印染廢水具有水量大、有機污染物濃度高、色度深、堿性大、水質(zhì)變化大、成分復雜等特點，屬較難處理的工業(yè)廢水之一。與發(fā)達國家相比，我國對印染廢水處理的投入相對較少，隨著對環(huán)境保護的重視，近年來，印染廢水處理要求不斷提高。另外，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的印染產(chǎn)品不斷創(chuàng)新，生產(chǎn)工藝和設備更新?lián)Q代，印染廢水水質(zhì)趨向復雜化，處理難度也隨之加大，大部分印染廢水處理項目都面臨著提標改造或擴容改造。
傳統(tǒng)印染廢水處理工藝以“預處理+AO”為主，其中，生化段AO包括水解-接觸氧化、水解-活性污泥法、SBR技術等。傳統(tǒng)工藝處理后，一般出水COD在150~300mg/L，要想提標只有考慮增加深度處理技術或者提高生化處理效果。深度處理技術主要有強氧化和強化絮凝技術，前者缺點是能耗高，后者缺點是藥劑費用高，增加了污泥量和處理后廢水中的含鹽量。提高生化處理效果的技術主要有MBR工藝、生物倍增工藝和PACT等技術，生物倍增工藝目前仍不成熟，PACT技術已有十多年的應用，但難以達到提標要求，MBR工藝是所有印染廢水提標擴容改造項目可行的選擇。
但MBR工藝的一些研究認為，MBR在處理印染廢水時存在過濾膜污染快、清洗難的情況。本研究通過久保田公司平板膜MBR的實際應用探討MBR工藝能否在印染廢水中穩(wěn)定運行。
1、項目簡介
科德寶寶翎襯布(南通)有限公司主要從事服裝用機織粘合襯布生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生棉漂白廢水、滌、棉等染色廢水，原有設施設計處理水量為2000t/d，實際處理量為1000t/d，處理出水COD約為240mg/L，2014年7月提出改造要求。提標擴容改造要求是：最終處理能力達到1300t/d，改造后提標至COD≤80mg/L，達到直排標準。
原有工藝為：調(diào)節(jié)池→厭氧池→接觸氧化池→斜板沉淀池→出水。除原有處理設施外，可利用建設用地面積約20m×18m。
2、改造方案設計
現(xiàn)場土地有限，調(diào)節(jié)池較小，不能停產(chǎn)改造，厭氧池和接觸氧化池為圓形，屬非常規(guī)池型，不便改造。另外，本項目廢水較復雜，MBR如果采用一次性設計容易造成浪費或處理能力不足，因此，根據(jù)實際情況提出了階段性提標改造的計劃。
按保守處理能力1000t/d新建MBR系統(tǒng)，新建MBR系統(tǒng)正常運行后，再根據(jù)擴容生產(chǎn)計劃和MBR的實際處理能力考慮對原有處理設施進行改造。MBR系統(tǒng)分為3格池體，分階段安裝MBR膜組件，并逐步替代原有處理系統(tǒng)，具體計劃見表1。
各改造階段的工藝流程圖如下：
MBR平板膜采用日本進口裝置，制造商：株式會社久保田，型號：RW400-R，最大出水量150t/d/套。
3、實施進度及處理效果分析
第一階段：2015年1月建成，按300t/d安裝膜組件兩組并開始調(diào)試，2015年3~7月，處理水質(zhì)達標，MBR進水平均COD=808mg/L，處理出水平均COD=62mg/L。實際處理水量從200t/d逐步提高至300t/d。
第二階段：2015年10月~2016年4月，增加膜組件三組，調(diào)試處理水量達到720t/d;總體進出水水質(zhì)如圖1和表2。
第三階段：2016年4月至今，第三批MBR膜四組，取消了接觸氧化-斜沉出水工藝，全部改用MBR處理，出水量可以穩(wěn)定在1350t/d。
4、平板膜MBR工藝性能分析
4.1 MBR膜與原工藝處理效果比較
原工藝為接觸氧化+斜板沉淀池，處理出水COD約240mg/L，SS約60mg/L；MBR工藝處理出水COD約62mg/L，SS≈0。MBR工藝出水COD、SS明顯好于傳統(tǒng)工藝，能夠穩(wěn)定達標。
4.2 運行成本
膜清洗周期：平均每年清洗4~6次，運行穩(wěn)定后可以保持每三個月清洗一次。MBR運行費用：MBR能耗約為0.7kWh/t水，總耗電量1.37kWh/t水。MBR清洗藥劑費用0.006元/t水。
4.3 直接回用和與RO系統(tǒng)聯(lián)合的應用
2015年5月開始，將MBR出水直接回用于煙氣凈化，6月，用于漿料圓網(wǎng)涂層的網(wǎng)筒、刮刀的清洗以及涂層生產(chǎn)過程中承壓輥的連續(xù)清洗，9月，用于全棉染色布的初洗，10月，用于滌綸深色布的染色和初洗，均獲得了成功。目前，回用率已經(jīng)達到了30%，大大節(jié)約了用水。
2015年7月，基于節(jié)水減排考慮，增添了RO膜裝置，對MBR出水進行深度處理后回用;由于MBR系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定，SS≈0、SDI<3，滿足RO系統(tǒng)的進水要求，沒有再采用多介質(zhì)過濾器、UF等RO常規(guī)預處理設備，直接用MBR出水作為RO系統(tǒng)的原水。連續(xù)運行了三十個月后，出水水質(zhì)優(yōu)于自來水，可以直接替代自來水或軟水使用。水回用系統(tǒng)運行穩(wěn)定，節(jié)省了投資和運行成本。
4.4 常見的問題及解決方法
久保田平板膜MBR裝置處理廢水采用大曝氣量沖刷膜表面，保持膜表面既有一定厚度的污泥層，又不會因為污泥層太厚影響水的透過。大曝氣可能產(chǎn)生的問題是容易產(chǎn)生大量的泡沫，需要考慮泡沫的排出通道，并防止泡沫外溢。通常，泥齡過長、難降解的長鏈有機物積聚、污水中營養(yǎng)比例不均衡、氣溫突然升高或降低等因素容易引發(fā)泡沫;可以通過增加排泥量、單獨收集和處理難降解有機物、添加營養(yǎng)物質(zhì)、減少曝氣量等方法減少泡沫的產(chǎn)生，也可以將泡沫排到預曝氣池，在較小曝氣量的情況下自然消泡，等變成浮渣再用劃渣機去除。
久保田膜可以在MLSS為5000~28000mg/L的高質(zhì)量濃度活性污泥條件下運行，池底抽出的泥水可以直接排入污泥濃縮池，經(jīng)絮凝劑調(diào)節(jié)后壓泥，不需要經(jīng)過沉淀池沉淀，操作方便。MBR膜裝置最后對污水經(jīng)過了精細過濾，污泥無法透過膜裝置，全部留在MBR池中，不需要沉淀或潷水;預曝氣池和MBR池沒有污泥沉降過程，可以保持高的污泥質(zhì)量濃度�？频聦氉罡邍L試過預處理池MLSS為9000mg/L，在COD負荷較高的情況下可以平穩(wěn)運行。MBR處理系統(tǒng)高效的過濾工藝可以做到MBR池和預處理池同時在高活性污泥濃度下運行，大大提高COD負荷比，所以，將預曝氣池及MBR池設計得較小，兩池的合計水力停留時間能壓縮到20h以下。維持高污泥質(zhì)量濃度運行還有利于污泥的自消解，有效地降低殘余污泥的量。MBR池保持的污泥質(zhì)量濃度MLSS15000mg/L左右，不會造成膜的污堵，也不會降低出水量，反而會降低出水的COD值。
運行中預曝氣處理池的活性污泥隨水流不斷進入MBR池，MBR池的污泥質(zhì)量濃度會逐步升高，而預曝氣池的自生污泥速度跟不上污泥的流失速度，污泥的質(zhì)量濃度會降低，因此，工藝要求MBR池的泥水部分回流到預曝氣池，以維持預曝氣池中的活性污泥質(zhì)量濃度。MBR池采用的是過曝氣方法，池中DO值較高，大幅度提高回流比例，MBR池中飽和充氧的廢水和充分活化的活性污泥被送回到預曝氣池，可以降低預曝氣池的曝氣量，節(jié)約用電。
工廠使用的助劑含有較多無機磷酸鹽時，出水含磷量會相應升高。因生產(chǎn)變化，深色染色產(chǎn)品的生產(chǎn)比例增加，出水色度會相應波動，從而影響MBR池的出水含磷量和色度。將MBR出水以及RO處理的濃水經(jīng)過反應池加絮凝劑處理，并經(jīng)斜沉池沉淀出水，可以起到脫色、脫磷的效果，降低MBR出水的色度，并降低含磷量50%以上。其中，磷酸鹽與PAC反應生成磷酸鋁沉淀，染料及其分解產(chǎn)物被絮凝劑吸附沉降而脫色，COD也會下降。建議絮凝劑助劑用量為10mg/LPAC和10mg/LPAM，產(chǎn)生的干污泥量約120mg/L。排出的清水可以回用或直接排放。
MBR系統(tǒng)處理廢水，SS均不能通過膜系統(tǒng)，同時，也有一些較大分子質(zhì)量的有機物，特別是難降解的高分子有機物如PVA、有機硅等，容易積聚在MBR池中。由于降解速度慢，會慢慢積累，當質(zhì)量濃度過高時，MBR池中廢水的黏度升高，產(chǎn)生泡沫，泡沫會攜帶活性污泥從MBR池上口溢出。如果溢出的泡沫回流到污水系統(tǒng)中，經(jīng)過集水池、調(diào)節(jié)池和厭氧池等缺氧環(huán)節(jié)，活性污泥中部分好氧菌會因缺氧而死亡，在厭氧池中上浮，并釋放細胞質(zhì)和胞外黏性物質(zhì)，最后流入MBR池，增加黏度和浮渣，仍然變成泡沫再度溢出，形成惡性循環(huán)。同時，釋放的細胞質(zhì)會讓系統(tǒng)中的磷含量上升，帶來磷超標的風險。
科德寶寶翎公司做了以下嘗試，主要是針對難降解有機物從源頭采取措施。
(1)減少排入廢水中的PVA等難生物降解有機物的總量，如硬挺整理所用的PVA，通過嚴格控制殘留整理液的量或單獨收集處理，防止這種惰性物質(zhì)在MBR池中積聚。
(2)改變坯布的漿紗配方，用易降解材料替代PVA上漿;另外，也可以在預曝氣處理池中安裝潷水裝置，變成可以實施SBR工藝的兩用池，間歇采用污泥回流+SBR工藝，適時潷水，控制進入MBR池中的惰性物質(zhì)。特別是集中生產(chǎn)含PVA產(chǎn)品時，可以用潷水的方法代替部分MBR的處理量，應對沖擊性惰性荷載，防止產(chǎn)生泡沫以及由此而引發(fā)的惡性循環(huán)。
MBR出水色度有時會波動，主要原因是染色廢水的色度變化。MBR處理系統(tǒng)依靠高質(zhì)量濃度的活性污泥去消解廢水中的有機物，包括染料。經(jīng)過長時間的馴化，活性污泥有消解染料和脫色的能力，但染色的工藝因色澤的不同、染料用量的變化造成廢水原水色度大幅波動。當大量生產(chǎn)深色產(chǎn)品或改用新型染色時，排入污水中的染料量增大，活性污泥不可能短時間內(nèi)形成很大的消解能力，必然會導致部分染料不能脫色和降解。如果重點做好高濃度染色殘液的單獨收集和處理，就能比較好地解決色度的達標排放。科德寶寶翎公司的成功做法是全部回收黑色染色殘液，重復利用或單獨用氧漂廢液預脫色處理，避免高濃度染料直接進入污水系統(tǒng)，效果顯著。
5、結論及建議
(1)通過在印染廢水傳統(tǒng)處理工藝的提標擴容改造項目中的實際應用，平板膜MBR膜處理后的出水COD可以穩(wěn)定達到100mg/L以下，處理效果保障性高，是傳統(tǒng)工藝提標擴容改造的合適工藝。
(2)平板膜MBR處理印染廢水時，膜清洗周期基本可以實現(xiàn)設計的2~3個月清洗1次，未出現(xiàn)傳統(tǒng)MBR研究中出現(xiàn)的快速污染問題。
(3)久保田平板膜可以實現(xiàn)在線清洗，不需要將膜裝置從池中取出，也不需要另建清洗池。常用清洗劑為次氯酸鈉(去除有機物污垢)、檸檬酸(去除無機污垢)，一般一次只使用一種藥劑，以次氯酸鈉清洗為主。次氯酸鈉在線清洗時會有少量滲到MBR池中，導致部分活性污泥死亡，池中的泡沫增加。可加入少量營養(yǎng)物質(zhì)幫助系統(tǒng)快速恢復，不加任何營養(yǎng)物，系統(tǒng)也能在3~6天內(nèi)完全恢復。經(jīng)檸檬酸清洗后，系統(tǒng)不受影響。MBR池中如有兩套各自相對獨立的系統(tǒng)，可以一組在線清洗，一組正常工作，工廠只需要減少用水機臺的開臺率，控制總水量，不必停產(chǎn)。
(4)平板膜MBR出水水質(zhì)穩(wěn)定，可以直接作為RO系統(tǒng)的進水，不需要設置多介質(zhì)過濾器、UF等傳統(tǒng)RO工藝所需的中間處理環(huán)節(jié)。
(5)老印染廠污水處理升級改造項目往往受場地限制，無法增建大水池提高水力停留時間，使用久保田平板膜可以利用污泥濃度高的優(yōu)勢，大幅度減少池的容積。
(6)新建印染項目選用久保膜平板膜作為主要處理裝置，大大降低污水處理總的池容積，保障出水的基本指標穩(wěn)定達標，同時，方便處理后的廢水直接利用或深度處理再利用，降低綜合運行成本。(來源：科德寶寶翎襯布(南通)有限公司，久保田環(huán)�？萍�(上海)有限公司)
