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          印染廢水中水回用復合型MBR處理工藝

          發布時間:2022-5-7 11:37:35  中國污水處理工程網

            印染企業用水量大,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,隨著國民經濟持續增長和企業規模不斷擴大,工業用水量持續提升,導致工業用水價格提高。而我國是紡織印染大國,面對廢水排污標準和節能減排要求不斷提高,開發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,也可以降低企業廢水處理成本,從而提高企業經濟利潤。

            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。研發一種出水水質穩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,可以代替傳統活性污泥法中的二沉池,實現泥水分離,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。此工藝優點是該填料的使用可以增加系統中微生物種類及數量;其次可增加生化系統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抗沖擊能力,提高系統出水COD、濁度等水質指標。

            1.3 處理規模和工藝流程

            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池,混合均勻后進入后續處理工藝。

            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。為保證系統運行的穩定性、可靠性及維護的便利性,復合型MBR單元設計3套系統,每套系統產水2000m3/d,具體工藝流程如圖1所示。

          1.jpg

            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,可增加生化系統中微生物的數量;可在填料表面形成無數小A2/O工藝,可對有機污染物產生開環斷裂作用。

            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。

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            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。

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            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,增加生化系統中硝化菌、反硝化菌數量,提高生化系統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。

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            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。

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            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要求工業循環中水回用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,系統抗沖擊能力增強。在運行過程中MBR膜系統有斷絲現象出現,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,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。

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

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            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、優勢分析

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

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            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,其諸多優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技術研究的發展和印染行業清潔生產的倡導,采用MBR技術處理印染廢水將會有良好的應用前景,其對印染行業清潔生產的實現也將作出重要貢獻。(來源:蘇州蘇凈環保新材料有限公司,江蘇省水處理技術與材料協同創新中心)

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