1、前言
繅絲工業(yè)在我國歷史悠久，隨著(zhù)近代工業(yè)化發(fā)展，繅絲企業(yè)遍布我國各大省市。我國是蠶絲生產(chǎn)大國，每年生絲產(chǎn)量約10萬(wàn)t，1t生絲需消耗水資源800~1000t，這就意味著(zhù)每年蠶絲生產(chǎn)就有8000~10000萬(wàn)t廢水，這些廢水中含有大量的COD、BOD等污染物，如果直接排放將對環(huán)境造成嚴重污染。近年來(lái)，我國繅絲企業(yè)以鄉鎮企業(yè)和個(gè)體私營(yíng)業(yè)居多，這些企業(yè)生產(chǎn)規模小，技術(shù)水平參差不齊，管理水平也較低。隨著(zhù)2009年中國紡織工業(yè)協(xié)會(huì )指出紡織業(yè)應將促進(jìn)節能減排、清潔生產(chǎn)、綠色紡織等重點(diǎn)領(lǐng)域加快高新技術(shù)研發(fā)和利用，對繅絲行業(yè)生產(chǎn)廢水處理與資源化研究并優(yōu)化繅絲廢水處理工程設計，使其適用于中國國情，有著(zhù)重要的現實(shí)意義。本文就根據《繅絲工業(yè)水污染物排放標準》(GB28936-2012)表1排放濃度限值要求，針對某繅絲企業(yè)生產(chǎn)廢水的特點(diǎn)，進(jìn)行廢水處理工程設計，為繅絲廢水處理提供借鑒和指導。
2、設計進(jìn)出水水質(zhì)
2.1 繅絲工業(yè)廢水組成
繅絲工業(yè)廢水主要由煮繭、立繅(繅絲和復搖)和副產(chǎn)品加工(汰頭)三部分廢水組成，其主要成分為絲膠、絲素、粗蛋白和破碎的蛹體等。其中煮繭和立繅廢水為連續性排放，水量大，但濃度不高;汰頭廢水為間歇性排放，水量較小，但有機物濃度最高，是污染影響最為嚴重的廢水。
煮繭廢水一般占繅絲廢水的7%~10%，立繅廢水占60%~65%，汰頭廢水占7%~15%。煮繭和立繅廢水混合后的廢水CODcr一般為150~250mg/L，BOD5為60~100mg/L，pH在6.8~8.5;汰頭廢水污染物濃度高，CODcr一般為7000~15000mg/L，BOD5為3500~4000mg/L，pH為10~11.5，呈堿性。
2.2 本工程設計進(jìn)出水水質(zhì)
本工程廢水具有繅絲工業(yè)廢水的典型特點(diǎn)，考慮企業(yè)今后發(fā)展，經(jīng)與該公司溝通后，廢水處理工程設計處理水量為580m3/d，其中煮繭和繅絲廢水500m3/d，汰頭廢水為60m3/d，生活廢水20m3/d。經(jīng)過(guò)初期檢測，企業(yè)煮繭和繅絲廢水CODcr為150~289mg/L，汰頭廢水CODcr為9800~11000mg/L，生活污水CODcr小于300mg/L，故設計進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示：
3、處理工藝
3.1 工藝確定
目前繅絲企業(yè)廢水的處理主要采用以下兩種方案：一是將各類(lèi)生產(chǎn)廢水直接混合處理;二是先將副產(chǎn)品廢水單獨處理后再與其他生產(chǎn)廢水混合進(jìn)行處理。
其中方案一基本能夠達標排放，但沒(méi)有進(jìn)行清濁分流，增加了廢水治理的難度，也不利于廢水中絲膠蛋白的分類(lèi)提取和廢水的深度處理。方案二通過(guò)清濁分流將高濃度的汰頭廢水與其它低濃度煮繭廢水、繅絲廢水、復搖廢水等分開(kāi)，汰頭廢水經(jīng)過(guò)厭氧處理后再與其它廢水混合采用好氧處理。該方法既能達標排放，又有利于廢水中絲膠蛋白的分類(lèi)提取和吸收，是目前比較趨向的繅絲廢水處理方法。該方案在嘉興和內江等地繅絲企業(yè)采取了應用，取得了良好的實(shí)際效果。
UASB(上流式厭氧污泥床反應器)具有污泥濃度高，有機負荷高，適用于高濃度有機廢水處理。SBR法具有工藝簡(jiǎn)單、基建運行費用低、處理能力強、耐沖擊負荷、運行方式靈活、不易污泥膨脹和占地面積少等優(yōu)點(diǎn)，是處理中小水量廢水，特別是間歇排放廢水的理想工藝，并在繅絲廢水處理中得到了廣泛的應用。
綜合以上分析，本工程設計借鑒同類(lèi)繅絲生產(chǎn)企業(yè)項目廢水處理設計實(shí)例，采用“氣浮-水解酸化-UASB-SBR”為主體的處理工藝，具體的工藝流程圖見(jiàn)圖1所示：
汰頭廢水首先進(jìn)入初沉調節池，其中絲膠、絲素、粗蛋白和破碎的蛹體等將大部分被沉淀去除，并調節pH至7~9之間，初沉調節池出水經(jīng)加壓水泵打入壓力溶氣罐，隨回流澄清液加壓打入氣浮池，并加入PAC和PAM作為混凝劑，達到進(jìn)一步去除懸浮物和油脂類(lèi)的目的。氣浮池出水流入水解酸化池，通過(guò)兼氧微生物的水解、酸化作用將廢水中的大分子、難生物降解的有機物水解轉化成小分子、易生物降解的溶解性有機物，提高廢水的可生化性，同時(shí)去除部分COD、BOD，并在一定程度上起到均化水質(zhì)的作用。水解酸化池出水經(jīng)泵提升至UASB厭氧反應器，通過(guò)厭氧顆粒污泥的降解和轉化，將廢水中的大部分有機質(zhì)降解為CH4、CO2、H2O或轉化為細胞體，有效降低廢水的COD和BOD指標。UASB出水自流至調節池內。
繅絲廢水、煮繭廢水和生活廢水一起進(jìn)入到格柵井，經(jīng)過(guò)格柵攔截去除廢水中的大顆粒物質(zhì)及漂浮物后進(jìn)入調節池，在調節池中和UASB出水混合均化水質(zhì)后，進(jìn)入SBR池，在進(jìn)水階段，廢水進(jìn)入反應池通過(guò)攪拌器與活性污泥充分混合，活性污泥中的微生物開(kāi)始吸附廢水中的有機物;通過(guò)曝氣，活性污泥開(kāi)始降解廢水中有機物，同時(shí)硝化反應開(kāi)始，將廢水中氨氮轉化為硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮，廢水COD、BOD和氨氮等指標降低;曝氣停止后開(kāi)始沉淀，隨著(zhù)溶解氧的不斷消耗，系統逐漸由好氧階段轉入缺氧階段，最后到厭氧階段，反硝化脫氮開(kāi)始。最后SBR上清液通過(guò)潷水器達到《繅絲工業(yè)水污染物排放標準》(GB28936-2012)表1排放濃度要求后排出。
初沉調節池中沉渣主要為絲膠、絲素、粗蛋白和破碎的蛹體等，經(jīng)過(guò)處理可分類(lèi)提取;氣浮池浮渣和UASB及SBR剩余污泥在污泥濃縮池內經(jīng)過(guò)重力濃縮后，由污泥泵送入污泥脫水機進(jìn)行脫水，產(chǎn)生的泥餅外運處置。污泥濃縮池的上清液和污泥脫水機脫出的污水回流至前端水解酸化池與汰頭廢水混合后再處理，避免產(chǎn)生二次污染。
本工程將汰頭廢水和煮繭廢水、繅絲廢水以及生活廢水分開(kāi)處理，使廢水中的絲膠蛋白得以分類(lèi)提取，減少污染物排放的同時(shí)產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟效益;利用水解酸化池較好的抗沖擊負荷能力以及UASB的高有機負荷，有效應對汰頭廢水的處理。SBR池工藝流程簡(jiǎn)單，處理效果好，運行方式靈活，污泥性質(zhì)穩定易分離，無(wú)需二沉池和污泥回流設備，基建費用低，占地面積少。
3.2 主要構筑物及設計參數
3.2.1 初沉調節池
設兩池，兩池合建，分別用于汰頭廢水的沉淀和pH值調節，汰頭廢水設計流量為60m3/d，按2.5m3/h計，沉淀和調節時(shí)間均為6小時(shí)，初沉調節池尺寸為4.0m×2.5m×4.0m，超高1.0m，有效水深3.0m，有效容積30.0m3;
3.2.2 氣浮池
采用加壓溶氣氣浮方式，氣浮池處理能力3m3/h，并配置加壓溶氣罐1個(gè)，空壓機2臺(1用1備)，PAC、PAM加藥泵各1臺。
3.2.3 水解酸化池
設計水力停留時(shí)間為12h，有效容積30.0m3，尺寸3.0m×2.5m×4.5m，有效水深4.0m，超高0.5m。底部設布水器和生物填料，水流由下向上流方式。
3.2.4 UASB厭氧反應器
采用碳鋼罐體，尺寸為Φ4.2m×7.0m，有效容積83m3，水力停留時(shí)間30h，有效水深6.0m，COD容積負荷為6kgCOD/(m3·d)，內設三相分離器，外置循環(huán)泵。
3.2.5 調節池
繅絲廢水、煮繭廢水和生活污水和UASB出水合計580m3/d，按25m3/h計，設計水力停留時(shí)間6h，尺寸為10.0m×5.0m×4.0m，超高1.0m，有效容積150m3;在池底設集水坑，水池底以i=0.01的坡度坡向集水坑，集水坑內設2臺自動(dòng)攪勻潛污泵，一用一備，型號為WQ50-27-15-2.2，水泵基本參數為：流量Q=27m3/h，揚程H=15m，功率為N=2.2kw。
3.2.6 SBR池
設計流量為580m3/d，尺寸為16.0m×8.0m×6.0m，有效水深5.0m，超高1.0m，有效容積610m3，分成4格，每日運行周期數為3，設置潷水器4臺，鼓風(fēng)機3臺(2用1備)，池底采用微孔曝氣盤(pán)曝氣。
3.2.7 污泥濃縮池
污泥濃縮池設置2座，單池尺寸為5.0m×2.5m×5.5m，超高1.0m，配套G40-1污泥輸送泵2臺，流量5m3/h，揚程為30m，功率1.5kw。
4、運行結果及分析
4.1 系統運行
本工程經(jīng)調試完成，投入運行3個(gè)月后，該處理系統出水基本穩定達標。此時(shí)對整個(gè)處理系統各處理段出水水質(zhì)進(jìn)行取樣檢測，主要分析該系統對CODcr、BOD5及NH3-N處理情況，CODcr、BOD5和NH3-N出水濃度如圖2-圖4所示：
從圖2~4中可以看出，經(jīng)過(guò)連續7d對各處理段出水取樣分析，在汰頭廢水進(jìn)水CODcr、BOD5和NH3-N平均濃度為11200mg/L、5172mg/L和139mg/L的情況下，經(jīng)過(guò)氣浮+水解酸化+UASB工藝處理后，出水CODcr、BOD5和NH3-N平均質(zhì)量濃度為為2065mg/L、861mg/L和84mg/L，UASB出水經(jīng)過(guò)與繅絲、煮繭和生活廢水混合調節后，經(jīng)過(guò)SBR處理后，出水CODcr、BOD5和NH3-N平均濃度為為84mg/L、31mg/L和14mg/L，穩定達到《繅絲工業(yè)水污染物排放標準》(GB28936-2012)表1排放濃度限值要求。
另外，UASB池和SBR池對CODcr、BOD5均有較高的去除率，UASB對CODcr去除率達到74%左右，對BOD5去除率達到80%左右;SBR對CODcr去除率達到76%左右，對BOD5去除率達到80%左右。并且整個(gè)處理系統具有一定的抗沖擊負荷能力，運行穩定。
4.2 運行費用
本廢水處理設施的運行費用主要包括藥劑費、電費、污泥處理費、設備檢維修費和人工費用等。
(1)藥劑費：藥劑費主要是PAC、PAM和酸液的費用，根據實(shí)際使用情況，費用約為0.33元/m3。
(2)電費：本工藝系統使用功率總數為52.6kW，每日使用電量為1262.4kW·h，平均電價(jià)0.8元kW·h，處理每m3廢水電費為：1262.4×0.8÷580=1.74元/m3。
(3)污泥處理費：根據實(shí)際情況，費用為0.30元/m3。
(4)檢維修費：每年對水泵、風(fēng)機等設備的維護費用按照3.5萬(wàn)元考慮，維護費用為0.24元/m3。
(5)人工費：主要是操作分析人員的工資部分，定員3人，工資以3000元/月計，折合人工費為0.74元/m3。
(6)總費用：該廢水處理設施日常處理費用為：0.33+1.74+0.30+0.24+0.74=3.35元/m3。
5、結論
(1)采用“氣浮+水解酸化+UASB+SBR”工藝對繅絲生產(chǎn)廢水具有較好的處理效果，通過(guò)將高濃度汰頭廢水與其它低濃度煮繭廢水、繅絲廢水、生活廢水等分開(kāi)處理，可以利于廢水中絲膠蛋白的分類(lèi)提取和吸收，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益的同時(shí)，出水穩定達到《繅絲工業(yè)水污染物排放標準》(GB28936-2012)表1排放濃度限值要求。
(2)在繅絲企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，汰頭廢水水質(zhì)有一定的波動(dòng)，前段采用水解酸化+UASB有效解決的了該問(wèn)題，對廢水沖擊負荷有一定的緩沖能力。
(3)UASB出水進(jìn)入調節池通過(guò)與繅絲、煮繭廢水和生活廢水。(來(lái)源：中檢集團理化檢測有限公司)
