“UBF-BAF-气浮-U...附-RO”工艺处理印染废水_朱绍东.pdf

2023年第 43卷第 1期化工环保ENVIRONMENTAL PROTECTION OF CHEMICAL INDUSTRY137技 术 应 用“UBFBAF气浮UF树脂吸附RO”工艺处理印染废水朱绍东1，周 丰2，3，石洪雁2，3，王俊琪2，3，鲁明元2，3，蔡建国2，3（1.浙江省绍兴生态环境监测中心，浙江 绍兴 312099；2.江苏海普功能材料有限公司，江苏 苏州 215000；3.苏州市吸附与催化功能纳米材料工程技术研究中心，江苏 苏州 215000）摘要 采用“复合式厌氧流化床反应器（UBF）曝气生物滤池（BAF）气浮超滤（UF）树脂吸附反渗透（RO）”工艺对低浓度印染废水进行深度处理，通过60 d的现场试验重点考察了树脂吸附对RO产水率、产水水质以及浓水水质的影响。试验结果表明：低浓度印染废水经该工艺处理后，RO产水COD30 mg/L、产水率为75%80%，满足中水回用要求；RO浓水COD150 mg/L、色度50倍、SS约为35 mg/L，符合纳管排放标准；系统稳定运行期间，平均处理成本为5.11元/t，扣除中水回用节约的用水费用后，综合处理成本仅1.36元/t。关键词 印染废水；中水回用；树脂吸附；产水率 中图分类号 X791 文献标志码 A 文章编号 1006-1878（2023）01-0137-05 DOI 10.3969/j.issn.1006-1878.2023.01.021Treatment of dyeing wastewater by combination process of“UBF-BAF-floatation-UF-resin adsorption-RO”ZHU Shaodong1，ZHOU Feng2，3，SHI Hongyan2，3，WANG Jungqi2，3，LU Mingyuan2，3，CAI Jianguo2，3（1.Zhejiang Shaoxing Ecological and Environmental Monitoring Center，Shaoxing 312099，China；2.Jiangsu Helper Functional Materials Co.Ltd.，Suzhou 215000，China；3.Suzhou Research Center of AdsorptionCatalytic Functional Nano Materials Engineering Technology，Suzhou 215000，China）Abstract：The process of“UBF-BAF-floatation-UF-resin adsorption-RO”is used for advanced treatment of low concentration dyeing wastewater.The effects of resin adsorption on water production rate，permeate water quality and concentrated water quality of RO stage were investigated through 60 d on-site test.The results show that：with this process，the COD of RO permeate water is less than 30 mg/L and the water production rate is 75%-80%，which meet the the requirements for reclaimed water reuse；the COD of RO concentrated water is less than 150 mg/L，the chroma is less than 50 times，and the SS is about 35 mg/L，which meet the influent standard for municipal sewage treatment；during stable operation of the system，the average cost of water treatment is 5.11 yuan/t.After deducting the water cost saved by reclaimed water reuse，the comprehensive treatment cost is only 1.36 yuan/t.Key words：dyeing wastewater；reclaimed water reuse；resin adsorption；water production rate 收稿日期 2022-03-18；修订日期 2022-11-04。作者简介 朱绍东（1971），男，浙江省绍兴市人，学士，高级工程师，电话 13819589091，电邮 HB。通讯作者：蔡建国，电话 17712638289，电邮 。印染废水是纺织工业的主要污染源。印染企业每加工100 m 的织物就会产生35 t 的废水1。印染废水成分复杂、色度高、盐分大、可生化性差，是典型的难处理工业废水。因此，印染废水的高效处理和回用是印染企业迫切需要解决的技术难题2。研究表明，印染废水经反渗透（RO）处理后能够回用到生产的各个工序，且一般回用率可达50%70%3-4，不但可以减少废水的排放量，而且有利于提升印染行业的发展潜力，因此，超滤反1382023年第 43卷化工环保ENVIRONMENTAL PROTECTION OF CHEMICAL INDUSTRY渗透（双膜工艺）是当前印染废水深度处理的主流工艺之一5。然而，在传统双膜工艺处理印染废水的过程中，一方面超滤（UF）系统对于溶解性小分子有机物的去除能力有限，双膜系统在长期运行后，RO膜组件上累积的有机污染物不断增多，导致RO膜组件污染严重、自清洗频率增加、膜通量降级、产水率下降；另一方面，所产生的RO浓水具有高COD、高盐和高色度的特点，同样面临诸多处理难题610。本研究在传统双膜工艺处理印染废水的基础上增加树脂吸附工艺，以期组合后的新工艺能够减少膜污染、提高RO产水率、改善RO产水和浓水水质、稳定系统运行。1 试验部分1.1 废水水质试验废水为江苏省苏州市吴江区某印染企业的低浓度印染废水，水质见表1。表1 进水水质pHCOD/（mgL-1）BOD5/（mgL-1）氨氮/（mgL-1）SS/（mgL-1）色度/倍691 500500505003001.2 工艺流程苏州市吴江区某印染企业主营棉、麻、天丝、涤和弹力布等各种混纺及交织类面料的加工和销售。企业原有废水处理工艺为：复合式厌氧流化床反应器（UBF）曝气生物滤池（BAF）沉淀池，设计处理规模为2 000 t/d。现企业拟对废水处理系统进行改造，在原有工艺基础上，加入“气浮UF树脂吸附RO”组合系统，具体工艺流程见图1（PAC为聚合氯化铝，PAM为聚丙烯酰胺）。改造后，该企业1 500 t/d的低浓度印染废水经处理后回用，回用率大于60%，剩余未能回用部分满足纳管排放要求。1.3 主要工艺参数超滤膜采用陶氏CR-100，TFC，72支。固定床树脂吸附塔（1 600 mm3 500 mm）三台为一组，共两组，每组采用两用一脱的形式运行，塔内填充高分子吸附剂，吸附剂的比表面积为1 000 m2/g，单塔填充量为6.5 m3。反渗透膜采用陶氏BW30-400/34i型，脱盐率为99.5%，最高操作压力为4.1 MPa，78支。集水池废水调节池UBFBAF污泥回流气浮池集水池多介质过滤器UF装置中水池树脂吸附塔树脂再生液处理池中水池RO装置回用水池再生碱液RO浓水纳管排放 印染废水NaClO混凝沉淀池PAC,PAMPAC,PAM回用生产图1 低浓度印染废水处理工艺流程示意1.4 分析方法COD、BOD5、氨氮、SS、色度分别采用快速消解分光光度法、纳氏试剂分光光度法、重量法和比色法进行检测11；RO进出水压力、进出水电导率等通过在线设备实时监测。2 结果与讨论2.1 UBFBAF生化单元的处理效果印染废水经生化处理后，出水COD、色度和SS的去除情况见图2。由图2可见：在进水COD 为139第1期1 5001 653 mg/L、BOD5/COD约为0.3、UBF水力停留时间为1.6 d、BAF水力停留时间为1.2 d的条件下，印染废水经UBFBAF处理后，出水COD稳定在200 mg/L左右，COD去除率大于85%；出水SS在80150 mg/L左右，去除率可达80%；色度去除率较低，为50%60%，这是因为印染废水中所含的有色染料难以被微生物分解利用12-13。由图2还可看出：在运行期间，尽管进水水质波动较大，但出水水质比较稳定，表明UBFBAF生化单元具备一定的抗冲击能力。2.2 气浮处理效果及其对UF产水的影响生化出水经气浮处理后，色度和SS的去除情况见图3。由图3可见：在气浮池水力停留时间为1.3 h、溶气压力为0.3 MPa、回流比为20%的条件下，在15 d期间，气浮池内不添加任何药剂，此时SS和色度的去除效果均不理想，其中SS去除率小于20%，色度去除率仅为10%；615 d期间，在气浮池内同步投加混凝剂PAC和絮凝剂PAM，其中PAC的加入量为200 mg/L，PAM的加入量为8 mg/L，气浮出水的SS和色度得到显著改善，SS去除率接近90%，色度去除率稳定在60%左右；1625 d期间，调整PAC和PAM的加入量分别为150 mg/L和2 mg/L，气浮出水中SS和色度的去除率明显下降，SS去除率为60%，色度的去除率约为58%。21345678910运行时间/dCOD/(mgL-1)200400100200300SS/(mgL-1)色度/倍进水CODBAF出水COD进水SSBAF出水SS进水色度BAF出水色度400500600400350300250200150100506008001 0001 2001 4001 6001 8002 000图2 UBFBAF生化单元对印染废水中COD、色度和SS的去除效果系到UF的产水水质和稳定运行。图4为UF单元产水SS、色度和产水率随运行时间的变化，由图4可见：在15 d期间，气浮池内部未投加药剂时，UF产水率较高，为95%左右，产水SS为35 mg/L左右，色度75倍；在615 d期间，当气浮池内PAC和PAM的加入量分别为200 mg/L和8 mg/L时，随着运行时间的延长，UF产水率由90%95%逐渐降低至85%左右，进水压力由0.05 MPa提升至0.17 MPa，且UF单元经常规反冲洗后，膜通量难以恢复至正常水平，这是因为随着运行时间的增长，气浮出水中残留的PAM不断在膜表面累积，造成膜孔道堵塞，影响UF单元正常运行；在1625 d期间，当气浮池内PAC和PAM的加入量分别降低至150 mg/L和2 mg/L时，UF单元进水压力明显降低，为0.06 MPa左右，产水率上升至90%95%。由图4还可以看出：在625 d期间，尽管气浮池内PAC和PAM的加入量有变化，但UF单元的产水SS、色度变化并不大，其中SS30 mg/L，色度80倍，能够满足RO单元的进水要求。2.3 树脂吸附效果及其对RO产水和浓水的影响图5为树脂吸附单元启动前后，RO产水和浓水水质的变化。由图5可见：在运行时间为1625 d期间，树脂吸附单元未启动，UF出水经中水池直接进入RO单元进行回用处理，在UF出水COD为160 mg/L的条件下，RO产水COD50 mg/L，RO浓水COD为450500 mg/L、色度200倍；1621 d期间，RO产水率基本稳定在65%左右，51913172125运行时间/d去除率/%0SS色度20406080100图3 气浮对印染废水中SS和色度的去除效果气浮