【工程實(shí)例】噴水織造廢水的中水回用工程案例

　紡織行業(yè)作為我國傳統優(yōu)勢行業(yè)，自20世紀90年代以來(lái)已獲得了迅猛發(fā)展。但是紡織工業(yè)的環(huán)保和能耗問(wèn)題始終沒(méi)有得到有效解決。據統計，2013年我國紡織工業(yè)年排放污水21.5億t左右，位居工業(yè)排水量的第3位。隨著(zhù)工藝的發(fā)展和新型紡織助劑的不斷開(kāi)發(fā)利用，紡織廢水的處理難度也在不斷增加。紡織廢水具有水量大、成分復雜、難以生物降解等特點(diǎn)，直接排放將嚴重破壞水體、土壤及其生態(tài)系統。噴水織機是紡織機械中近年來(lái)發(fā)展最快的無(wú)梭織機，它具有產(chǎn)量高、質(zhì)量好、織造費用低的優(yōu)點(diǎn)，但是需要消耗大量新鮮水源，而隨著(zhù)水源水的日益緊張和水費的不斷攀升，紡織行業(yè)污水的回用與企業(yè)的生存和發(fā)展利益攸關(guān)。因此紡織廢水的中水回用勢在必行。

淄博岜山織造有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)岜山公司）成立于1997年，坐落于淄博市博山經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區，其擁有日本津田駒噴水織機4 000臺，年產(chǎn)布料近5億m。

岜山公司十分重視廢水的處理和回用，于1998年建成了織造一分廠(chǎng)的污水處理車(chē)間。2010年，為了響應落實(shí)國家環(huán)保政策，對原有的工藝進(jìn)行了改擴建，設計處理量為3 000 m3，占地面積約1 200 m2，工程投資約380萬(wàn)，污水回用率可以達到80%。

岜山織造公司一分廠(chǎng)噴水織機日用水量約3 m3/臺，產(chǎn)生的污水總量為2 400 m3/d，污水屬于中度污染水質(zhì)。噴水織機用水大約有8%~10%的水被織物帶走，3%~5%蒸發(fā)到空氣中，其余的85%~89%流入污水處理車(chē)間。污水中的主要污染物有廢紗頭、化學(xué)漿料（聚丙烯酸酯類(lèi)）、紡織油劑等，水質(zhì)情況如表 1所示，紡織企業(yè)污水排放需達到《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》（GB 4287—2012）標準。

表 1 噴水織機污水水質(zhì)

污水經(jīng)過(guò)污水處理車(chē)間處理后，重新回到生產(chǎn)車(chē)間供噴水織機使用。噴水織機對用水指標有嚴格要求，若超標可能會(huì )導致噴水織機不能正常工作，從而影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，參考日本津田駒噴水織機說(shuō)明書(shū)可知其用水要求為COD≤30 mg/L，硬度≤60 mg/L，電導率≤850μS/cm。

結合岜山公司污水的水質(zhì)、水量特點(diǎn)，采用絮凝氣浮+深層過(guò)濾+鈉離子交換+電滲析為主的組合工藝對該污水進(jìn)行處理，工藝流程如圖 1所示。

圖 1 噴水織造廢水中水回用工藝流程

（1）格柵。由于織造廢水中含有廢棄紗頭等較粗大的漂浮物，所以設置細格柵一道，防止堵塞和纏繞水泵機組、曝氣器、管道閥門(mén)和進(jìn)水水口，保證污水處理設施正常運行。

（2）調節池。織造過(guò)程產(chǎn)生的廢水水質(zhì)波動(dòng)幅度比較大，為均勻水質(zhì)、存盈補缺，設置1座調節池將不同時(shí)間排出的高濃度廢水（上漿廢液）和低濃度廢水（引緯廢水）混合均勻，使后續的處理設備不受廢水的高峰流量或濃度變化的影響。

為了防止調節池中懸浮物沉積，設置2臺羅茨風(fēng)機對調節池進(jìn)行曝氣，風(fēng)機曝氣量約為0.010~0.015 m3/（min·m2）。

（3）氣浮。由于廢水中含有大量懸浮物，需要對廢水進(jìn)行氣浮預處理，該氣浮系統包括1臺DAF-新型溶氣氣浮機。氣浮池配備有W-1.0/7型空氣壓縮機，該空壓機排氣量為1 m3/min，電機功率為6.8kW。該氣浮池采用加壓溶氣氣浮法，部分經(jīng)氣浮裝置處理過(guò)的清水回流至溶氣罐進(jìn)行溶氣，空氣和水在溶氣罐內進(jìn)行充分混合、溶解，從布水器上的微氣泡釋放器氣孔釋放出大量氣泡黏附水中油類(lèi)和懸浮物質(zhì)溢出水面，形成的浮渣隨刮板排入浮渣槽，隨后經(jīng)過(guò)板框壓濾機壓實(shí)后外運處理。

廢水中含有大量油劑和脫落的漿料等，其主要成分是高級的脂肪鏈烴的醇類(lèi)、酯類(lèi)、醚類(lèi)等化合物，以及它們的水解衍生物。它們容易在水中形成穩定的體系，難以上浮，添加固體絮凝劑聚合氯化鋁通過(guò)吸附架橋、網(wǎng)捕、壓縮雙電子層作用使它們耦合形成絡(luò )合物絮狀體，達到從水中分離的目的。氣浮池設自動(dòng)溶藥加藥機1臺，設計溶藥量800 L/h，每天投加聚合氯化鋁約100 kg。

氣浮池設1臺臭氧發(fā)生器，目的是降解因噴水織造廢水長(cháng)時(shí)間循環(huán)累積的難降解有機物，它們通常是COD超標的主要致因。在氣浮池中利用臭氧的強氧化性，不僅能降低水中的COD，還能起到消毒滅菌和脫色的作用。

（4）過(guò)濾。為了防止水中殘余有機物和余氯對后續離子交換樹(shù)脂造成污染，所以氣浮池出水必須進(jìn)入連續過(guò)濾系統進(jìn)一步處理。

連續過(guò)濾系統包括兩臺并聯(lián)的QGXL型高效纖維過(guò)濾器，纖維過(guò)濾器可以將水中細小的顆粒雜質(zhì)截留下來(lái)，從而使水得到進(jìn)一步的澄清和凈化。

高效纖維過(guò)濾器出水進(jìn)入兩臺并聯(lián)的活性炭過(guò)濾器中，活性炭過(guò)濾器可以吸附余氯，從而有效保證后續水處理脫鹽系統的使用壽命，同時(shí)還吸附小分子有機物等污染物質(zhì)，對水中的COD、NH3-N、異味、膠體、重金屬離子有很明顯的去除作用。

活性炭出水進(jìn)入到并聯(lián)的4臺機械過(guò)濾器中，機械過(guò)濾器的濾料為石英砂，它可以有效截留水中的懸浮物、有機物、膠質(zhì)顆粒、微生物、氯及部分重金屬離子等，使后續的離子交換樹(shù)脂免受污染，保證其工作容量。

（5）鈉機。噴水織機用水對硬度的要求非常嚴格，水的硬度過(guò)高容易導致噴嘴中形成水垢而造成引緯不良，并使剪緯器發(fā)生故障。機械過(guò)濾器出水進(jìn)入到4臺并聯(lián)的鈉機當中，鈉離子交換樹(shù)脂中的鈉離子與水中的鈣、鎂離子進(jìn)行交換，從而降低水的硬度。

（6）電滲析裝置。噴水織機用水的電導率不可以超過(guò)850μS/cm，電導率超標容易影響噴水織機正常工作，鈉機出水進(jìn)入到電滲析裝置中，該裝置在外加直流電場(chǎng)的作用下利用離子交換膜的選擇透過(guò)性，使水中大部分離子遷移到濃水中去，從而達到使水淡化的目的。電滲析裝置每隔1個(gè)月要用3%的鹽酸溶液進(jìn)行酸洗，防止內部結垢導致脫鹽率下降或流量減小而引起嚴重堵塞。

主要構筑物見(jiàn)表 2。

表 2 構筑物設計參數

該工藝流程實(shí)際運行效果良好。筆者分別對處理流程中各個(gè)工段的出水進(jìn)行檢測取樣，結果見(jiàn)表 3。

表 3 各工段的處理效果

從表 3可以看出：

（1）廢水經(jīng)過(guò)混凝氣浮處理后，水質(zhì)有明顯的改善，COD、氨氮的去除率分別為70.9%、87.3%，油類(lèi)的去除率也達到了90.6%。氣浮池通過(guò)壓縮空氣產(chǎn)生大量的小氣泡，小氣泡與廢水中密度接近水的固體和液態(tài)污染物黏附，形成密度小于水的氣浮體，氣浮體在浮力的作用下上浮至水面形成浮渣進(jìn)行固液分離。相比傳統的絮凝沉淀工藝，混凝氣浮工藝具有運行穩定、除污效果好、藥耗低等優(yōu)點(diǎn)。

（2）過(guò)濾是除鹽和軟化前的最后一道工序，過(guò)濾效果的好壞不僅影響到除鹽和軟化的效果，而且直接影響離子交換樹(shù)脂的工作容量和使用壽命。因此過(guò)濾段采用了纖維過(guò)濾—活性炭過(guò)濾—機械過(guò)濾串聯(lián)的方式，有效保證了后續工段的正常運行，并且進(jìn)一步降低了回用水的COD、NH4-N等指標。

（3）污水再經(jīng)過(guò)鈉機、電滲析處理后，COD、硬度、電導率已能滿(mǎn)足噴水織機的用水標準。電滲析是在直流電場(chǎng)的作用下，利用離子交換膜的選擇透過(guò)性，離子透過(guò)離子交換膜定向遷移，從水溶液中遷移出來(lái)，從而實(shí)現溶液的除鹽、淡化目的。雖然反滲透也可以達到這個(gè)效果，但是考慮其設備投資和維護費用比較高，而且需要高壓泵加壓，操作相對繁瑣，相比之下電滲析更加適合噴水織造廢水的脫鹽處理。

污水處理系統日常運行費由人工費、藥劑費、電費構成。污水處理系統配置運行人員15人，每人每月工資、福利等費用為2 500元，折合1 232.8元/d；每天耗電4 200 kW·h，電費為0.95元/（kW·h），電耗成本為3 990元/d；處理水量2 400 m3/d，藥劑成本為416元/d，則廢水的總運行費用為2.75元/m3。

每天回用水為2 000 m3，節約了生產(chǎn)用水水量。淄博市工業(yè)用水水價(jià)為4.05元/m3，則相應每年節約費用為89.8萬(wàn)元（扣除其運行成本，1年按365 d計）。

（1）采用絮凝氣浮+深層過(guò)濾+鈉離子交換+電滲析工藝處理噴水織造廢水，運行效果良好，出水達到《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》（GB 4287—2012）的要求。

（2）主要的COD、NH4-N、SS、油類(lèi)的去除是在絮凝氣浮工段，去除率分別為70.9%、87.3%、86.7%、90.6%。硬度的降低主要是鈉機工段，鈉機工段的進(jìn)水硬度為51.2 mg/L，出水硬度降低到5.3 mg/L，該工段對硬度的去除率達到89.6%。電導率的降低主要是在電滲析工段，電滲析工段出水的電導率相比電滲析工段的進(jìn)水電導率下降了74.9%。

（3）回用水中硬度小于60 mg/L、電導率小于850μS/cm、COD≤30 mg/L，可以滿(mǎn)足噴水織造用水要求。

（4）該中水回用工程日處理水量為2 400 m3左右，每年可節約水費89.8萬(wàn)元，由此可見(jiàn)，該中水回用工程不僅具有良好的環(huán)保效益，而且具有良好的經(jīng)濟效益，符合企業(yè)的可持續發(fā)展觀(guān)，可以為織造廢水的處理提供參考。