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印染废水中水回用复合型MBR处理工艺

发布时间:2022-5-7 11:37:35  中国污水处理工程网

  印染企业用水量大,产生的印染废水具有色度高、有机物成分复杂和水质不稳定等特点,使其成为我国废水治理的重点和难点。我国是水资源匮乏的国家,随着国民经济持续增长和企业规模不断扩大,工业用水量持续提升,导致工业用水价格提高。而我国是纺织印染大国,面对废水排污标准和节能减排要求不断提高,开发低成本的印染废水回用技术不仅可以缓解水资源匮乏问题,也可以降低企业废水处理成本,从而提高企业经济利润。

  用于印染废水处理的主要方法有物化法、生化法、化学法以及几种工艺结合的处理方法,但上述方法在应用中都存在出水水质波动较大的缺陷。研发一种出水水质稳定的处理工艺是目前国内外面临的难题。

  本研究采用复合型MBR工艺处理印染废水。MBR是膜分离技术和活性污泥法相结合的水处理技术,可以代替传统活性污泥法中的二沉池,实现泥水分离,也可作为反渗透进水预处理,以此来达到中水回用目的。

  1、工艺设计

  1.1 原水水质

  原水为绍兴某印染企业生产废水,COD为3~5g/L,BOD5为400~520mg/L,NH3-N、SS的质量浓度分别为70~120、100~200mg/L,色度100~400。

  1.2 设计思路

  印染废水常用处理方法为物化+生化法处理。但该工艺抗冲击能力较差,导致在处理过程中出水水质波动较大。选用复合型MBR结合法处理印染废水,可确保出水水质稳定达标,且该工艺占地面积小,操作方便、灵活。

  复合型MBR是生物膜法与MBR结合工艺,其中生物膜采用SJ-III55A填料。此工艺优点是该填料的使用可以增加系统中微生物种类及数量;其次可增加生化系统对废水中有机污染物及悬浮物质的吸附作用,延长其停留时间,并对有机污染物有开环断裂作用;MBR法与活性炭吸附法相结合的工艺,可靠MBR膜池中中空纤维膜的截留作用去除废水中难生化降解有机污染物、废水中悬浮物质及膜池中活性炭颗粒产山的炭粉,活性炭可吸附废水中有机污染物,同时活性炭颗粒可回收。因此该工艺可大大提高系统抗冲击能力,提高系统出水COD、浊度等水质指标。

  1.3 处理规模和工艺流程

  印染废水包含退浆废水、煮炼废水、漂白废水和染色废水。各种废水排放量相同,废水经过格栅处理后进入调节池,混合均匀后进入后续处理工艺。

  工程实际处理水量为250m3/h,实际回用水量为200m3/h。设计进水温度为15~20℃,按每天24小时不间断进水,即废水处理量为6000m3/d。为保证系统运行的稳定性、可靠性及维护的便利性,复合型MBR单元设计3套系统,每套系统产水2000m3/d,具体工艺流程如图1所示。

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  复合型MBR采用运行方式为:运行7min停歇1min,每天实际产水时间21h,每套复合型MBR系统时间产水为96m3/h。

  印染废水中含有染料等多种难生物降解的有机物,浸没式MBR工艺在处理过程中若运行参数不合理,将严重影响膜使用通量及使用寿命。

  此工艺特点:

  1)生化池中布置SJ-III55A型填料具有微生物亲和性,可附着多种类型微生物,可增加生化系统中微生物的种类;填料具有大比表面积,可为微生物提供足够多的附着点,可增加生化系统中微生物的数量;可在填料表面形成无数小A2/O工艺,可对有机污染物产生开环断裂作用。

  2)MBR池中放置中空纤维膜,可依靠膜丝截留作用,去除印染废水中难降解有机污染物;膜丝孔径小于0.1μm,可截留尺寸大于0.5μm的颗粒物质,颗粒物质被截留在膜丝表面上以后,可形成二次截留,吸附活性炭产生的炭粉,使出水浊度大大降低;

  3)MBR池放置一定比例活性炭,可依靠活性炭吸附作用,吸附废水中有机污染物,进一步提高出水水质。

  2、处理效果分析

  2.1 生化池

  COD去除效果图2为生化池COD去除效果。

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  从图2可以看出,生化池进水COD波动较大,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

  图3为生化池NH3-N去除效果。

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  从图3可以看出,生化池进水NH3-N含量波动较大,质量浓度在66.14~112mg/L;而出水NH3-N含量稳定,质量浓度一直为0.05mg/L;NH3-N去除率在99.92%~99.96%。

  生化池可高效去除废水中NH3-N原因是,高效脱氮填料的特殊编织方式,使其在填料本身可形成无数小A2/O工艺,可高效去除废水中NH3-N;高效填料的大比表面积可为微生物提供足够多附着点,增加生化系统中硝化菌、反硝化菌数量,提高生化系统NH3-N去除效果。

  2.3 MBR池COD去除效果

  图4为MBR池的COD去除效果。

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  从图4可以看出,进水COD波动较大,在75~200mg/L,这与进水水质有关。出水COD在8~33mg/L,COD去除率在72%~99%。

  MBR去除污水中COD的原因为,依靠MBR膜池中活性污泥,去除废水中部分可生化降解有机污染物,此部分只占COD去除率30%~40%;依靠MBR池中中空纤维膜过滤截留作用,将大分子有机物污染物及颗粒物质截留在中空纤维膜外,截留后产水经过抽吸泵从膜丝内部抽出,过滤后出水COD大大降低;MBR池中活性炭吸附作用,活性炭可吸附废水中悬浮状有机污染物,降低废水中有机污染物含量。

  2.4 MBR池

  SS去除效果图5为MBR池SS去除效果。

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  从图5可以看出,进水SS的质量浓度在32~48mg/L,出水SS的质量浓度在0.1~0.5mg/L,SS去除率基本在99%左右。GB/T50102-2003要求工业循环中水回用SS的质量浓度≤10mg/L,因此经过MBR处理后出水达到中水回用标准。

  MBR去除污水中SS的原因是,依靠MBR膜池中中空纤维膜的过滤截留作用,可以截留废水中粒径大于5μm颗粒物质,颗粒物质被截留在膜丝表面上以后,可形成二次截留,同时吸附活性炭产生的炭粉,使出水浊度大大降低。

  本系统特点是将MBR中空纤维膜与活性炭运行结合,使废水出水浊度大大降低,系统抗冲击能力增强。在运行过程中MBR膜系统有断丝现象出现,断丝率低于0.3%,出水水质不会有太大波动。

  3、运行成本

  运行成本针对复合型MBR系统,主要包括电费、药剂费及产品费用。

  3.1 工程装机功率

  工程装机功率主要见表1。

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  工艺装机总功率为193.3kW,运行总功率为151.5kW。不同泵每天运行时间不等,根据具体泵实际运行时间计算出电费为0.169元/t(电费按0.7元/(kW·h)计)。

  3.2 药剂费用

  复合型MBR系统需要使用的主要化学药品有质量分数30%的盐酸(2000元/t)和质量分数10%的次氯酸钠(2000元/t)。系统清洗时间和清洗剂如表2所示。

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  综合上述,3种清洗方式计算出药剂费为0.017元/t。

  3.3 设备材料费用

  复合型MBR系统运行一段时间后需要更换MBR中空纤维膜组件、部分模架配件、过滤器滤芯等。其中MBR中空纤维膜组件的更换周期为36个月,保安过滤器滤芯的更换周期为12个月,则设备更换费用为0.46元/t。

  因此,本工程经营成本为0.669元/t。

  4、优势分析

  合型MBR运行方式较常规MBR运行有较大变化。具体对比见表3。

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  5、结论

  采用生物膜法与MBR法结合工艺,形成复合型MBR工艺来处理印染废水,印染废水中COD可从1740mg/L降至8~33mg/L,去除率达90%;NH3-N的质量浓度可从112mg/L降至0.05mg/L,去除率达90%;SS的质量浓度可从48mg/L降至0.5mg/L以下,去除率达99%。

  复合型MBR作为一种较新的印染废水处理系统,其诸多优点而得到广泛研究和应用。印染废水的特点与MBR工艺有着良好的切合点,随着MBR技术研究的发展和印染行业清洁生产的倡导,采用MBR技术处理印染废水将会有良好的应用前景,其对印染行业清洁生产的实现也将作出重要贡献。(来源:苏州苏净环保新材料有限公司,江苏省水处理技术与材料协同创新中心)

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