喷水织造废水的中水回用工程案例

徐正启，陈小光，柳建设，仰林，张瑞云，马颜雪，李毓陵，吕迎智，孙正



工程实例

喷水织造废水的中水回用工程案例

徐正启1，陈小光1，柳建设1，仰林2，张瑞云2，马颜雪2，李毓陵2，吕迎智3，孙正3

纺织行业作为我国传统优势行业，自20世纪90年代以来已获得了迅猛发展。但是纺织工业的环保和能耗问题始终没有得到有效解决。据统计，2013年我国纺织工业年排放污水21.5亿t左右，位居工业排水量的第3位〔1〕。随着工艺的发展和新型纺织助剂的不断开发利用，纺织废水的处理难度也在不断增加。纺织废水具有水量大、成分复杂、难以生物降解等特点〔2〕，直接排放将严重破坏水体、土壤及其生态系统。喷水织机是纺织机械中近年来发展最快的无梭织机，它具有产量高、质量好、织造费用低的优点，但是需要消耗大量新鲜水源〔3〕，而随着水源水的日益紧张和水费的不断攀升，纺织行业污水的回用与企业的生存和发展利益攸关。因此纺织废水的中水回用势在必行。

1　工程概况

1.1企业简介

淄博岜山织造有限公司（以下简称岜山公司）成立于1997年，坐落于淄博市博山经济技术开发区，其拥有日本津田驹喷水织机4 000台，年产布料近5亿m。

岜山公司十分重视废水的处理和回用，于1998年建成了织造一分厂的污水处理车间。2010年，为了响应落实国家环保政策，对原有的工艺进行了改扩建，设计处理量为3 000m3，占地面积约1 200m2，工程投资约380万，污水回用率可以达到80%。

1.2水质水量

岜山织造公司一分厂喷水织机日用水量约3 m3/台，产生的污水总量为2 400m3/d，污水属于中度污染水质。喷水织机用水大约有8%～10%的水被织物带走，3%～5%蒸发到空气中，其余的85%～89%流入污水处理车间〔4〕。污水中的主要污染物有废纱头、化学浆料（聚丙烯酸酯类）、纺织油剂等，水质情况如表1所示，纺织企业污水排放需达到《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB 4287—2012）标准。

表1　喷水织机污水水质

污水经过污水处理车间处理后，重新回到生产车间供喷水织机使用。喷水织机对用水指标有严格要求，若超标可能会导致喷水织机不能正常工作，从而影响产品的产量和质量〔5-6〕，参考日本津田驹喷水织机说明书可知其用水要求为COD≤30mg/L，硬度≤60mg/L，电导率≤850μS/cm。

2　工艺流程及主体设备设施

2.1工艺流程

结合岜山公司污水的水质、水量特点，采用絮凝气浮+深层过滤+钠离子交换+电渗析为主的组合工艺对该污水进行处理，工艺流程如图1所示。

图1　喷水织造废水中水回用工艺流程

（1）格栅。由于织造废水中含有废弃纱头等较粗大的漂浮物，所以设置细格栅一道，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门和进水水口，保证污水处理设施正常运行。

（2）调节池。织造过程产生的废水水质波动幅度比较大，为均匀水质、存盈补缺，设置1座调节池将不同时间排出的高浓度废水（上浆废液）和低浓度废水（引纬废水）混合均匀，使后续的处理设备不受废水的高峰流量或浓度变化的影响。

为了防止调节池中悬浮物沉积，设置2台罗茨风机对调节池进行曝气，风机曝气量约为0.010～0.015m3/（min·m2）。

（3）气浮。由于废水中含有大量悬浮物，需要对废水进行气浮预处理，该气浮系统包括1台DAF-新型溶气气浮机。气浮池配备有W-1.0/7型空气压缩机，该空压机排气量为1m3/min，电机功率为6.8 kW。该气浮池采用加压溶气气浮法，部分经气浮装置处理过的清水回流至溶气罐进行溶气，空气和水在溶气罐内进行充分混合、溶解，从布水器上的微气泡释放器气孔释放出大量气泡黏附水中油类和悬浮物质溢出水面，形成的浮渣随刮板排入浮渣槽，随后经过板框压滤机压实后外运处理。

废水中含有大量油剂和脱落的浆料等，其主要成分是高级的脂肪链烃的醇类、酯类、醚类等化合物，以及它们的水解衍生物。它们容易在水中形成稳定的体系，难以上浮，添加固体絮凝剂聚合氯化铝通过吸附架桥、网捕、压缩双电子层作用使它们耦合形成络合物絮状体，达到从水中分离的目的。气浮池设自动溶药加药机1台，设计溶药量800 L/h，每天投加聚合氯化铝约100 kg。

气浮池设1台臭氧发生器，目的是降解因喷水织造废水长时间循环累积的难降解有机物，它们通常是COD超标的主要致因。在气浮池中利用臭氧的强氧化性，不仅能降低水中的COD，还能起到消毒灭菌和脱色的作用。

（4）过滤。为了防止水中残余有机物和余氯对后续离子交换树脂造成污染，所以气浮池出水必须进入连续过滤系统进一步处理。

连续过滤系统包括两台并联的QGXL型高效纤维过滤器，纤维过滤器可以将水中细小的颗粒杂质截留下来，从而使水得到进一步的澄清和净化。

高效纤维过滤器出水进入两台并联的活性炭过滤器中，活性炭过滤器可以吸附余氯，从而有效保证后续水处理脱盐系统的使用寿命，同时还吸附小分子有机物等污染物质，对水中的COD、NH3-N、异味、胶体、重金属离子有很明显的去除作用〔6〕。

活性炭出水进入到并联的4台机械过滤器中，机械过滤器的滤料为石英砂，它可以有效截留水中的悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氯及部分重金属离子等，使后续的离子交换树脂免受污染，保证其工作容量。

（5）钠机。喷水织机用水对硬度的要求非常严格，水的硬度过高容易导致喷嘴中形成水垢而造成引纬不良，并使剪纬器发生故障。机械过滤器出水进入到4台并联的钠机当中，钠离子交换树脂中的钠离子与水中的钙、镁离子进行交换，从而降低水的硬度。

（6）电渗析装置。喷水织机用水的电导率不可以超过850μS/cm，电导率超标容易影响喷水织机正常工作，钠机出水进入到电渗析装置中，该装置在外加直流电场的作用下利用离子交换膜的选择透过性，使水中大部分离子迁移到浓水中去，从而达到使水淡化的目的。电渗析装置每隔1个月要用3%的盐酸溶液进行酸洗，防止内部结垢导致脱盐率下降或流量减小而引起严重堵塞。

2.2主要构筑物参数

主要构筑物见表2。

表2　构筑物设计参数

3　主要工艺单元效能分析

该工艺流程实际运行效果良好。笔者分别对处理流程中各个工段的出水进行检测取样，结果见表3。

从表3可以看出：

（1）废水经过混凝气浮处理后，水质有明显的改善，COD、氨氮的去除率分别为70.9%、87.3%，油类的去除率也达到了90.6%。气浮池通过压缩空气产生大量的小气泡，小气泡与废水中密度接近水的固体和液态污染物黏附，形成密度小于水的气浮体，气浮体在浮力的作用下上浮至水面形成浮渣进行固液分离〔7〕。相比传统的絮凝沉淀工艺，混凝气浮工艺具有运行稳定、除污效果好、药耗低等优点〔8〕。

（2）过滤是除盐和软化前的最后一道工序，过滤效果的好坏不仅影响到除盐和软化的效果，而且直接影响离子交换树脂的工作容量和使用寿命。因此过滤段采用了纤维过滤—活性炭过滤—机械过滤串联的方式，有效保证了后续工段的正常运行，并且进一步降低了回用水的COD、NH4-N等指标〔9-10〕。

（3）污水再经过钠机、电渗析处理后，COD、硬度、电导率已能满足喷水织机的用水标准。电渗析是在直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，离子透过离子交换膜定向迁移，从水溶液中迁移出来，从而实现溶液的除盐、淡化目的〔11〕。虽然反渗透也可以达到这个效果，但是考虑其设备投资和维护费用比较高，而且需要高压泵加压，操作相对繁琐，相比之下电渗析更加适合喷水织造废水的脱盐处理。

表3　各工段的处理效果

4　主要的经济技术指标

污水处理系统日常运行费由人工费、药剂费、电费构成。污水处理系统配置运行人员15人，每人每月工资、福利等费用为2 500元，折合1 232.8元/d；每天耗电4 200 kW·h，电费为0.95元/（kW·h），电耗成本为3 990元/d；处理水量2 400m3/d，药剂成本为416元/d，则废水的总运行费用为2.75元/m3。

每天回用水为2000m3，节约了生产用水水量。淄博市工业用水水价为4.05元/m3，则相应每年节约费用为89.8万元（扣除其运行成本，1年按365 d计）。

5　结论

（1）采用絮凝气浮+深层过滤+钠离子交换+电

（1.东华大学环境科学与工程学院，国家环境保护纺织工业污染防治工程技术中心，上海201620；2.东华大学纺织学院，上海201620；3.淄博岜山集团织造有限公司，山东淄博255000）

介绍了喷水织造废水的中水回用工程，该工程采用了絮凝气浮+深层过滤+钠离子交换+电渗析为主体的工艺，阐述了各处理阶段的设计、运行参数和经济技术指标等，设计处理规模为3 000m3/d。实践证明，喷水织造废水经过该工艺处理后，出水COD≤30mg/L、硬度≤60mg/L、电导率≤850μS/cm，可以满足喷水织机的用水要求。该工程可为大型喷水织造企业回用污水厂的设计、建造和运行提供参考。

织造废水；中水回用；絮凝气浮；电渗析；钠离子交换

Case study on the projectof reclaimed water reuse of water-jetweaving wastewater

Xu Zhengqi1，ChenXiaoguang1，Liu Jianshe1，YangLin2，ZhangRuiyun2，MaYanxue2，LiYüling2，LüYingzhi3，Sun Zheng3
（1.State EnvironmentalProtection Engineering Center for Pollution Treatmentand Control in Textile Industry，College of EnvironmentalScienceand Engineering，Donghua University，Shanghai201620，China；2.Collegeof Textile，Donghua University，Shanghai201620，China；3.BashanWeaving Group Co.，Ltd.，Zibo 255000，China）

The projectof reclaimedwater reuseofwater-jetweavingwastewater is introduced.The flocculation flotation+deep bed filtration+sodium ion exchanger+electrodialysisprocesshasbeen used as themain partof thisproject. Thedesign，operation parameters，economic-technicalindexes，etc.inevery treatmentstageareexpounded.Itisknown that the designed treatment capacity is 3 000m3/d.The practice proves that after the water-jetweaving wastewater hasbeen treated by thisprocess，theeffluentCOD is≤30mg/L，hardness≤60mg/L，and conductivity≤850μS/cm，meeting the requirements for the water used in water-jetweavingmachines.This project can provide references for the design，construction and operation ofwastewater reuse plants in large-scalewater-jetweavingenterprises.

water-jetweavingwastewater；reclaimed water reuse；flocculation floatation；electrodialysis；sodium ion exchange

X703

A

1005-829X（2016）07-0097-04

国家自然科学基金青年科学基金项目（51208087）