噴織廢水集中處理與中水回用技術(shù)

1、項目背景

我國水資源總量大，但人均占有量少，紡織行業(yè)作為我國傳統(tǒng)優(yōu)勢行業(yè)，能耗水耗高和污染嚴(yán)重的問題卻始終沒有得到有效解決"。噴水織機(jī)作為我國當(dāng)前紡織業(yè)中應(yīng)用范圍最廣泛的織造設(shè)備之一，具有產(chǎn)量高、質(zhì)量好、織造費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，但卻需要消耗大量的優(yōu)質(zhì)自來水。且在織造過程中為了提高經(jīng)絲的平滑性和耐磨性，需要選用合適的漿料主要為化學(xué)漿料和淀粉類漿料，漿料的使用使出水的COD、SS偏高，如果不能有效的對噴水織機(jī)廢水進(jìn)行處理，循環(huán)利用，會導(dǎo)致巨大的水環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。隨著水源的日益緊張和各地水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，紡織行業(yè)污水的回用與企業(yè)的生存和發(fā)展利益攸關(guān)，因此紡織廢水的處理和中水回用勢在必行。

為了改善由紡織廢水帶來的水資源浪費(fèi)，提升由紡織廢水排放造成水體污染區(qū)域的水質(zhì)，本研究通過“調(diào)節(jié)池+組合式氣浮池+CASS生化池+V型濾池”的污水處理工藝對江蘇吳江區(qū)某噴織廢水污水站進(jìn)行提標(biāo)改造。改造后，該污水站對噴織廢水集中收集處理后可達(dá)到全流量回用。

2、處理工藝的優(yōu)化組合與確定

噴織廢水中最難處理的是上漿階段產(chǎn)生的難降解高分子聚合物聚丙烯酸酯，目前對漿料廢水的處理的研究主要集中在退漿環(huán)節(jié)漿料的處理，處理方法主要有化學(xué)混凝法、Fenton氧化法、厭氧生物法、超濾法。

方佩珍等將噴織廢水通過格柵+混凝氣浮+曝氣生物濾池工藝處理后，中水水質(zhì)可滿足噴水織機(jī)用水要求，大幅減輕了原集中處理污水廠的水處理負(fù)荷，污水處理廠出水水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的一級A標(biāo)準(zhǔn)。馮曉強(qiáng)通過對蘇州某紡織有限公司噴水織機(jī)廢水回用系統(tǒng)的介紹，說明超濾技術(shù)的應(yīng)用可以很好地解決噴織廢水回用的問題，系統(tǒng)自動化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，在為企業(yè)節(jié)能降耗的同時可以實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會效益。郭小偉等通過破乳+氣浮+機(jī)械過濾+活性炭過濾工藝處理噴織廢水，該工藝可有效地處理噴織廢水中的污染物質(zhì)，滿足了噴水織機(jī)的用水要求，水循環(huán)利用率可達(dá)70%以上。周雪峰等研究出一種噴水織機(jī)廢水處理回用方法，包括氣浮+生物處理+沉淀+過濾，最終實現(xiàn)回用的工藝流程，此套工藝不僅可以提高中水回用水質(zhì)，并可用于所有噴水織機(jī)的廢水處理，并且中水回用率也有明顯提高可達(dá)90%以上。

依據(jù)現(xiàn)行的《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》(DB321072-2018)，本工程設(shè)計出“調(diào)節(jié)池+組合式氣浮池+CASS生化池+V型濾池”的污水處理工藝，污泥處理工藝采用濃縮+板框壓濾脫水。工藝流程圖如圖1所示。

3、主要處理構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

3.1 調(diào)節(jié)池

對原有調(diào)節(jié)池做加高處理后，調(diào)節(jié)池的尺寸為12mx19.8mx5.4m，鋼砼，1座，主要用于水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)，水力停留時間為1.78h。

3.2 組合式氣浮池

經(jīng)調(diào)節(jié)池預(yù)處理后的污水經(jīng)加壓進(jìn)入組合氣浮池，利用氣浮池中溶氣裝置產(chǎn)生的溶氣水中的微小氣泡與水中的微小懸浮顆粒粘合在一起，產(chǎn)生浮渣，使水中微小懸浮物得以去除。氣浮池工藝圖見圖2。

氣浮池設(shè)計尺寸：15mx5mx1.5m，鋼砼，共設(shè)置4座，每座處理水量不小于250m3?h，水力停留時間為0.45h。配有三臺攪拌機(jī)(P=0.75kW兩用一備)，溶氣水泵1臺(P=22kW)，空壓機(jī)1臺(P=5.5kW)。加藥設(shè)備共設(shè)置4套，用于投加PAC、PAM。

3.3 CASS生化池

CASS生化池不僅克服了傳統(tǒng)SBR不能連續(xù)進(jìn)水的缺陷，而且CASS生化池中含生物選擇區(qū)、缺氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)，在一個處理單元中即可完成有機(jī)污染物的生物降解和泥水分離，對COD、NH3-N有較好的處理效果。CASS生化池工藝圖見圖3。

CASS生化處理工藝中的進(jìn)水來自于CASS池上的氣浮池出水，在每組氣浮池出水管上各設(shè)一臺電動閥門分別控制四組CASS反應(yīng)池的進(jìn)水生化反應(yīng)池。運(yùn)行時按進(jìn)水、曝氣、沉淀、水、排泥完成一個周期，運(yùn)行周期數(shù)為6周期/天，每個周期為4h(其中曝氣時間2h，沉淀時間1h，潷水、排泥共1h(其中潷水0.65h，排泥0.35h)。共采用兩座CASS生化池，規(guī)格為31.5mx11m，水深5.5m，每座反應(yīng)池分為兩組處理單元，運(yùn)行方式為連續(xù)進(jìn)水，間歇排水。反應(yīng)池的活性污泥負(fù)荷率為0.17kgBOD5/kgMLSS。在單組CASS生化池中：

選擇區(qū)：有效容積52.43m3，有效水深5.5m。通過選擇區(qū)內(nèi)基質(zhì)濃度的梯度大來對微生物進(jìn)行選擇性培養(yǎng)。

缺氧區(qū)：有效容積262.17m3，有效水深5.5m。每組池內(nèi)設(shè)低速潛水?dāng)嚢杵?/span>2臺，功率4kW，防止污泥沉淀并使泥水充分混合接觸。

主反應(yīng)區(qū)：有效容積為1573m3，有效水深5.5m，采用橡膠微孔曝氣頭曝氣。共設(shè)938個微孔曝氣頭(未含備用)。微孔曝氣頭的空氣流量為1.5~3m3/個?h，充氧能力0.112~0.185kgO2/m3?h，動力效率：4kgO/kW?h，氧利用效率(水深5.5m時)，18.4~27.7%。

根據(jù)不同溶解氧濃度控制鼓風(fēng)機(jī)供氣量，主反應(yīng)區(qū)設(shè)潷水器一臺，潷水器排水量800m/h;潷水深度2.9m。

單組反應(yīng)池主反應(yīng)區(qū)設(shè)污泥回流泵兩臺，剩余污泥排泥泵兩臺，均不安裝備用泵，只考慮庫房各備用一臺泵。

3.4 V型濾池及清水池

V型濾池具有良好的過濾、反沖洗及調(diào)控性能，被廣泛應(yīng)用于水處理工藝中，對提高整個水處理工藝效果至關(guān)重要。經(jīng)過氣浮和CASS生化處理后的污水被分配到濾池中以去除殘留的SS，以滿足出水要求。V型濾池工藝圖見圖4。

濾池采用V型砂濾池共設(shè)置3組，一組3格，有效面積9.0mx13.1m，水深3.7m，在每一組濾池內(nèi)設(shè)置液位傳感器，通過濾池出水的調(diào)節(jié)閥控制濾池的液位;同時在每一組濾池內(nèi)設(shè)置阻塞傳感器可用來監(jiān)控濾池的工作情況。濾池的反沖洗采用氣、水反沖洗方式，反沖洗的設(shè)置可根據(jù)時間或濾池濾層的阻塞情況實現(xiàn)全自動控制，也可以用手動方式進(jìn)行強(qiáng)制反沖洗。沖洗污水被收集后通過重力回流至調(diào)節(jié)池。

設(shè)計參數(shù)：最大流量：800m/h，濾池數(shù)量：3個，單池流量：267m/h，每個濾池單格尺寸：9.0mx3.5m，單池面積：31.55m2，正常濾速：8.5m/h，一個濾池反洗時濾速：9.1m/h，過濾時介質(zhì)以上的水深：1.2m，過濾介質(zhì)床厚度：1.5m，過濾介質(zhì)的規(guī)格：1.35mm。

反沖洗強(qiáng)度：沖洗水：15m/(m2?h)，沖洗氣：55m3/(m2?h)，交叉沖洗水：7m/(m2?h)。

反沖洗水采用清水池中中水四，清水池采用方形國標(biāo)鋼筋混凝土清水池，內(nèi)設(shè)反沖洗供水泵和回用水供水，設(shè)置尺寸為9.9mx9.9mx3.5m，共兩組。在清水池中各設(shè)置清水潛水泵1臺，共兩臺，1用1備。流量Q=400m/h，揚(yáng)程H=9m，功率N=15kW。鼓風(fēng)機(jī)房設(shè)置羅茨風(fēng)機(jī)兩臺，1用1備。風(fēng)量Q=1735m/h，揚(yáng)程H=5m，功率N=45kW。

為保證濾池連續(xù)安全供水，濾池采用CP310集中PLC與濾池控制臺兩種方式控制，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通訊或集中PLC出現(xiàn)故障時，濾池仍可啟動反沖洗，從而濾池可以繼續(xù)運(yùn)行而不會中斷生產(chǎn)。該部分設(shè)計由成套設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行二次深化設(shè)計。

3.5 污泥處理裝置

本工程共1座污泥池，共四格，間歇處理，總處理量為176噸/天，污泥池采用4組5mx5m濃縮池;平面尺寸為21.35mx5.6m。污泥由提升泵提升至現(xiàn)狀污泥脫水間進(jìn)行脫水，上清液回流入調(diào)節(jié)池。

4、運(yùn)行效果

項目建成后，平均進(jìn)水水量為1.6萬噸/天，工藝運(yùn)行穩(wěn)定，對噴織廢水的收集集中處理達(dá)標(biāo)后可完成100%回用，出水排放標(biāo)準(zhǔn)也可以達(dá)到《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》(DB32/1072-2018)要求。2021年11月的實際進(jìn)出水水質(zhì)見表1，經(jīng)處理后的水質(zhì)指標(biāo)COD穩(wěn)定在50mg/L以下，NH3-N穩(wěn)定在0.8mg/L以下，TP穩(wěn)定在0.2mg/L以下，TN穩(wěn)定在1.5mg/L以下。可見，改造后的水質(zhì)均優(yōu)于該噴織廢水污水站的設(shè)計出水標(biāo)準(zhǔn)，且均可以滿足噴織水機(jī)的用水要求。

5、結(jié)論

本項目采用“調(diào)節(jié)池+組合式氣浮池+CASS生化池+V型濾池”的處理工藝，出水水質(zhì)可以滿足噴水織機(jī)用水要求，對噴織廢水集中處理后可實現(xiàn)100%回用。本項目工程成功實施的范例可以為企業(yè)內(nèi)部原廠處理和回用的提標(biāo)改造提供參考，對整體太湖及淮河等流域類似由于紡織廢水排放造成水體污染的區(qū)域的整體水環(huán)境的改善和水質(zhì)提升有重大意義。本項目工程總投資2688.9萬元，每噸水的總運(yùn)行費(fèi)用為0.73元，每年(按365天計)可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)1908.68萬元，具有較大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。（來源：(江蘇中設(shè)集團(tuán)股份有限公司，南京林業(yè)大學(xué)）