紡織工廠污水處理方案一、項(xiàng)目背景與水質(zhì)特征某園區(qū)集中了染整、印花、后整理等全流程紡織企業(yè)，日排放廢水18000m3，COD1800–3200mg/L，BOD?600–1100mg/L，色度600–1200倍，pH9–11，SS300–600mg/L，TN40–70mg/L，TP3–8mg/L，鹽分4000–8000mg/L，特征污染物為活性染料、還原染料、PVA漿料、硅油、烷基酚聚氧乙烯醚。廢水溫度35–45℃，可生化性B/C0.25–0.30，含有少量重金屬Cu、Cr痕量。園區(qū)要求出水執(zhí)行《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-2012）表3直接排放限值，其中COD≤80mg/L，色度≤50倍，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L，同時(shí)滿足地方生態(tài)補(bǔ)水的溶解氧≥5mg/L要求。二、設(shè)計(jì)原則1以“分質(zhì)收集、分類處理、分級(jí)回用”為核心，高濃低濃分流，減少稀釋；2優(yōu)先采用低耗、高效、耐沖擊的生化工藝，化學(xué)法作為保障；3污泥產(chǎn)量最小化，污泥水熱裂解后制建材，實(shí)現(xiàn)固廢零填埋；4全廠水表、電表、藥劑量在線監(jiān)測(cè)，建立數(shù)字孿生模型，實(shí)現(xiàn)AI預(yù)測(cè)加藥；5占地緊湊，高程布置利用原有地形，減少提升次數(shù)，噸水電耗≤0.85kWh；6異味密閉收集，生物濾床+等離子耦合除臭，廠界臭氣濃度≤20（無量綱）。三、水量水質(zhì)平衡計(jì)算3.1設(shè)計(jì)規(guī)模按日均18000m3，變化系數(shù)Kz=1.35，峰值24300m3/d，設(shè)計(jì)取25000m3/d，時(shí)均值1042m3/h，峰值1350m3/h。3.2污染負(fù)荷COD25000m3/d×2500mg/L=62500kg/d；BOD?25000×850=21250kg/d；色度25000×900倍；TN25000×55=1375kg/d；TP25000×5.5=137.5kg/d。3.3去除率需求COD需從2500mg/L降至80mg/L，去除率≥96.8%；色度從900倍降至50倍，去除率≥94.4%；TN從55mg/L降至15mg/L，去除率≥72.7%；TP從5.5mg/L降至0.5mg/L，去除率≥90.9%。四、工藝路線高濃廢水（印花網(wǎng)洗、染料母液）→酸化析絮→Fenton流化床→Ca(OH)?除磷→板框脫水→濾液與低濃水混合；低濃廢水（漂洗、冷卻）→格柵→旋流沉砂→調(diào)節(jié)池→水解酸化→AOA生物膜-活性污泥耦合→二沉→臭氧催化氧化→BAC生物活性炭→超濾→RO回用60%；污泥→濃縮→水熱裂解180℃30min→板框40%含水率→制磚；臭氣→封閉罩→生物濾床→等離子→30m排氣筒。五、單元設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1高濃水預(yù)處理系統(tǒng)5.1.1酸化析絮池?cái)?shù)量1座，鋼砼防腐，尺寸8m×8m×5.5m，有效水深5m，水力停留時(shí)間6h，投加廢硫酸調(diào)節(jié)pH3.0–3.5，同步投加80mg/L的FeSO?·7H?O，利用染料自身磺酸基團(tuán)與Fe3?形成絡(luò)合絮體，色度去除55%，COD去除25%，無需額外絮凝劑。5.1.2Fenton流化床直徑3m，總高12m，回流比800%，填料Φ2–3mm石英砂，HRT45min，F(xiàn)e2?投加1.2mmol/L，H?O?/Fe2?摩爾比3:1，COD去除60%，色度去除80%，污泥產(chǎn)率0.35kgDS/kgCOD去。床內(nèi)設(shè)內(nèi)循環(huán)泵，表觀上升流速40m/h，實(shí)現(xiàn)自載體流化，減少鐵泥30%。5.1.3除磷反應(yīng)器使用電石渣乳液，Ca(OH)?投加量200mg/L，TP從8mg/L降至0.3mg/L，同時(shí)pH回調(diào)至7.5，沉淀池表面負(fù)荷0.6m3/(m2·h)，斜管φ50，L=1m，出水SS≤30mg/L。5.2低濃水主處理系統(tǒng)5.2.1調(diào)節(jié)池分兩格，單格100m×30m×4.5m，總停留12h，池內(nèi)設(shè)6臺(tái)7.5kW潛水?dāng)嚢铏C(jī)，防止染料沉淀；池頂加蓋，收集廢氣4000m3/h。5.2.2水解酸化池上向流污泥床，有效容積6000m3，HRT14h，控制DO≤0.3mg/L，設(shè)800m3彈性填料，提高生物量至12gVSS/L，將大分子PVA、漿料分解為低聚物，B/C由0.28提至0.42，COD去除25%，色度去除20%。5.2.3AOA生物膜-活性污泥耦合池厭氧區(qū)2000m3，HRT1.9h；好氧區(qū)12000m3，HRT11.5h，采用微孔剛玉盤式曝氣器，氧利用率28%，氣水比9:1，DO2–3mg/L；缺氧區(qū)4000m3，HRT3.8h，內(nèi)回流比400%。好氧區(qū)投加15%的K3生物填料，填充比35%，硝化菌豐度提高1.8倍，實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化，TN去除率80%，COD去除92%。污泥齡18d，MLSS4500mg/L，剩余污泥3200kgDS/d。5.2.4二沉池周進(jìn)周出輻流式2座，單座直徑38m，表面負(fù)荷0.65m3/(m2·h)，中心驅(qū)動(dòng)，設(shè)1.2m單層斜管，出水堰負(fù)荷1.4L/(m·s)，出水SS≤15mg/L。5.2.5臭氧催化氧化塔直徑4m，高16m，分三段，每段2m催化劑層，催化劑為Mn-Ce-Al復(fù)合氧化物，比表面積280m2/g，臭氧投加量80mg/L，接觸時(shí)間30min，COD去除55mg/L，色度從120倍降至25倍，臭氧發(fā)生器20kg/h，氧源為變壓吸附制氧95%純度，電耗12kWh/kgO?。5.2.6BAC罐2座，單座直徑5m，炭層高度3.5m，空床濾速10m/h，炭粒φ1.5mm，碘值950mg/g，每年補(bǔ)炭率8%，COD去除25mg/L，色度再降10倍，出水COD≤50mg/L，色度≤15倍。5.2.7超濾外壓式PVDF中空纖維，孔徑0.03μm，通量55L/(m2·h)，設(shè)6組90m2/組，反洗周期30min，CEB每周一次，次氯酸鈉500mg/L，跨膜壓差≤0.08MPa，回收率93%。5.2.8反滲透采用抗污染苦咸水膜，通量28L/(m2·h)，段間增壓，排列18:10，回收率70%，脫鹽率98.5%，產(chǎn)水10500m3/d回用于染色漂洗，濃水4500m3/d返回臭氧塔前再處理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)鹽平衡。5.3污泥處理系統(tǒng)5.3.1濃縮池重力濃縮2座，固體負(fù)荷60kgDS/(m2·d)，出泥含水率96%。5.3.2水熱裂解反應(yīng)器臥式20m3，180℃飽和蒸汽，反應(yīng)30min，胞外聚合物破解率75%，脫水性能改善，比阻降低65%，后續(xù)板框不加石灰即可達(dá)40%含水率，有機(jī)質(zhì)損失＜8%，熱值維持8500kJ/kg，可直接制燒結(jié)磚。5.3.3板框壓濾機(jī)高壓隔膜型，過濾面積500m2，循環(huán)周期2.5h，單批次產(chǎn)泥餅12t，含水率38–42%，年產(chǎn)生干污泥1200t，全部送建材廠。5.4臭氣治理系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)池、水解池、污泥區(qū)實(shí)施玻璃鋼加蓋，臭氣風(fēng)量15000m3/h，先經(jīng)生物濾床，填料為樹皮+火山巖，空床停留25s，H?S去除率98%，NH?去除率90%；再經(jīng)低溫等離子，功率30kW，最終廠界臭氣濃度≤15，滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)新擴(kuò)改建要求。六、關(guān)鍵設(shè)備選型與參數(shù)6.1風(fēng)機(jī)好氧池需氧量450kgO?/h，選用磁懸浮離心風(fēng)機(jī)3臺(tái)，2用1備，單臺(tái)250kW，風(fēng)量180m3/min，比傳統(tǒng)羅茨風(fēng)機(jī)節(jié)電18%，噪聲≤75dB(A)。6.2臭氧發(fā)生器20kg/h，采用IGBT高頻逆變，冷卻水閉路循環(huán)，臭氧濃度10wt%，電耗12kWh/kg，年運(yùn)行8000h，年耗電1.92×10?kWh。6.3超濾膜PVDF材質(zhì)，設(shè)計(jì)通量55LMH，設(shè)計(jì)壽命5年，離線清洗周期3個(gè)月，酸洗+堿洗+次氯酸鈉，膜絲拉伸強(qiáng)度≥5N，斷絲率＜1根/支/年。6.4反滲透高壓泵段間增壓，揚(yáng)程280m，變頻控制，效率82%，材質(zhì)雙相鋼2205，年運(yùn)行8000h，年耗電1.6×10?kWh。七、自動(dòng)控制系統(tǒng)7.1儀表配置進(jìn)水在線：COD、NH?-N、pH、電導(dǎo)、溫度、流量；生化段：DO、MLSS、ORP、內(nèi)回流流量；臭氧段：O?濃度、尾氣O?、COD出水；膜段：TMP、流量、回收率、跨膜壓差；加藥：FeSO?、H?O?、Ca(OH)?、PAC、碳源、次氯酸鈉，全部實(shí)現(xiàn)電磁流量計(jì)+調(diào)節(jié)閥閉環(huán)。7.2控制策略采用西門子S7-1500PLC+WINCCOA平臺(tái)，建立數(shù)字孿生，利用Python訓(xùn)練LSTM模型，提前30min預(yù)測(cè)COD負(fù)荷，動(dòng)態(tài)調(diào)整曝氣量與碳源投加，曝氣節(jié)能12%，碳源節(jié)省15%。7.3遠(yuǎn)程運(yùn)維通過5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)，數(shù)據(jù)上云，工程師手機(jī)APP實(shí)時(shí)查看，故障短信推送，平均響應(yīng)時(shí)間由4h縮短至45min。八、電氣與土建8.1供電雙回路10kV進(jìn)線，變壓器2×1250kVA，負(fù)荷率78%，設(shè)低壓母聯(lián)，重要設(shè)備UPS30kVA30min，確保PLC、儀表不停電。8.2土建所有水池采用C40抗?jié)BP8混凝土，內(nèi)壁涂刷乙烯基酯玻璃鱗片，防止氫氟酸腐蝕；臭氧車間設(shè)泄爆口，屋頂12kg/m2泄壓面積；道路6m寬，滿足消防通道；綠化率25%，種植夾竹桃、女貞等耐堿植物。九、投資與運(yùn)行成本9.1總投資土建4800萬元，設(shè)備6200萬元，安裝1100萬元，其他900萬元，合計(jì)13000萬元。9.2運(yùn)行成本電費(fèi)0.65元/kWh，年耗電1.15×10?kWh，計(jì)747萬元；藥劑：FeSO?1200t，1200元/t；H?O?30%1800t，1000元/t；Ca(OH)?1500t，380元/t；碳源400t，1800元/t；次氯酸鈉150t，1100元/t；合計(jì)520萬元；膜更換：UF膜3年換一次300萬元，RO膜4年換一次450萬元，年均165萬元；人工：定員28人，人均12萬元/年，計(jì)336萬元；污泥處置：零填埋，運(yùn)輸50km，50元/t，年60萬元；總計(jì)年運(yùn)行1828萬元，噸水成本2.50元/m3（不含折舊），含折舊3.68元/m3。9.3效益回用60%，節(jié)省新鮮水3.83×10?m3/年，水費(fèi)3.2元/m3，年省1226萬元；減排COD1560t/年，按環(huán)境稅1.4元/kg，年免繳218萬元；合計(jì)年收益1444萬元，投資回收期9.0年。十、調(diào)試與運(yùn)行要點(diǎn)10.1污泥馴化水解池投加800m3城市污水廠厭氧污泥，先低負(fù)荷0.08kgCOD/(kgVSS·d)，逐步提高至0.25，pH控制在6.8–7.2，堿度800mg/L，馴化21d后PVA降解菌占比由2%升至18%。10.2臭氧調(diào)試先通純氧2h排除管路雜質(zhì)，再逐步升臭氧濃度，每10min升1g/Nm3，尾氣破壞器加熱350℃，催化劑為MnO?，確保出口O?＜0.1ppm。10.3膜清洗UF每30min反洗30s，每7dCEB，每3個(gè)月CIP，酸洗2%檸檬酸+0.3%鹽酸，堿洗0.5%NaOH+0.2%NaClO，跨膜壓差恢復(fù)率≥98%。10.4冬季運(yùn)行當(dāng)水溫＜18℃，好氧池投加20mg/L葡萄糖，維持硝化速率；臭氧塔前設(shè)蒸汽加熱，將水溫升至25℃，確保色度去除率不下降。十一、應(yīng)急預(yù)案11.1高濃水沖擊在線COD＞4000mg/L時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉高濃水進(jìn)水閥，切換至應(yīng)急儲(chǔ)存罐2000m3，同時(shí)投加1.5倍正常量Fenton藥劑，確保后續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)定。11.2膜污染TMP上升50%時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)加強(qiáng)反洗，并投加1000mg/LNaClO浸泡2h，若仍無效，切換備用列，離線清洗