印染廢水中水回用復合型MBR處理工藝

　　印染企業(yè)用水量大，產生的印染廢水具有色度高、有機物成分復雜和水質不穩(wěn)定等特點，使其成為我國廢水治理的重點和難點。我國是水資源匱乏的國家，隨著國民經濟持續(xù)增長和企業(yè)規(guī)模不斷擴大，工業(yè)用水量持續(xù)提升，導致工業(yè)用水價格提高。而我國是紡織印染大國，面對廢水排污標準和節(jié)能減排要求不斷提高，開發(fā)低成本的印染廢水回用技術不僅可以緩解水資源匱乏問題，也可以降低企業(yè)廢水處理成本，從而提高企業(yè)經濟利潤。

　　用于印染廢水處理的主要方法有物化法、生化法、化學法以及幾種工藝結合的處理方法，但上述方法在應用中都存在出水水質波動較大的缺陷。研發(fā)一種出水水質穩(wěn)定的處理工藝是目前國內外面臨的難題。

　　本研究采用復合型MBR工藝處理印染廢水。MBR是膜分離技術和活性污泥法相結合的水處理技術，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)活性污泥法中的二沉池，實現(xiàn)泥水分離，也可作為反滲透進水預處理，以此來達到中水回用目的。

　　1、工藝設計

　　1.1 原水水質

　　原水為紹興某印染企業(yè)生產廢水，COD為3～5g/L，BOD5為400～520mg/L，NH3-N、SS的質量濃度分別為70～120、100～200mg/L，色度100～400。

　　1.2 設計思路

　　印染廢水常用處理方法為物化+生化法處理。但該工藝抗沖擊能力較差，導致在處理過程中出水水質波動較大。選用復合型MBR結合法處理印染廢水，可確保出水水質穩(wěn)定達標，且該工藝占地面積小，操作方便、靈活。

　　復合型MBR是生物膜法與MBR結合工藝，其中生物膜采用SJ-III55A填料。此工藝優(yōu)點是該填料的使用可以增加系統(tǒng)中微生物種類及數(shù)量;其次可增加生化系統(tǒng)對廢水中有機污染物及懸浮物質的吸附作用，延長其停留時間，并對有機污染物有開環(huán)斷裂作用;MBR法與活性炭吸附法相結合的工藝，可靠MBR膜池中中空纖維膜的截留作用去除廢水中難生化降解有機污染物、廢水中懸浮物質及膜池中活性炭顆粒產山的炭粉，活性炭可吸附廢水中有機污染物，同時活性炭顆?？苫厥?。因此該工藝可大大提高系統(tǒng)抗沖擊能力，提高系統(tǒng)出水COD、濁度等水質指標。

　　1.3 處理規(guī)模和工藝流程

　　印染廢水包含退漿廢水、煮煉廢水、漂白廢水和染色廢水。各種廢水排放量相同，廢水經過格柵處理后進入調節(jié)池，混合均勻后進入后續(xù)處理工藝。

　　工程實際處理水量為250m3/h，實際回用水量為200m3/h。設計進水溫度為15～20℃，按每天24小時不間斷進水，即廢水處理量為6000m3/d。為保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性及維護的便利性，復合型MBR單元設計3套系統(tǒng)，每套系統(tǒng)產水2000m3/d，具體工藝流程如圖1所示。

　　復合型MBR采用運行方式為：運行7min停歇1min，每天實際產水時間21h，每套復合型MBR系統(tǒng)時間產水為96m3/h。

　　印染廢水中含有染料等多種難生物降解的有機物，浸沒式MBR工藝在處理過程中若運行參數(shù)不合理，將嚴重影響膜使用通量及使用壽命。

　　此工藝特點：

　　1)生化池中布置SJ-III55A型填料具有微生物親和性，可附著多種類型微生物，可增加生化系統(tǒng)中微生物的種類;填料具有大比表面積，可為微生物提供足夠多的附著點，可增加生化系統(tǒng)中微生物的數(shù)量;可在填料表面形成無數(shù)小A2/O工藝，可對有機污染物產生開環(huán)斷裂作用。

　　2)MBR池中放置中空纖維膜，可依靠膜絲截留作用，去除印染廢水中難降解有機污染物;膜絲孔徑小于0.1μm，可截留尺寸大于0.5μm的顆粒物質，顆粒物質被截留在膜絲表面上以后，可形成二次截留，吸附活性炭產生的炭粉，使出水濁度大大降低;

　　3)MBR池放置一定比例活性炭，可依靠活性炭吸附作用，吸附廢水中有機污染物，進一步提高出水水質。

　　2、處理效果分析

　　2.1 生化池

　　COD去除效果圖2為生化池COD去除效果。

　　從圖2可以看出，生化池進水COD波動較大，在506～1740mg/L;出水COD在70～203mg/L，COD去除率在75.3%～91.61%。

　　2.2生化池NH3-N去除效果

　　圖3為生化池NH3-N去除效果。

　　從圖3可以看出，生化池進水NH3-N含量波動較大，質量濃度在66.14～112mg/L;而出水NH3-N含量穩(wěn)定，質量濃度一直為0.05mg/L;NH3-N去除率在99.92%～99.96%。

　　生化池可高效去除廢水中NH3-N原因是，高效脫氮填料的特殊編織方式，使其在填料本身可形成無數(shù)小A2/O工藝，可高效去除廢水中NH3-N;高效填料的大比表面積可為微生物提供足夠多附著點，增加生化系統(tǒng)中硝化菌、反硝化菌數(shù)量，提高生化系統(tǒng)NH3-N去除效果。

　　2.3 MBR池COD去除效果

　　圖4為MBR池的COD去除效果。

　　從圖4可以看出，進水COD波動較大，在75～200mg/L，這與進水水質有關。出水COD在8～33mg/L，COD去除率在72%～99%。

　　MBR去除污水中COD的原因為，依靠MBR膜池中活性污泥，去除廢水中部分可生化降解有機污染物，此部分只占COD去除率30%～40%;依靠MBR池中中空纖維膜過濾截留作用，將大分子有機物污染物及顆粒物質截留在中空纖維膜外，截留后產水經過抽吸泵從膜絲內部抽出，過濾后出水COD大大降低;MBR池中活性炭吸附作用，活性炭可吸附廢水中懸浮狀有機污染物，降低廢水中有機污染物含量。

　　2.4 MBR池

　　SS去除效果圖5為MBR池SS去除效果。

　　從圖5可以看出，進水SS的質量濃度在32～48mg/L，出水SS的質量濃度在0.1～0.5mg/L，SS去除率基本在99%左右。GB/T50102-2003要求工業(yè)循環(huán)中水回用SS的質量濃度≤10mg/L，因此經過MBR處理后出水達到中水回用標準。

　　MBR去除污水中SS的原因是，依靠MBR膜池中中空纖維膜的過濾截留作用，可以截留廢水中粒徑大于5μm顆粒物質，顆粒物質被截留在膜絲表面上以后，可形成二次截留，同時吸附活性炭產生的炭粉，使出水濁度大大降低。

　　本系統(tǒng)特點是將MBR中空纖維膜與活性炭運行結合，使廢水出水濁度大大降低，系統(tǒng)抗沖擊能力增強。在運行過程中MBR膜系統(tǒng)有斷絲現(xiàn)象出現(xiàn)，斷絲率低于0.3%，出水水質不會有太大波動。

　　3、運行成本

　　運行成本針對復合型MBR系統(tǒng)，主要包括電費、藥劑費及產品費用。

　　3.1 工程裝機功率

　　工程裝機功率主要見表1。

　　工藝裝機總功率為193.3kW，運行總功率為151.5kW。不同泵每天運行時間不等，根據(jù)具體泵實際運行時間計算出電費為0.169元/t(電費按0.7元/(kW?h)計)。

　　3.2 藥劑費用

　　復合型MBR系統(tǒng)需要使用的主要化學藥品有質量分數(shù)30%的鹽酸(2000元/t)和質量分數(shù)10%的次氯酸鈉(2000元/t)。系統(tǒng)清洗時間和清洗劑如表2所示。

　　綜合上述，3種清洗方式計算出藥劑費為0.017元/t。

　　3.3 設備材料費用

　　復合型MBR系統(tǒng)運行一段時間后需要更換MBR中空纖維膜組件、部分模架配件、過濾器濾芯等。其中MBR中空纖維膜組件的更換周期為36個月，保安過濾器濾芯的更換周期為12個月，則設備更換費用為0.46元/t。

　　因此，本工程經營成本為0.669元/t。

　　4、優(yōu)勢分析

　　合型MBR運行方式較常規(guī)MBR運行有較大變化。具體對比見表3。

　　5、結論

　　采用生物膜法與MBR法結合工藝，形成復合型MBR工藝來處理印染廢水，印染廢水中COD可從1740mg/L降至8～33mg/L，去除率達90%;NH3-N的質量濃度可從112mg/L降至0.05mg/L，去除率達90%;SS的質量濃度可從48mg/L降至0.5mg/L以下，去除率達99%。

　　復合型MBR作為一種較新的印染廢水處理系統(tǒng)，其諸多優(yōu)點而得到廣泛研究和應用。印染廢水的特點與MBR工藝有著良好的切合點，隨著MBR技術研究的發(fā)展和印染行業(yè)清潔生產的倡導，采用MBR技術處理印染廢水將會有良好的應用前景，其對印染行業(yè)清潔生產的實現(xiàn)也將作出重要貢獻。(來源：蘇州蘇凈環(huán)保新材料有限公司，江蘇省水處理技術與材料協(xié)同創(chuàng)新中心)