紡織印染廢水因排放量大、色度深、難降解有機(jī)物含量高、水質(zhì)不穩(wěn)定等特點(diǎn)成為廢水治理行業(yè)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布數(shù)據(jù)顯示，2010 年紡織業(yè)廢水排放總量達(dá)245 470 萬(wàn)t，高居全國(guó)工業(yè)部門(mén)第三位。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，淡水資源日益緊缺，規(guī)模以上紡織印染企業(yè)有必要對(duì)其產(chǎn)生的廢水進(jìn)行深度處理與回用，以實(shí)現(xiàn)該行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

廣東溢達(dá)紡織有限公司原有1 套污水處理設(shè)施，主要處理工藝為混凝-厭氧-好氧生物組合工藝，日處理紡織印染廢水15 000 m3，出水水質(zhì)符合廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限值》（DB 44/26— 2001）第二時(shí)段一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。為響應(yīng)國(guó)家“十二五” 規(guī)劃發(fā)展清潔生產(chǎn)的號(hào)召，該企業(yè)決定對(duì)原污水處理系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，以實(shí)現(xiàn)部分出水的深度處理及回用。項(xiàng)目基于前期進(jìn)行的酸性玫瑰紅模擬廢水小試〔1〕、20 L/h 紡織洗水中試〔2〕和5 m3/h 印染廢水深度處理大試〔3〕的滿(mǎn)意效果，采用一體臭氧曝氣生物濾池與上流式曝氣生物濾池作為后續(xù)膜分離系統(tǒng)的預(yù)處理工藝，保證反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水可回用于染整工序，所得濃縮液可達(dá)標(biāo)排放，徹底解決膜分離中水回用技術(shù)的濃縮液處理難題〔4〕。

1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)
 
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理水量為5 000 m3/d，系統(tǒng)進(jìn)水為生化二沉池經(jīng)砂濾后的出水；預(yù)處理出水須滿(mǎn)足膜分離系統(tǒng)的進(jìn)水要求；反滲透產(chǎn)水進(jìn)行回用，濃水直接排放。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表 1 所示。

2 深度處理與回用工藝
 
2.1 工藝流程
 
預(yù)處理系統(tǒng)、膜分離系統(tǒng)的工藝流程分別如圖 1、圖 2 所示。

圖 1 預(yù)處理系統(tǒng)工藝流程   

圖 2 膜分離系統(tǒng)工藝流程   

（1）預(yù)處理系統(tǒng)。進(jìn)水調(diào)節(jié)池收集的原廠出水由水泵提升進(jìn)入本課題組自主研發(fā)的一體臭氧 BAF（專(zhuān)利號(hào)：200710028632.9），經(jīng)過(guò)臭氧氧化和微生物降解后，廢水自流進(jìn)入上流式BAF 進(jìn)行進(jìn)一步處理，最終經(jīng)由出水堰進(jìn)入清水池。一體臭氧BAF 和上流式BAF 需根據(jù)運(yùn)行情況進(jìn)行反沖洗，反洗排水匯入反洗水收集池后，經(jīng)砂濾重新進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)。

（2）膜分離系統(tǒng)。預(yù)處理系統(tǒng)出水通過(guò)高壓泵進(jìn)入砂濾罐，砂濾罐出水經(jīng)保安過(guò)濾器進(jìn)入超濾組件，其出水暫存于超濾產(chǎn)水池，然后再通過(guò)高壓泵先后進(jìn)入保安過(guò)濾器和反滲透組件，反滲透產(chǎn)水儲(chǔ)存于反滲透產(chǎn)水池，備用，濃縮液直接外排。膜分離系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中需投加適量的還原劑、殺菌劑和阻垢劑，以延長(zhǎng)膜組件使用壽命。

2.2 主要工藝參數(shù)
 
預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)水流量為210 m3/h，保護(hù)高度為 0.5 m。一體臭氧BAF 共8 個(gè)，并聯(lián)運(yùn)行，單池陶粒裝填量為90 m3，陶粒粒徑為3~5 mm，孔隙率約為 50%；單池有效容積約為87.5 m3，HRT 約為3.3 h，表面負(fù)荷為1 m3/（m2·h），氣水比為6。上流式BAF 共 5 個(gè)，并聯(lián)運(yùn)行，所用陶粒同臭氧BAF，單池裝填量為75 m3；單池有效容積約為75 m3，HRT 約為1.78 h，表面負(fù)荷為1.67 m3/（m2·h），氣水比為3。工程所用國(guó)林液氧源6 kg/h 臭氧發(fā)生器為定制產(chǎn)品，額定功率為60 kW，1 用1 備。其他水泵、風(fēng)機(jī)均為市售規(guī)格產(chǎn)品，1 用1 備或2 用1 備。

膜分離系統(tǒng)中，砂濾罐、超濾膜組件和反滲透膜組件的操作壓力分別為0.03、0.08、0.9 MPa，反滲透透析流量與濃縮液流量之比約為7∶3。膜組件堿洗藥劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的工業(yè)燒堿和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%的次氯酸鈉溶液，酸洗藥劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 的檸檬酸和體積分?jǐn)?shù)為30%的鹽酸溶液。

3 運(yùn)行效果
 
調(diào)試的工作重點(diǎn)在于馴化培養(yǎng)預(yù)處理系統(tǒng)中的微生物，期間逐漸增大臭氧投加量，使預(yù)處理系統(tǒng)在不同臭氧濃度下穩(wěn)定運(yùn)行3 d，每天監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì) COD、色度以及SS 的去除率，每3 d 取1 次平均值。通過(guò)對(duì)比處理效果，兼顧運(yùn)行成本，確定最佳臭氧投加量為20~35 mg/L，此時(shí)，臭氧機(jī)功率為35~50 kW，需根據(jù)系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)作出相應(yīng)調(diào)整。該系統(tǒng)已交付廠方使用。一體臭氧BAF 的反洗周期為1 周，上流式BAF 的反洗周期為2 周，系統(tǒng)性能可保持穩(wěn)定。試運(yùn)行期間，定期監(jiān)測(cè)預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)出水的COD、BOD、SS 和色度，結(jié)果如圖 3~圖 6 所示。

圖 3 預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)COD 的去除效果 

圖 4 預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)BOD 的去除效果 

圖 5 預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)SS 的去除效果 

一體臭氧BAF 集成了臭氧氧化和生物降解的功能，首先利用臭氧及其分解產(chǎn)生的羥基自由基氧化分解殘留染料中的發(fā)色基團(tuán)以及聚乙烯醇、硅氧烷等印染助劑中的不飽和鍵，從而有效去除色度，并生成小分子有機(jī)物利于生化降解； 再通過(guò)生物膜及陶粒的吸附、降解作用，有效去除污染物。后續(xù)上流式BAF 能夠進(jìn)一步截留、降解水中污染物，在符合設(shè)計(jì)運(yùn)行條件下，可保證出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行結(jié)果表明，預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)COD、BOD、SS 和色度的平均去除率分別為60.47% 、64.38% 、74.63% 和 94.48%，出水COD＜40 mg/L、BOD＜10 mg/L、SS＜10 mg/L、色度＜4 倍，為膜分離系統(tǒng)提供了安全保障。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)未能符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，系統(tǒng)具有一定的緩沖能力，出水水質(zhì)稍有惡化，但在短期內(nèi)對(duì)反滲透車(chē)間的影響在可接受范圍內(nèi)。

圖 6 預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)色度的去除效果 

預(yù)處理系統(tǒng)在保障膜分離系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)的同時(shí)，還可滿(mǎn)足膜濾濃縮液達(dá)標(biāo)排放的要求。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，反滲透產(chǎn)水pH 為7.0~7.6、COD＜10 mg/L、 BOD＜1 mg/L、SS＜1 mg/L、色度為0、電導(dǎo)率為50~ 100 μS/cm、總硬度＜1 mg/L、堿度為20~40 mg/L，完全滿(mǎn)足染整工序用水要求。濃縮液pH 為7.3~8.2、 COD 為88 ~96 mg/L、BOD 為17.2 ~24 mg/L、SS 為 34~46 mg/L、色度為8~16 倍，膜濾濃縮液滿(mǎn)足廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）第二時(shí)段一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，可直接排放。實(shí)踐證明 “一體臭氧BAF+上流式BAF”預(yù)處理技術(shù)可成功解決該紡織印染企業(yè)膜分離系統(tǒng)膜濾濃縮液的后續(xù)處理難題。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析
 
該項(xiàng)目由“一體臭氧BAF+上流式BAF”預(yù)處理系統(tǒng)和膜分離系統(tǒng)兩部分組成，絕大部分操作為自動(dòng)控制，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行管理的簡(jiǎn)捷、高效。項(xiàng)目總投資為2 373 萬(wàn)元，各項(xiàng)投資、運(yùn)行費(fèi)用見(jiàn)表 2。其中，通用工程包括地下排水管網(wǎng)、配電站、電氣控制機(jī)房、控制室等設(shè)施。由于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自控，無(wú)需額外增加人手，故運(yùn)行費(fèi)用不考慮人工方面的支出，而只包括電費(fèi)〔以0.75 元/（kW·h）計(jì)〕以及膜組件損耗費(fèi)。統(tǒng)計(jì)為期1 個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，得出反滲透產(chǎn)水的平均運(yùn)行成本為1.76 元/t。系統(tǒng)日產(chǎn)水量約為 3 500 m3，在不考慮其他設(shè)備折舊以及維修保養(yǎng)費(fèi)用的前提下，按照當(dāng)?shù)毓�業(yè)用水均價(jià)4 元/t 計(jì)算（水價(jià)有持續(xù)上漲趨勢(shì)），得出每噸產(chǎn)水可節(jié)約生產(chǎn)成本 2.24 元，投資回收期約為8.3 a。實(shí)踐表明，采用該聯(lián)合工藝對(duì)原污水處理設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造具有顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，為紡織印染行業(yè)廢水深度處理及中水回用提供了一種新方案。

5 結(jié)論
 
（1）采用“一體臭氧BAF+上流式BAF”組合工藝深度處理紡織印染廢水，可為膜分離系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的進(jìn)水。一體臭氧BAF 在臭氧投加量為20~ 30 mg/L 時(shí)，具有最佳運(yùn)行效能，結(jié)合后續(xù)曝氣生物濾池，出水COD＜40 mg/L、BOD＜10 mg/L、SS＜10 mg/L、色度＜4 倍。

（2）膜分離系統(tǒng)中，反滲透產(chǎn)水完全滿(mǎn)足染整工藝用水要求，膜濾濃縮液COD＜100 mg/L、BOD＜30 mg/L、SS＜50 mg/L、色度＜32 倍，可達(dá)標(biāo)排放。具體參見(jiàn)http://m.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

（3）該聯(lián)合工藝不但保證膜濾濃縮液達(dá)標(biāo)排放，解決了過(guò)往工程應(yīng)用中，膜濾濃縮液的后續(xù)處理難題，并可帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益，為紡織印染行業(yè)廢水深度處理及回用設(shè)施的升級(jí)改造提供了一種新的解決方案，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。