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新风色织厂污水处理工程实例

来源:印染在线 发布时间:2009年03月25日

1 工程背景 上海新风色织厂主要生产靛蓝纯棉防缩强固呢(俗称“牛仔布”),产品全部外销。为扩大出口创汇,利用外贷资金引进新型剑杆织机和浆染联合机,进行技术改造,形成年产804.69万m牛仔布的新企业,同时建造日处理废水500m3的污水处理设施。于1991年9月起进行培菌和试运转。1992年10月经上海市环境监测中心监测,所有样品100%全部达到或优于上海市工业“废水”排放标准,验收合格投入正常使用。1.1 生产工艺 (1)全厂生产工艺:白纱→整经→浆染→织造→烧毛预缩→检验打包出厂 (2)染色车间生产工艺:白纱盘头→煮炼→染色→水洗→烘干→上浆→烘干→卷绕→送织造车间1.2 染色过程中主要使用的染料及助剂 染料:还原性靛蓝染料 助剂:烧碱、保险粉、渗透剂等1.3 污废水来源及特点1.3.1 生产废水 主要来源于染色车间中浆染机的煮炼和水洗工段,其中染缸下脚以及第一道水洗槽排水浓度较大,含有较多的染料,应浓淡废水分别处理。既利于回收染料,降低生产成本,又便于提高废水处理的质量,减少处理费用。1.3.2 生活污废水 主要来源于厕所、食堂、浴室等,性质同普通生活污水。1.4 总处理水量 按500m3/d设计,其中生产废水450m3/d,生活污废水50m3/d。1.5 处理前水质指标及分析 根据市纺织局化纤公司环境监测站和上海纺织工业环保监测中心室1988年1月25日~31日连续一周同时对该厂进行的水质测定,两单位所得数据还是比较接近的。因此以两单位所测数据的平均值作为处理前的水质指标(见表1),并以此进行工艺设计。 表1 原水水质

样品

CODCr /mg/L

BOD5 /mg/L

SS /mg/L

NH3—N /mg/L

pH

BOD5 /CODCr

1#

2 284.67

1 035

721.5

2.195

10.04

0.453

2#

1 046.33

194.25

95.0

1.375

9.76

0.188

3#

903.4

204.8

116.0

1.155

9.47

0.227

4#

1 350.91

466.83

224.5

1.485

9.77

0.346

5#

690.35

237.13

52.5

1.24

8.92

0.402

6#

1 055.80

458.63

114.0

1.72

9.50

0.434

7#

1 243.70

498.38

123.5

1.64

9.58

0.401

其中1#水样是大扫除时所取水样,浓度偏高。因本工程拟采用染料回收装置,经回收后废水浓度会有较大改善,所以1#水样的水质不予考虑。 从2#~7#水样分析资料来看: (1)多数水样BOD5/CODCr比值为0.35~0.43之间,最不利值为0.188(2#水样)。因此一般来说该废水可生化性还是比较好的,采用以生化为主,辅以气浮的工艺流程是可行的。 (2)2#~7#水样BOD5值均<500mg/L,因此采用好氧工艺是较合理的。 (3)若使出水BOD5≤30mg/L,BOD5去除率需达到93.2%,因此采用延时曝气生化法较合适。 (4)只有当CODCr去除率高达92%时,出水CODCr才能达到上海市的排放标准CODCr≤100mg/L。在整个印染行业这是有一定难度的。1.6 处理后水质指标及分析 根据市环境监测中心1992年10月15日10∶00至10月16日10∶00一昼夜的监测采样,各生产工段设备均处于正常运行状态,生产负荷达到规定要求,以此作为污水处理后的水质指标(见表2)。 表2 处理后水质

排放口

pH

CODCr /mg/L

BOD5 /mg/L

SS /mg/L

色度 /倍

S2- /mg/L

油 /mg/L

NH3—N /mg/L

治理设施 进口

最大值 最小值 平均值

8.70 7.38  

1 562 465 1 112

333 153 273

1 704 1 210 1 474

200 50

67

0.426 0.174 0.303

治理设施 出口

最大值 最小值 平均值

7.92 7.65  

111 81.7 92.1

9.35 1.52 2.99

53 37 45

5 5 5

0.010 0.005 0.006

10.6 7.91 9.04

1.91 0.85 1.48

治理效率 /%

91.7

98.9

96.9

92.5

98.0

出口达标 率/%

100

75

100

100

100

100

从数据结果看,各项指标均达到或优于上海市排放标准(见表3),特别是CODCr平均值<100mg/L,证明这套污水处理设施大体上适合该厂的污水治理,一般运行效果较好。 表3 上海市工业“废水”最高容许排放浓度值

序号

有害物质或项目名称及单位

最高容许排放浓度值

1

pH

6~9

2

CODCr/mg/L

100

3

BOD5/mg/L

30

4

SS/mg/L

200

5

色度/倍

100

6

S2-/mg/L

1

7

NH3—N/mg/L

15

8

油/mg/L

10

2 工艺流程  浓淡废水分别处理,浓废水经超滤回收靛蓝染料后,有机物浓度降低,减

轻后续处理构筑物负荷,提高出水水质。

其中浓废水经超滤后的滤后水排入淡废水调节池;竖流式沉淀池中的泥用泵提升至真空过滤机,注入混凝剂,泥水分离,分离后的泥用车送往厂区煤渣堆场,分离出来的水流回淡废水调节池;竖流式沉淀池中的剩余污泥用泵提升,回流至延时曝气池;气浮池和消毒池分别注入混凝剂与消毒剂。3 主要设备选择和构筑物设计3.1 设计参数3.1.1 设计水量 按厂方提供资料为500m3/d,其中生产废水450m3/d,生活污水50m3/d。3.1.2 设计水质 生产废水:BOD5466.83mg/L,CODCr1 350.91mg/L 生活污水:BOD5200mg/L,CODCr400mg/L 混合废水水质:BOD5=(466.83×450+200×50)/500=440.15mg/L CODCr=(1 350.91×450+400×50)/500  =1255.82mg/L

3.2 调节池 调节池容量按6h平均时废水量计。 长×宽×高=8.2×4.35×3.5≈125m3。 停留时间=125m3/(500m3/d/24h/d)=6h。 为提高污水处理效果,防止大颗粒在池内沉淀,在池底设穿孔布气管,采用24h连续曝气。3.3 延时曝气池 (1)每日去除BOD5量:(440.15mg/L-30mg/L)×500m3/d=205.1kg/d (2)取污泥负荷NS=0.15kgBOD5/(kgMLVSS.d) 混合液污泥浓度MLSS=4g/L 混合液挥发性污泥浓度MLVSS与混合液污泥浓度MLSS的比值为0.7,则混合液挥发性污泥浓度MLVSS=4×0.7=2.8g/L。 容积

负荷率NV=0.15×2.8=0.42kgBOD5/(m3.d) 曝气区容积=205.1/0.42≈488.33m3 取曝气池长39.35m,宽3.1m,深4m 则水力停留时间=(39.35m×3.1m×4m)/(500m3/d/24h/d)≈23.42h (3)按每去除1kgBOD5耗氧1.8kg计算 则耗氧量=205.1×1.8=369.18kgO2/d 按氧利用率5%,污水清水氧传递速率比值0.7,空气含O2量21%计算 则供气量=369.18/(5%×0.7×21%×24×60)≈34.88m3/min 选用4台10m3/min罗茨风机,最大负荷时全部工作。采用穿孔管鼓风曝气。3.4 沉淀池 采用竖流式沉淀池保证曝气池活性污泥回流的需要。 取沉淀时间1h,沉淀池表面负荷3m3/(m2.d),污水在沉淀区的上升流速0.000 83m/s,中心管流速0.3m/s。3.5 气浮池 反应时间10min,泥水分离时间1h,溶气水量10.4m3/h(50%回流)。用水力喷射器吸气以减小噪声。水在溶气罐中停留3min。3.6 污泥脱水 按0.3kg干泥/去除1kg BOD5计算: 205.1×0.3=61.53kg干污泥 折合成含水98%的污泥量: 61.53/0.02≈3 076.5L/d 选用绕带式转鼓真空过滤机2台。3.7 超滤 由中国纺织大学纺化系膜分离科研组对废水进行膜分离可行性试验,并选定膜的种类。采用丙烯腈-聚氯乙烯(PAN-PVC)膜。超滤器为外压膜管式。 从图1可以看出,随着时间的延长,废水通量的下降速度较平缓,平均通量为60L/(m2.h),选用该膜是较好的。

从图2可以看出,对染料的截留率达99%~100%,选用该膜是合适的。

由图3可知,废水的平均通量随压力的增加而加大,另外,经试验得知操作压力对截留率几乎没有影响,即R=99%~100%。实际操作压力可根据需要,在0.2~0.4MPa范围内选择。 由图4可知,在相同的操作压力下,废水的平均通量随着温度的增加而增加。因PAN-PVC膜可耐温60~80℃,所以实际使用温度可自行选择。同样,经试验得知,操作温度对截留率几乎没有影响,即R=99%~100%。4 处理成本与厂改造前后污水处理水质对比4.1 处理成本 取1992年7~9月的数据(见表4)。 表4 1992年7~9月处理成本

月份

7

8

9

处理水量/m3

13426

16815

11190.6

能 源 消 耗

用水量/m3

770

900

900

费用/元

277.2

360

360

用电量/(kW.h)

22980

18580

20300

费用/元

6894

7432

8120

混凝剂

费用/元

2000

2000

2000

试剂

费用/元

300

1871.98

2990

设备折旧/元

3700

3700

3700

人员工资/元

1450

1450

1450

处理费用/元/m3

1.08

0.99

1.66

由于原材料涨价及一些小整改较多,使得处理成本上升,待稳定后会降低一些。同时染料回收工作还未开展,其效益没能体现。若将染料回收后用于生产,污水处理费用将大幅度下降,甚至转为赢利。4.2 厂改造前后污水处理水质对比(见表5) 从表5的数据可以看出,改造后的污水处理水质明显优于改造前,达到甚至超过预期的设计效果。 表5 改造前后污水处理水质对比

项目

改造前

改造后

标准

CODCr

进水/mg/L 出水/mg/L 达标/%

1 361 155 88.6

1 112 92.1 91.7

<100mg/L

BOD5

进水/mg/L 出水/mg/L 达标/%

243 14.5 94

273 2.99 98.9

<30mg/L

色度

进水/mg/L 出水/mg/L 达标/%

331 91.25 72

200 5 93.5

<100倍

采用工艺

生物接触 氧化法

延时曝气法

设计水量/m3/d

150

500

5 调试、运行中发现的问题 (1)该工程于1991年8月竣工,9月中旬正式投入试车运行。采用生产废水直接培菌。由于曝气池上清液不能排入下水道,只能进入调节池,在较长时间内污泥体积提不高,延长培菌周期。 (2)1991年12月厂方根据客户要求加工一批黑色牛仔布,由于技术部门未将改变染色品种这一信息及时反馈给环保部门,没能事先采取预防手段,致使大量硫化黑生产污水涌入,破坏原污水菌相,使污水处理工作示能正常进行,造成第二次培菌。 (3)染料回收由于原设计水泵流量、扬程与实际安装的超滤器不匹配,使超滤设施无法正常启动。再加上回收下来染料的生产可用性试验还未完成,还没找出最佳浓度值,因此一方面未能将染料回收,降低成本;另一方面又增加了设施的运转负荷,增加了治理难度,不利于生产的进一步发展。 (4)立式泥浆泵腐蚀严重,给检修带来很大麻烦。拟将调节池、沉淀池的立式泥浆泵改成移动泵或不锈钢泵。 (5)由于污水的腐蚀性,自动液位控泵装置大多损坏,应采取其它措施加以更换。


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