纺织染整废水处理工艺设计分析

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[摘要]纺织染整废水水质因产品及其生产工艺而异。本工程处理对象为化纤织物、混纺织物的生产废水，具有SS、CODCr、色度等指标浓度高的特点。对其采用“格栅+初次沉淀+冷却+水解酸化+生物接触氧化+二次沉淀+混凝沉淀”组合工艺处理，设计出水水质满足《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)间接排放标准限值要求。

[关键词]纺织染整废水；生物接触氧化法；工艺设计；工程实例

染整行业行业是工业废水排放大户，据统计，2015年我国纺织业污水排放总量高达18.4亿吨，占工业废水总排放量的10.1%[1]。由于染料生产中使用的化工原料多为萘系、蒽醌、苯系、苯胺及联苯胺类化合物，且多与金属、盐类等物质螯合[2]，加之纺织印染生产工序复杂(预处理、染色、印花和整理等)，这使得印染废水具有水量变化大、水质复杂、浓度高(SS、CODCr、色度等)、难降解等特点，属于较难处理的工业废水[3-4]。本项目为浙江某袜业生产企业废水处理工程，产品主要包含化纤织物、混纺织物，相应生产工艺有所差别，且产量及产品比例也存在一定的波动。

1项目概况

1.1设计规模

根据业主提供的资料，确定本项目设计处理水量为6000m3/d。废水未考虑分质收集、处理，即各路废水在原有的污水站调节池内汇合，经泵送至站内处理。

1.2设计进、出水水质根据污水取样化验数据及业主提供的资料，确定项目主要设计进水水质，见表1。设计出水水质执行《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)间接排放标准限值要求，主要指标限值见表2。

2工艺方案选择

2.1原水特点

产品类型及其生产工艺，分析其废水特征如下：(1)废水水质、水量波动大：加工产品数量大、品种多、花色材料等有很大不确定性，使用的染料、助剂品种、以及产品产量变化大，从而影响废水排放量和废水水质。(2)水温较高：由于产品的多样性，排水温度范围较宽，最高可达55℃；(3)某些污染物难生物降解：染色中使用的一部分染料为单偶氮型和蒽醌型，大多数染料助剂属于表面活性剂、金属络合剂、树脂整理剂、染色载体，其结构复杂，可生化性差。

2.2工艺论证

根据上述对本项目废水特征的分析，其工艺选择思路如下：(1)虑尽可能降低本项目印染废水在实际废水处理运行的成本，应该以生化处理为主体工艺。(2)染整废水氮、磷含量很低，处理工艺中一般不考虑脱氮除磷[5]。这一点对本项目亦适用。(3)考常规的生化处理工艺包括厌氧水解、兼氧及好氧等。由于项目废水有机污染物浓度及色度高，且存在一部分可生化性较差的有机物，宜采用水解酸化+好氧组合工艺。本着节省占地的原则，好氧单元选用生物接触氧化法。(4)由于本项目色度、SS、温度等指标较高，在污水进行生化处理前，必须经过有效的预处理，才能保证生化段的处理效果。另外，对于色度、SS等指标，仍需采用深度处理进一步脱色、降浊。预处理单元宜采用“格栅+调酸+混凝+初沉+冷却”，深度处理单元采用混凝沉淀工艺。

2.3工艺流程

综上所述，本项目采用“格栅+初次沉淀+冷却+水解酸化+生物接触氧化+二次沉淀+混凝沉淀”工艺，工艺流程详见图1，工艺流程说明如下：原水收集后进入调节池，均匀水质、水量。调节池前端设置平板格栅，去除漂浮物、纤维、泥沙等大颗粒物质。均匀水质水量后的废水提升至初沉池，先投加硫酸(液碱)调节废水pH值至6~9，再投加混凝剂、絮凝剂，充分混合反应后形成较大颗粒的絮体，对废水中的污染物质进行吸附后沉淀，去除一部分COD，降低后续生化处理负荷。沉淀污泥泵送至污泥浓缩池。初沉池出水自流入中间水池，当初沉池出水温度大于35℃时，通过阀门切换，将废水通过中间水池提升泵提升至冷却系统处理，以满足生化系统对温度的要求。初沉池/冷却塔出水进入水解酸化池，在池内兼氧菌作用下对废水中难降解的大分子有机污染物进行开链，降解成小分子类有机物，提高废水的可生化性。水解酸化池出水自流进入氧化池。氧化池采用的是活性污泥法，它是基于生物反应器多相传质理论和低耗高效曝气技术，由悬浮相微生物在曝气池中作用而成的废水处理系统。来水与回流污泥一起进入好氧池，形成混合液，曝气设备充入空气，空气中的溶解氧可以使混合液产生好氧代谢，同时空气起到搅拌作用，使得混合液保持悬浮、完全混合状态。本工艺具有运行稳定、抗冲击负荷、效率高等特点。有机物质、色度等污染指标多数在此阶段被去除。氧化池出水自流入二沉池，在二沉池内进行泥水分离。沉淀污泥部分回流，维持氧化池内污泥浓度，强化生化处理效率，剩余污泥泵入污泥浓缩池。二沉池上清液自流到混凝反应沉淀池，通过投加混凝剂、助凝剂的方式，将废水中残留的悬浮物和胶体物质絮凝成为较大颗粒的絮体，通过重力自然沉淀去除。同时，终沉池可进一步去除废水中的有机物、色度等指标，保证处理效果。终沉池出水自流至排外水池，再泵入原有排放口达标纳管排放。终沉池排泥由泵送至污泥浓缩池。初沉池、二沉池及终沉池产生污泥均接入污泥池浓缩池，浓缩减量后的污泥通过泵送入污泥脱水机进行脱水处理，脱水后的泥饼外运处理，避免产生二次污染。污泥系统产生的滤液等废水先排入调节池，再经泵提升至初沉池二次处理。

3工艺设计

3.1格栅井、调节池

格栅井、调节池皆为利旧设施，地埋式钢砼结构。格栅井平面尺寸12.4m×1.8m，内设2格；调节池平面尺寸30m×18m，最大水深6m。

3.2初沉池、中间水池

初沉池分为反应区、沉淀区2部分，钢砼结构。反应区尺寸7.1m×3.2m×3.5m，1座，有效水深3.2m，HRT约17.4min，内均设三格，内壁做环氧树脂防腐处理；沉淀区采用辐流式沉淀池，尺寸Φ20m×5.7m，沉淀时间3h，有效水深2.4m，表面负荷0.8m3/(m2ꞏh)。中间水池尺寸6.4m×4.2m×3.5m，有效水深2.4m，HRT约15.5min，钢砼结构，1座。药剂设计投加量：聚铁：200mg/L，PAM：5mg/L，98%硫酸：100mg/L，片碱：50mg/L(酸、碱据具体水质酸碱度选择投加一种)。

3.3冷却系统

设计流量：350m3/h，采用方形逆流式污水冷却塔，设置在水解酸化池上方，钢砼平台，进水温度约55℃，出水温度约35℃。

3.4生化组合池

生化组合池包括水解酸化池、接触氧化池，钢砼结构，2池合建。生化设计温度25℃。

3.4.1水解酸化池尺寸28m×16.7m×11m，有效水深10.6m，1座，容积负荷0.36kgCODCr/(m3ꞏd)，有效容积4957m3，HRT约19.8h。由于池深较深，未设置搅拌装置，仅靠污水自身水力搅拌。

3.4.2接触氧化池尺寸：28m×40.8m×7.5m，有效水深7m，均分为6个廊道，1座，总有效容积7997m3，设计污泥浓度3500mg/L，污泥负荷0.12kgBOD5/(kgMLSSꞏd)，HRT约32h，填料层高3m，在末端2个廊道布设。

3.5二沉池

二沉池采用幅流式沉淀池，钢砼结构，尺寸Φ21m×6.3m，沉淀时间4.2h，有效水深3m，1座，表面负荷：0.72m3/(m2ꞏh)。

3.6混凝沉淀池

混凝沉淀池分为反应区、沉淀区2部分，钢砼结构。反应区尺寸7.1m×3.2m×3.5m，1座，有效水深3.2m，HRT约17.4min，内均设三格；沉淀区采用平流式沉淀池，尺寸20m×10m×7.71m，沉淀时间2h，有效水深2.5m，表面负荷：1.25m3/(m2ꞏh)，1座。药剂设计投加量：10%PAC：100mg/L，PAM：3mg/L。

3.7外排水池

外排水池为钢砼结构，尺寸6.4m×4.2m×3.5(L×W×H，m)，有效水深2.7m，有效容积：72.6m3，HRT约17.4min。

3.8污泥浓缩池

总污泥量：4.5t/d(绝干泥)。污泥浓缩池尺寸：6m×6m×4m，2座，固体负荷62.5kg/(m2ꞏd)，浓缩时间15.8h。

3.9污泥压滤系统

应业主要求，污泥压滤系统利用原有设施，并沿原棚体新增1台机位，扩建棚体(预留)的平面尺寸7.5m×10m。原有板框压滤机(非高压隔膜)过滤面积150m2，过滤压力0.6MPa，2台。

3.10鼓风曝气系统

风量计算：计算得理论需氧量3750.81kgO2/d，安全系数取1.33，则实际需氧量4988.58kgO2/d；所在地区的大气压取100kPa；设计温度25℃，空气释放装置淹没深度7m，空气扩散装置(微孔曝气器)氧转移效率20%，曝气池内平均溶解氧浓度2mg/L；算得标准状态下需氧量6178.45kgO2/d，标准状态下供气量76.62Nm3/min。

4投资、运行成本及运行效果

本项目废水处理工程直接费用约为950万元。本项目吨水处理运行直接成本为2.69元/m3，其中，水、电费为0.72元/m3(电价0.7元/kWh).，药剂费为1.13元/m3，人工费为0.12元/m3，化验分析费0.08元/m3，污泥处置费0.6元/m3(单价200元/吨)，一般维护费0.04元/m3。考虑到时效性、地域性及项目特点，本投资与运行成本分析仅供参考，类似项目测算时应根据项目自身情况进行测算。系统自2016年9月正式投运以来，处理效果良好，最终产水水质优于设计标准。

5结语

(1)对于化纤织物、混纺织物的生产废水，采用“格栅+初次沉淀+冷却+水解酸化+生物接触氧化+二次沉淀+混凝沉淀”组合工艺处理，设计出水水质可满足《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)间接排放标准限值要求，同时兼顾了节约占地和经济性。(2)根据实际调试情况，初沉池同时投加铁盐、石灰时效果最佳，但当进水水量不足时会出现初沉池进水管积泥的问题。(3)水解酸化池池内水力搅拌效果欠佳，进而对其处理效果造成不利影响，实际运行情况也印证了这一点。(4)若场地条件满足，可采用浅层气浮代替平流式沉淀池，气浮的效果更好，但能耗要更高。(5)文中的设计投加量仅供运行指导，在保证处理效果的前提下，为降低运行费用，最经济投药量仍需在实际运行过程中摸索。

参考文献

[1]环境保护部．2015年环境统计年报[Z]．北京：环境保护部，2015：15-16．

[2]任南琪，周显娇，郭婉茜，等．染料废水处理技术研究进展[J]．化工学报，2013，64(1)：84-94．

[3]李家珍．染料、染色工业废水处理[M]．北京：化学工业出版社，1998：71．

[4]马万征，李忠芳，王艳，等．印染废水处理技术的现状及其发展趋势[J]．应用化工，2012，41(12)：2154-2155，2159．

[5]奚旦立，马春燕．印染废水的分类、组成及性质[J]．印染，2010，36(14)：51-53，53．

作者：吴永 单位：上海环境工程设计研究院有限公司