8m，內設2格；調節池平面尺寸30m×18m，最大水深6m。

3.2初沉池、中間水池

初沉池分為反應區、沉淀區2部分，鋼砼結構。反應區尺寸7.1m×3.2m×3.5m，1座，有效水深3.2m，HRT約17.4min，內均設三格，內壁做環氧樹脂防腐處理；沉淀區采用輻流式沉淀池，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，鋼砼結構，1座。藥劑設計投加量：聚鐵：200mg/L，PAM：5mg/L，98%硫酸：100mg/L，片堿：50mg/L(酸、堿據具體水質酸堿度選擇投加一種)。

3.3冷卻系統

設計流量：350m3/h，采用方形逆流式污水冷卻塔，設置在水解酸化池上方，鋼砼平臺，進水溫度約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，鋼砼結構，2池合建。生化設計溫度25℃。

3.4.1水解酸化池尺寸28m×16.7m×11m，有效水深10.6m，1座，容積負荷0.36kgCODCr/(m3ꞏd)，有效容積4957m3，HRT約19.8h。由于池深較深，未設置攪拌裝置，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，設計污泥濃度3500mg/L，污泥負荷0.12kgBOD5/(kgMLSSꞏd)，HRT約32h，填料層高3m，在末端2個廊道布設。

3.5二沉池

二沉池采用幅流式沉淀池，鋼砼結構，尺寸Φ21m×6.3m，沉淀時間4.2h，有效水深3m，1座，表面負荷：0.72m3/(m2ꞏh)。

3.6混凝沉淀池

混凝沉淀池分為反應區、沉淀區2部分，鋼砼結構。反應區尺寸7.1m×3.2m×3.5m，1座，有效水深3.2m，HRT約17.4min，內均設三格；沉淀區采用平流式沉淀池，尺寸20m×10m×7.71m，沉淀時間2h，有效水深2.5m，表面負荷：1.25m3/(m2ꞏh)，1座。藥劑設計投加量：10%PAC：100mg/L，PAM：3mg/L。

3.7外排水池

外排水池為鋼砼結構，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，固體負荷62.5kg/(m2ꞏd)，濃縮時間15.8h。

3.9污泥壓濾系統

應業主要求，污泥壓濾系統利用原有設施，并沿原棚體新增1臺機位，擴建棚體(預留)的平面尺寸7.5m×10m。原有板框壓濾機(非高壓隔膜)過濾面積150m2，過濾壓力0.6MPa，2臺。

3.10鼓風曝氣系統

風量計算：計算得理論需氧量3750.81kgO2/d，安全系數取1.33，則實際需氧量4988.58kgO2/d；所在地區的大氣壓取100kPa；設計溫度25℃，空氣釋放裝置淹沒深度7m，空氣擴散裝置(微孔曝氣器)氧轉移效率20%，曝氣池內平均溶解氧濃度2mg/L；算得標準狀態下需氧量6178.45kgO2/d，標準狀態下供氣量76.62Nm3/min。

4投資、運行成本及運行效果

本項目廢水處理工程直接費用約為950萬元。本項目噸水處理運行直接成本為2.69元/m3，其中，水、電費為0.72元/m3(電價0.7元/kWh).，藥劑費為1.13元/m3，人工費為0.12元/m3，化驗分析費0.08元/m3，污泥處置費0.6元/m3(單價200元/噸)，一般維護費0.04元/m3。考慮到時效性、地域性及項目特點，本投資與運行成本分析僅供參考，類似項目測算時應根據項目自身情況進行測算。系統自2016年9月正式投運以來，處理效果良好，最終產水水質優于設計標準。

5結語

(1)對于化纖織物、混紡織物的生產廢水，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，設計出水水質可滿足《紡織染整工業水污染物排放標準》(GB4287-2012)間接排放標準限值要求，同時兼顧了節約占地和經濟性。(2)根據實際調試情況，初沉池同時投加鐵鹽、石灰時效果最佳，但當進水水量不足時會出現初沉池進水管積泥的問題。(3)水解酸化池池內水力攪拌效果欠佳，進而對其處理效果造成不利影響，實際運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)文中的設計投加量僅供運行指導，在保證處理效果的前提下，為降低運行費用，最經濟投藥量仍需在實際運行過程中摸索。

參考文獻

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作者：吳永 單位：上海環境工程設計研究院有限公司