上海新风色织厂污水处理工程的设计

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上海新风色织厂污水处理工程的设计 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

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

[table=377]

　　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 　　

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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。

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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。

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图1

　　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。

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图2

　　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。

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图3

　　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%。

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图4

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。