1、工程概況
浙江某印染有限公司裝備國際領(lǐng)先的印染設(shè)備，主要生產(chǎn)各類中高檔棉、混紡印花、染色面料及服裝產(chǎn)品，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷歐美和東南亞等國家，目前擁有年產(chǎn)約2×104m高檔生態(tài)及功能性紡織品染整面料等的生產(chǎn)能力。為加快公司的轉(zhuǎn)型升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整，提升自身的綜合競爭力，該公司于2022年9月底完成了全面搬遷及生產(chǎn)技改工作。因企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中會(huì)產(chǎn)生一定量的廢水，為滿足環(huán)保相關(guān)政策要求，助力國家“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，需對生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理及資源化利用，從而降低污染物的排放總量，實(shí)現(xiàn)企業(yè)減污降碳的目標(biāo)。重點(diǎn)介紹該廢水處理設(shè)施的工藝流程、設(shè)計(jì)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)參數(shù)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)，可為同類型環(huán)保工程的建設(shè)提供參考。
2、設(shè)計(jì)水量及水質(zhì)
印染廢水來源于多種生產(chǎn)工藝，具有高氮、強(qiáng)堿性和高色度等特點(diǎn)，還含有一定量的抑制性污染物，屬于較難降解的工業(yè)廢水。根據(jù)業(yè)主提供的資料及實(shí)地調(diào)研結(jié)果，設(shè)計(jì)水量為16000m3/d，廢水按不同性質(zhì)分為三類，其中退漿工段產(chǎn)生的退漿廢水量為600m3/d，因上漿以淀粉漿為主，可生化性較好；印花工段產(chǎn)生的印花廢水量為2400m3/d；染色及水洗等工段產(chǎn)生的綜合廢水量為13000m3/d。
設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。
結(jié)合《浙江省水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中有關(guān)印染行業(yè)重復(fù)用水率需達(dá)到45%以上的意見及行業(yè)綠色生態(tài)的發(fā)展趨勢，同時(shí)滿足企業(yè)生產(chǎn)用水的需求，本工程設(shè)計(jì)回用率為62.5%，即回用10000m3/d，外排6000m3/d，外排水各項(xiàng)指標(biāo)執(zhí)行《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287—2012）的間接排放標(biāo)準(zhǔn)。
3、工藝流程及特點(diǎn)
3.1 工藝流程
鑒于目前國內(nèi)對印染廢水處理以物化-生化組合處理工藝為主，本工程以資源利用和協(xié)同處理為技術(shù)目標(biāo)，采用有針對性的先進(jìn)處理工藝和技術(shù)成果，解決了COD和總氮等的達(dá)標(biāo)、高回用率的穩(wěn)定運(yùn)行及污泥減量化等行業(yè)痛點(diǎn)。針對退漿廢水中有機(jī)物濃度高和可生化性好的特點(diǎn)，經(jīng)預(yù)處理后直接作為碳源投加，有效提高了各生化段的脫氮效率，同時(shí)降低了運(yùn)行費(fèi)用；針對印花廢水有機(jī)污染物和總氮濃度較高的特點(diǎn)，采用氣浮—新型水解—高效脫氮工藝，通過多級AO強(qiáng)化脫氮效果，降低后續(xù)生化處理負(fù)荷；針對綜合廢水有機(jī)物濃度低和水質(zhì)來源復(fù)雜的特點(diǎn)，采用氣浮—推流式水解—多級AO工藝，能有效去除廢水中的有機(jī)物、色度和總氮等，保證出水水質(zhì)達(dá)到膜進(jìn)水要求；生化出水經(jīng)雙膜法處理后實(shí)現(xiàn)了回用。廢水處理工藝流程見圖1。
3.2 設(shè)計(jì)特點(diǎn)
①充分利用平面及豎向空間，引入豎向功能強(qiáng)化節(jié)地技術(shù)的設(shè)計(jì)理念，采用結(jié)構(gòu)緊湊的多層立體布置形式，功能分區(qū)時(shí)重點(diǎn)考慮設(shè)備檢修、操作和物料運(yùn)輸?shù)葢?yīng)用場景，同時(shí)兼顧功能性區(qū)域集中及管理高效便捷性。
②按照“清污分流和分質(zhì)處理”的原則，采用自主研發(fā)的印染廢水全流程處理技術(shù)，具有處理高效、占地面積少、布局緊湊，運(yùn)行費(fèi)用低、污泥產(chǎn)量低及設(shè)備美觀整潔等優(yōu)點(diǎn)，不僅能確保出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，還預(yù)留了遠(yuǎn)期提標(biāo)的可能。
③高濃度廢水采用多點(diǎn)布水的新型水解池進(jìn)行處理，可保證難降解有機(jī)物的充分水解和有機(jī)氮的完全轉(zhuǎn)化，也能大幅降低系統(tǒng)的污泥產(chǎn)量。
④為充分發(fā)揮生化池的處理效率，按最優(yōu)水力學(xué)流態(tài)進(jìn)行模擬和分析，所有池型設(shè)計(jì)為長方形廊道式，能有效節(jié)約曝氣量和提高氧利用率。
4、主要處理系統(tǒng)及設(shè)計(jì)參數(shù)
4.1 退漿廢水/印花廢水
4.1.1 預(yù)處理系統(tǒng)
①退漿調(diào)節(jié)池。1座，尺寸為15.0m×5.0m×5.2m，有效水深3.5m，HRT為10.5h。主要配套設(shè)備：機(jī)械格柵1套，柵寬0.8m，柵隙15mm，功率0.75kW；內(nèi)進(jìn)式網(wǎng)板格柵1套，柵寬0.8m，柵孔3mm，N=2.05kW，配套輸送機(jī)和沖洗泵；提升泵2臺，Q=30m3/h，H=300kPa，N=7.5kW；空氣攪拌系統(tǒng)1套。
②印花調(diào)節(jié)池。1座，尺寸為25.0m×12m×5.2m，有效水深3.5m，HRT為10.5h。主要配套設(shè)備：機(jī)械格柵1套，柵寬0.8m，柵隙15mm，功率0.75kW；內(nèi)進(jìn)式網(wǎng)板格柵1套，柵寬0.8m，柵孔3mm，N=2.05kW，配套輸送機(jī)和沖洗泵；提升泵3臺，Q=75m3/h，H=400kPa，N=15kW；空氣攪拌系統(tǒng)1套；冷卻塔2臺。
③印花氣浮池。反應(yīng)絮凝池1座，尺寸為6.0m×2.0m×4.5m，有效水深4.0m，HRT為23.0min。主要配套設(shè)備：高效淺層氣浮1套，單套處理量為150m3/h，直徑7.0m，N=19.8kW；混合攪拌機(jī)1套，轉(zhuǎn)速為50~60r/min，N=4.0kW；絮凝攪拌機(jī)2套，轉(zhuǎn)速為20r/min，N=1.5kW。
4.1.2 生化處理系統(tǒng)
①新型水解池。1座，多點(diǎn)布水方式，尺寸為24.0m×20.0m×8.5m，有效水深8.0m，HRT為30.7h，容積負(fù)荷為3.32kgCOD/（m3·d）。主要配套設(shè)備：循環(huán)泵3臺，Q=125m3/h，H=100kPa，N=7.5kW；脈沖布水器、排泥系統(tǒng)、布水系統(tǒng)各1套。
②高效脫氮池。1座，尺寸為（30.5m×25.0m+25.5m×15.0m）×8.5m，有效水深8.0m，HRT為73.3h（A段為22h），容積負(fù)荷為0.35kgCOD/（m3·d），總氮負(fù)荷為0.06kgTN/（kgMLSS·d），氨氮負(fù)荷為0.03kgNH3-N/（kgMLSS·d）。主要配套設(shè)備：推流器4臺，N=4kW；可提升管式曝氣器300套，支管DN32；硝化液回流泵2臺，N=1.5kW；空氣懸浮風(fēng)機(jī)2臺，Q=100m3/min，H=100kPa，N=186kW。
③印花二沉池。1座，尺寸為30.0m×6.0m×5.0m，有效水深4.5m，表面負(fù)荷0.69m3（/m2·h）。主要配套設(shè)備：刮泥機(jī)1套，N=1.15kW；污泥回流泵2臺，Q=100m3/h，H=150kPa，N=7.5kW。
4.2 綜合廢水
4.2.1 預(yù)處理系統(tǒng)
①綜合調(diào)節(jié)池。1座，面積為1560m2，深為5.2m，有效水深3.5m，HRT為10.0h。主要配套設(shè)備：機(jī)械格柵1套，柵寬1.2m，柵隙15mm，功率1.1kW；內(nèi)進(jìn)式網(wǎng)板格柵，柵寬1.2m，柵孔3mm，N=2.05kW，配套輸送機(jī)和沖洗泵；提升泵3臺，Q=350m3/h，H=400kPa，N=75kW；空氣攪拌系統(tǒng)1套；冷卻塔2臺。
②綜合氣浮池。反應(yīng)絮凝池2座，單座尺寸為9.0m×3.0m×4.5m，有效水深4.0m，HRT為24.0min。主要配套設(shè)備：高效淺層氣浮2套，單套處理量為300m3/h，直徑10.0m，N=39.2kW；混合攪拌機(jī)2套，轉(zhuǎn)速為50~60r/min，N=4.0kW；絮凝攪拌機(jī)4套，轉(zhuǎn)速為20r/min，N=1.5kW。
4.2.2 生化處理系統(tǒng)
①推流式水解池。1座（內(nèi)分2組），尺寸為60.0m×40.0m×8.5m，有效水深8.0m，HRT為35.4h，容積負(fù)荷為0.69kgCOD/（m3·d）。主要配套設(shè)備：推流器12臺，N=5.5kW；刮泥機(jī)4套，N=1.15kW；污泥回流泵4臺，Q=250m3/h，H=150kPa，N=18.5kW。
②多級A/O池。2座，單座尺寸為47.5m×40.5m×8.5m，有效水深8.0m，HRT為46.2h（A段為13.3h），容積負(fù)荷為0.44kgCOD/（m3·d），總氮負(fù)荷為0.02kgTN/（kgMLSS·d），氨氮負(fù)荷為0.01kgNH3-N/（kgMLSS·d）。主要配套設(shè)備：推流器8臺，N=4kW；可提升管式曝氣器900套，支管DN32；硝化液回流泵8臺，N=1.5kW；空氣懸浮風(fēng)機(jī)3臺，Q=100m3/min，H=100kPa，N=186kW。
③綜合二沉池。2座，單座尺寸為40.5m×12.0m×5.0m，有效水深4.5m，表面負(fù)荷0.69m3/（m2·h）。配套設(shè)備：刮泥機(jī)4套，N=1.15kW；污泥回流泵6臺，Q=170m3/h，H=220kPa，N=18.5kW。
4.2.3 深度處理系統(tǒng)
①RO濃水池。1座，尺寸為12.0m×10.0m×5.2m，有效水深4.5m，HRT為2.2h。主要配套設(shè)備：提升泵3臺，Q=250m3/h，H=300kPa，N=30kW；空氣攪拌系統(tǒng)1套。
②芬頓強(qiáng)氧化系統(tǒng)。4座，單座反應(yīng)池尺寸為10.0m×5.0m×5.0m，有效水深4.5m，HRT為3.6h；單座沉淀池尺寸為24.0m×5.0m×5.0m，有效水深4.5m，表面負(fù)荷0.52m3（/m2·h）。主要配套設(shè)備：重型刮泥機(jī)4套，N=1.5kW；反應(yīng)攪拌機(jī)6套，轉(zhuǎn)速為50~60r/min，N=7.5kW；絮凝攪拌機(jī)2套，轉(zhuǎn)速為20r/min，N=2.2kW；排泥泵2臺，Q=130m3/h，H=200kPa，N=15kW。
③深度脫氮池。2座，單座尺寸為40.5m×6.0m×8.5m，有效水深8.0m，HRT為15.6h，總氮負(fù)荷為0.01kgTN/（kgMLSS·d），氨氮負(fù)荷為0.01kgNH3-N/（kgMLSS·d）。主要配套設(shè)備：流化專用推流器8臺，N=5kW；可提升管式曝氣器128套，支管DN32；高效脫氮系統(tǒng)2套，含MBBR填料、攔截網(wǎng)、流化系統(tǒng)等。
④高效氣浮系統(tǒng)。1套，處理量為417m3/h，功率為28.1kW，含回流泵、空壓機(jī)和排渣設(shè)施等。
⑤脫色/外排池。2座，單座尺寸為40.6m×12.0m×3.5m，有效水深2.8m，HRT為10.9h。主要配套設(shè)備：巴氏計(jì)量槽1套；提升泵2臺，Q=200m3/h，H=150kPa，N=15kW。
4.2.4 回用處理系統(tǒng)
①浸沒式超濾裝置。共1420片膜，單片膜面積為40m2，膜片PVDF材質(zhì)，設(shè)計(jì)通量為12.8L/（m2·h），運(yùn)行時(shí)間22h/d，膜運(yùn)行最大壓差為0.05MPa，膜反洗最大壓力為0.10MPa，配套反洗風(fēng)機(jī)、產(chǎn)水泵、反洗泵、回流泵各1套。
②RO裝置。共4套，單套設(shè)計(jì)膜產(chǎn)水能力為115m3/h，運(yùn)行時(shí)間22h/d，脫鹽率為96.5%，配套原水泵、高壓泵、保安過濾器、沖洗泵、清洗加藥裝置各1套。
4.2.5 污泥處理系統(tǒng)
①污泥濃縮池。1座（內(nèi)分3格），單座尺寸為30.0m×10.0m×6.0m，有效水深5.5m。主要配套設(shè)備：立式槳葉式攪拌機(jī)6臺，轉(zhuǎn)速為30r/min，N=4.0kW；空氣攪拌系統(tǒng)6套。
②調(diào)理池。1座（分4格），尺寸20.0m×5.0m×6.0m，有效水深5.5m。配套設(shè)備：立式槳葉式攪拌機(jī)4臺，轉(zhuǎn)速為50~60r/min，N=5.5kW。
③脫水系統(tǒng)。高壓隔膜板框壓濾機(jī)4套，400m2，N=14.3kW，污泥含水率≤65%；進(jìn)料柱塞泵4套，Q=60m3/h，H為0~1.2MPa，N=22kW；配套壓榨水箱和壓榨泵各2套。
5、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)
5.1 經(jīng)濟(jì)分析
本工程占地面積為8700m2，總投資約為1.5520億元，廢水處理直接運(yùn)行費(fèi)用為3.15元/m3（含電費(fèi)、藥劑費(fèi)、污泥處理費(fèi)及人工費(fèi)），回用處理直接運(yùn)行費(fèi)用為2.50元/m3（含電費(fèi)、藥劑費(fèi)及膜折舊費(fèi)）；該項(xiàng)目投產(chǎn)后可減少330×104m3/a的廢水外排量，排污和河水取用費(fèi)按3.00元/m3計(jì)，則每年可節(jié)約165萬元。
5.2 運(yùn)行情況
該工程于2022年9月底投入運(yùn)營，經(jīng)過半年的連續(xù)調(diào)試，運(yùn)行穩(wěn)定且耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，生化池MLSS控制在4.0~6.0g/L。2023年3月實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)均在設(shè)計(jì)水質(zhì)范圍內(nèi)，出水平均水質(zhì)優(yōu)于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)經(jīng)雙膜法深度處理后的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)也符合生產(chǎn)回用的要求。各處理單元去除效果見表2。
6、結(jié)論
①由于可建設(shè)用地緊張，故設(shè)計(jì)時(shí)打破了傳統(tǒng)污水處理廠單一平鋪的布置形式，引入類似綜合體的多層立體式格局設(shè)計(jì)理念，科學(xué)合理地劃分不同功能區(qū)域。
②印染廢水經(jīng)“分類分質(zhì)預(yù)處理+多級AO+雙膜”組合工藝處理后，出水水質(zhì)達(dá)到GB4287—2012的間接排放標(biāo)準(zhǔn)，且回用水水質(zhì)滿足HJ471—2020中生產(chǎn)工藝水質(zhì)要求，回用率達(dá)到62.5%。整套處理系統(tǒng)調(diào)控性較好，適應(yīng)水量及水質(zhì)變化的能力較強(qiáng)，同時(shí)脫氮和去除有機(jī)污染物的能力較強(qiáng)，適用于含高濃度有機(jī)污染物及高氮的印染廢水處理及回用。
③經(jīng)調(diào)試期不同水溫的測試分析，要保證后續(xù)生化處理系統(tǒng)高效及穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)入生化池的水溫應(yīng)控制在38.2℃以下，故冷卻塔的數(shù)量應(yīng)按夏季最高氣溫條件進(jìn)行設(shè)計(jì)配置。（來源：申能環(huán)境科技有限公司，浙江海拓環(huán)境技術(shù)有限公司，深圳市環(huán)境科學(xué)研究院）
