紡織工廠印染廢水零排放工藝設(shè)計(jì)

曾賢軍

【摘 要】紡織工廠印染過(guò)程中需要消耗大量的水資源，為了將當(dāng)下環(huán)保型社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展口號(hào)落實(shí)到位，需要將廢水零排放作為企業(yè)持續(xù)發(fā)展的終極目標(biāo)，就必須引進(jìn)工藝先進(jìn)的印染廢水零排放設(shè)計(jì)方案。本文結(jié)合江蘇君霖紡織5000噸印染廢水零排放項(xiàng)目，從染色廢水、PVA退漿廢水、減量廢水三方面對(duì)該案的廢水來(lái)源進(jìn)行深入分析，設(shè)計(jì)出適合本案實(shí)際情況的廢水處理流程，并對(duì)本案的設(shè)計(jì)思路與目標(biāo)、工藝流程的設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)探討，包含反滲透工藝的介紹及 冷源蒸發(fā)器技術(shù)在本案中的應(yīng)用方法及效果。以期本文可以為此領(lǐng)域的相關(guān)人員提供一定的參考意見(jiàn)。

【關(guān)鍵詞】印染廢水;零排放;工藝設(shè)計(jì);冷源蒸發(fā)器;反滲透

中圖分類(lèi)號(hào)： X791 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）18-0077-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.18.038

0 引言

受我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的影響，紡織行業(yè)印染廢水的排放量增幅較大，對(duì)環(huán)境造成了較為嚴(yán)重的破壞。印染廢水因中有機(jī)物含量高、生化性差、色度深、難降解、有毒性、可見(jiàn)度低等原因很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用高效、新型的處理工藝對(duì)其進(jìn)行零排放處理成為社會(huì)各界所關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。與傳統(tǒng)的印染廢水處理不同，采用包含冷源蒸發(fā)器、反滲透工藝等多種高科技處理方法的零排放工藝可有效提高印染廢水的處理效率。本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目對(duì)零排放工藝的設(shè)計(jì)方案及應(yīng)用成效進(jìn)行詳細(xì)分析，從中總結(jié)該方法對(duì)紡織工廠印染廢水的處理優(yōu)勢(shì)。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目由上海澄華環(huán)境工程有限公司承建，旨在為江蘇君霖紡織科技有限公司研發(fā)、設(shè)計(jì)出一套適合其發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)規(guī)劃的廢水零排放處理工藝方案，以期實(shí)現(xiàn)環(huán)保型企業(yè)發(fā)展的號(hào)召。本項(xiàng)目基于前期《印染廢水處理及部分回用工程（5000m3/d）》基礎(chǔ)對(duì)其印染廢水進(jìn)行零排放設(shè)計(jì)，并對(duì)前期工程中的排放水進(jìn)行回用處理。在設(shè)計(jì)之前，考慮到現(xiàn)有廢水的高濃度估計(jì)水量為500m3/d，因此將排放量降至1325m3/d，加工回用系統(tǒng)的處理水量設(shè)計(jì)為1500m3/d，以每天運(yùn)行20小時(shí)計(jì)算，將每小時(shí)的處理水量定位73m3。

此外，本案還采用了上海澄華環(huán)境工程有限公司的HUBF高位厭氧專利技術(shù)、冷源蒸發(fā)結(jié)晶和鹽提純技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了廢水零排放及鹽回收再利用的目標(biāo)。本案范圍以廢水處理站為界，自廢水進(jìn)入中間池后至蒸發(fā)系統(tǒng)為止，包括界區(qū)內(nèi)涉及到的設(shè)備、電氣、管道、土建等各專業(yè)設(shè)計(jì)，但不包括廢水處理站區(qū)以外的廢水收集管道系統(tǒng)以及綠化設(shè)施等方面的設(shè)計(jì)。

2 廢水來(lái)源分析

2.1 PVA退漿廢水和堿減量廢水

項(xiàng)目在開(kāi)展之前，首先對(duì)其廢水來(lái)源進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘查，結(jié)合君霖紡織公司提供的數(shù)據(jù)資料，發(fā)現(xiàn)PVA退漿廢水和減量廢水是所有印染廢水中占比較多的一種。紡織工廠的產(chǎn)品多數(shù)經(jīng)由燒毛、退漿、煮煉、絲光、染色等前處理環(huán)節(jié)，加之印花、蒸化、水洗、拉幅定型、整理等后處理環(huán)節(jié)，方可制成成品，其產(chǎn)品的制作流程較為復(fù)雜，多個(gè)環(huán)節(jié)需要用到化學(xué)漿料。PVA廢水的主要成分為化學(xué)漿料，雖然該類(lèi)廢水的排量比較小，但是其污染濃度很高，該類(lèi)廢水中的COD含量較高、BOD含量低，因此其生化性比較差[1]。

滌綸仿真絲堿減量工序是堿減量廢水的主要來(lái)源，包含滌綸水解物、對(duì)乙二醇、苯二甲酸等，對(duì)苯二甲酸的含量更是高達(dá)75%。堿減量廢水的PH值一般都高于12，有機(jī)物濃度也比較高。堿減量工序環(huán)節(jié)排放的印染廢水，其中CODCr最高可達(dá)數(shù)萬(wàn)mg/L，廢水中的COD、BOD含量都比較高，因此，廢水中的高分子有機(jī)物與部分燃料很難使用生物降解法進(jìn)行處理，屬于高濃度難降解有機(jī)廢水。因?yàn)橐叶寂c對(duì)苯二甲酸的合成需要使用含銻的催化劑，例如乙二醇銻、醋酸銻等，其在合成過(guò)程中，銻元素以游離狀態(tài)均勻分散于聚酯纖維中，這些聚酯纖維會(huì)在制造與印染過(guò)程中進(jìn)行更深一步的加工，進(jìn)入退漿與堿減量工序中，處于游離狀態(tài)中的銻就會(huì)進(jìn)入廢水中并沉積下來(lái)，因此，銻也是印染廢水處理的一個(gè)重要目標(biāo)內(nèi)容。

2.2 染色廢水

一般情況下，紡織工廠的染色廢水排量大普遍較大，其廢水水質(zhì)受到不同燃料的影響，呈現(xiàn)出不同的污染物成分，多數(shù)含有染料、漿料、助劑、表面活性劑。染色廢水具有高色度、低COD、BOD值的特點(diǎn)，其生化性同樣較差[2]。

各類(lèi)廢水具有不同的成分特點(diǎn)，君霖紡織公司的PVA退漿廢水、堿減量廢水、染色廢水中所含有的COD、SS、色度、銻等均是印染廢水零排放工藝設(shè)計(jì)方案首要考慮的問(wèn)題。另一方面，因?yàn)楸景钢饕獙?duì)部分廢水做回用處理，因此，所采用的回用方案也應(yīng)根據(jù)不同廢水的濁度、電導(dǎo)率等指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 廢水處理流程

3.1 設(shè)計(jì)思路和目標(biāo)

本案根據(jù)同類(lèi)廢水處理的成功案例經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本項(xiàng)目的水量與水質(zhì)特點(diǎn)，安排以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)思路：（1）為穩(wěn)定本案廢水處理的水質(zhì)水量，設(shè)計(jì)出一套酸析預(yù)處理系統(tǒng)，以防水質(zhì)數(shù)量因突發(fā)情況產(chǎn)生大幅度變動(dòng)，對(duì)生化系統(tǒng)造成不必要的破壞影響。（2）考慮到本案廢水處理的生化性較差因素，為提高生物處理效率，設(shè)計(jì)出一款適宜與本案的HUBF厭氧罐，可用它代替初沉池物化加藥處理環(huán)節(jié)。（3）為實(shí)現(xiàn)廢水處理的高效COD去除率，辦案設(shè)計(jì)了HFST好氧流化床，用來(lái)提高COD的去除率。（4）為滿足本案對(duì)回用水的處理要求，設(shè)計(jì)出一套使用的RO系統(tǒng)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)1000噸脫鹽水精回用目標(biāo)。（5）設(shè)計(jì)完成一套深度生化裝置，為COD達(dá)標(biāo)提供雙重保障，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)1200噸左右的廢水處理粗回用目標(biāo)。（6）因?yàn)楸景笧榱闩欧殴に嚇?biāo)準(zhǔn)，因此采用蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)+RO膜系統(tǒng)的方式，為廢水處理后的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行雙重把關(guān)。（7）將污泥減量化概念引入本案全工藝過(guò)程，生化段的全部剩余污泥必須經(jīng)過(guò)預(yù)酸化，才能進(jìn)入HUBF厭氧罐。本案采用的HUBF系統(tǒng)由厭氧專用載體和特效菌劑A/B共同組成，從而達(dá)到廢水中污泥的減量目的，最終實(shí)現(xiàn)污泥零排放目標(biāo)。（8）充分利用本案廢水處理系統(tǒng)的可回收利用能源，從而降低零排放系統(tǒng)的能耗。（9）設(shè)計(jì)本案處理系統(tǒng)時(shí)，在確保系統(tǒng)運(yùn)行效果穩(wěn)定的前提下，可以盡量提高膜系統(tǒng)的回收率，減少蒸發(fā)量，降低系統(tǒng)的投資成本及運(yùn)行成本。

其中用系統(tǒng)的回收率可根據(jù)進(jìn)水鹽份濃度調(diào)整。

根據(jù)濃水水量，蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)處理能力為7.5t/h（以20小時(shí)計(jì)）。目前，應(yīng)用較廣的蒸發(fā)技術(shù)有MVR蒸發(fā)、多效蒸發(fā)以及較為前沿的冷源蒸發(fā)技術(shù)。以本項(xiàng)目為例，對(duì)三種蒸發(fā)技術(shù)的能耗情況進(jìn)行比較分析，如下表3所示。

三種工藝中多效蒸發(fā)器投資低，但是運(yùn)行費(fèi)用較高，且不宜即開(kāi)即停;MVR和冷源蒸發(fā)器運(yùn)行費(fèi)用相當(dāng)，冷源蒸發(fā)投資略低，并且可以隨時(shí)啟停，綜合考慮三種蒸發(fā)技術(shù)的能耗、運(yùn)行費(fèi)用和投資，本方案建議選取冷源蒸發(fā)技術(shù)。

經(jīng)過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)處理后，大部分鹽分形成結(jié)晶鹽，根據(jù)高濃度廢水的水質(zhì)情況，結(jié)晶鹽成分主要為硫酸鈉。另外，有少量母液排出，經(jīng)過(guò)絮凝沉淀處理后回到生化系統(tǒng)前端高濃度廢水調(diào)節(jié)池，與新鮮廢水共同進(jìn)入后續(xù)處理工藝。

另外，膜系統(tǒng)的藥洗水、超濾產(chǎn)生的濃水等回到前端工藝，一并處理后進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)。

此外，考慮前期工藝的回用部分采用了活性炭處理，會(huì)產(chǎn)生固廢，故對(duì)前期工藝進(jìn)行了優(yōu)化，改為超濾系統(tǒng)。

3.2 工藝流程設(shè)計(jì)

3.2.1 反滲透工藝介紹

反滲透是現(xiàn)階段精密度最高的膜法液體分離技術(shù)，該技術(shù)的主要分離對(duì)象是溶液中的離子，它可以阻擋住幾乎所有的溶解性鹽，以及分子量直徑100mm的有機(jī)物，但可以允許水分子透過(guò)[3]。通過(guò)足夠的壓力讓溶液中含的溶劑可以通過(guò)反滲透膜分離出來(lái)，分離方向與滲透方向相反，反滲透工藝是一項(xiàng)利用大于反滲透法的反滲透壓力實(shí)現(xiàn)水與雜物的分離、提純、濃縮溶液的計(jì)劃，不需要任何化學(xué)物質(zhì)即可實(shí)現(xiàn)脫鹽處理，其脫鹽率基本可達(dá)98%以上，已經(jīng)被水處理行業(yè)廣泛應(yīng)用。

本案的廢水凈化技術(shù)結(jié)合了深度深化與濕度物化兩種方法，根據(jù)項(xiàng)目的廢水性質(zhì)及對(duì)處理要求的不同，對(duì)前端和后端進(jìn)行不同的工藝處理，采用上海澄華環(huán)境工程有限公司自主研發(fā)的印染廢水工藝包“HUBF高效厭氧反應(yīng)器+HFST好氧反應(yīng)器”，首先對(duì)PVA退漿廢水和堿減量廢水進(jìn)行酸析預(yù)處理，然后進(jìn)入生化處理系統(tǒng)，此時(shí)廢水中的COD指標(biāo)可降至8000～10000mg/L，為后續(xù)生化處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障[4]。此類(lèi)廢水經(jīng)過(guò)預(yù)處理與兩級(jí)生化處理后，再與染色廢水一同進(jìn)入RO系統(tǒng)中，以濃水混合的狀態(tài)進(jìn)入除銻環(huán)節(jié)，處理達(dá)標(biāo)后可排放。染色廢水經(jīng)過(guò)印染廢水工藝包處理后，一部分出水作為粗回用水直接應(yīng)用到生產(chǎn)過(guò)程中，另一部分出水經(jīng)過(guò)活性炭過(guò)濾后，經(jīng)RO深度凈化工藝處理，作為精回用水在生產(chǎn)工藝中使用。

本案在設(shè)計(jì)零排放工藝的過(guò)程中，不僅考慮到如何提高水處理效率，降低能耗，減少生化污泥減量，實(shí)現(xiàn)生化污泥零排放等目標(biāo)。還對(duì)零排放工藝系統(tǒng)中的主要設(shè)備，實(shí)施了自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)，以傻瓜運(yùn)行方式，既可以保證廢水處理系統(tǒng)的可控化操作，還能降低人力資源成本。完整、高效、可靠的系統(tǒng)設(shè)備，可以降低系統(tǒng)后期維護(hù)工作量，同時(shí)還能保證系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。利用先進(jìn)的PO反滲透膜技術(shù)，可以減少?gòu)U水處理中的藥劑使用量，降低業(yè)主對(duì)廢水處理所投入的工作量及費(fèi)用。反滲透工藝系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，可以時(shí)刻根據(jù)經(jīng)水流量的波動(dòng)情況、水質(zhì)情況，生產(chǎn)產(chǎn)量變化情況等，調(diào)節(jié)處理速度。該系統(tǒng)處理效果比較穩(wěn)定，適應(yīng)性比較強(qiáng)，可以將廢水的水質(zhì)變化、水量波動(dòng)的程度控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，還能保證廢水處理后的出水水質(zhì)，應(yīng)用成效非常好。

3.2.2 冷源蒸發(fā)器技術(shù)

冷源蒸發(fā)器技術(shù)主要利用強(qiáng)磁場(chǎng)的磁化作用，改變廢水處理中結(jié)晶鹽與沉積物的晶體結(jié)構(gòu)，同時(shí)結(jié)合飽和母液流體環(huán)境、蒸發(fā)溫度低等特點(diǎn)，完成鹽分結(jié)晶過(guò)程?？梢源蠓冉档望}分晶體、沉積物晶體與換熱面的錨定機(jī)率，同時(shí)配以濃縮液作為載體，完成濕式出鹽。

并且冷源蒸發(fā)器很少存在堵塞、結(jié)垢現(xiàn)象。此外，因?yàn)槔湓凑舭l(fā)結(jié)晶出鹽的溫度為常溫常壓飽和母液狀態(tài)下出鹽，因此，可以利用不同鹽分的密度在不同濃縮的飽和母液液體環(huán)境內(nèi)依靠重力作用進(jìn)行自然分層，實(shí)現(xiàn)濕式分鹽，這與膜法分鹽及其他常規(guī)分鹽方式不同，此分鹽方法可以大大降低業(yè)主的投資及運(yùn)行成本，同時(shí)還能增加分鹽工藝的實(shí)操性[5]。

本案中的零排放印染廢水處理系統(tǒng)，采用膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶的組合技術(shù)。利用膜濃縮減量系統(tǒng)的穩(wěn)定性與高回收率，實(shí)現(xiàn)本案廢水處理系統(tǒng)零排放降低成本的目的，本案在設(shè)計(jì)過(guò)程中，著重考慮廢水中的懸浮顆粒物、有機(jī)質(zhì)含量、污堵因子對(duì)膜濃縮系統(tǒng)可能產(chǎn)生的影響，從而為膜濃縮系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保證基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

經(jīng)濟(jì)的騰飛使得人們對(duì)生活水平的要求越來(lái)越高，更多的人開(kāi)始注重衣著打扮，紡織公司為了抓住流行趨勢(shì)與消費(fèi)市場(chǎng)，其產(chǎn)品種類(lèi)越來(lái)越多。紡織行業(yè)印染廢水的排放量也隨之大幅度增加，為保護(hù)好生態(tài)環(huán)境，如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)的印染廢水處理工藝很難處理掉廢水中的色度問(wèn)題，只能去除掉廢水中的一部分有機(jī)物，對(duì)較難講解的色度與有機(jī)污染物仍然不能進(jìn)行有效地去除。本案中通過(guò)使用上海澄華環(huán)境工程有限公司自主研發(fā)的印染廢水工藝包“HUBF高效厭氧反應(yīng)器+HFST好氧反應(yīng)器”廢水處理方案，結(jié)合先進(jìn)的膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶的組合技術(shù)，以及RO反滲透工藝，設(shè)計(jì)出一套系統(tǒng)性極強(qiáng)的可自動(dòng)化廢水處理系統(tǒng)，不僅提高了君霖紡織公司的廢水處理成效及回收利用效率，還為該公司節(jié)約了廢水處理成本，減少了廢水處理工作量，系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)?？梢詾榧徔椆S印染廢水的零排放工藝設(shè)計(jì)提供參考思路。

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