羽絨廢水處理升級改造氣浮+MBR技術

揚州某羽絨制品有限公司，主要生產(chǎn)加工水洗羽絨，生產(chǎn)過程中需要將水禽宰殺后獲取羽絨羽毛，經(jīng)過水洗和高溫消毒等工序后加工為標準毛。水洗加工又包括粗洗、精洗工藝，是廢水排放的主要環(huán)節(jié)。羽絨廢水含蛋白質(zhì)、動物油脂和少量無機物與細碎羽絨以及原料羽毛粘附的泥土、砂粒、糞便、少量洗滌劑和微量除臭劑等。主要污染因子包括pH值、懸浮物、BOD、CODcr、總氮、氨氮、陰離子表面活性劑等。廠區(qū)內(nèi)原有一座污水處理站，設計水量300噸/天。隨著企業(yè)發(fā)展，原有污水站處理能力已無法滿足需求且污水站投運時間比較長，水泵斜板等設備已無法正常使用，污水站運行情況較差，處理后出水CODcr基本在300-400mg/L。

企業(yè)為響應當?shù)卣鍧嵣a(chǎn)、節(jié)能減排的號召，實現(xiàn)廢水循環(huán)利用，根據(jù)當?shù)丨h(huán)保局以及國家清潔生產(chǎn)審核的要求，對原有污水處理站進行升級改造。

公司現(xiàn)有一條2000型洗絨水洗生產(chǎn)線，日排水量約為600m3/d?？紤]到水洗車間生產(chǎn)時間，改造后的污水處理站采用10h作制，改造后污水站處理規(guī)模為600m3/d。處理出水達到國家《羽絨工業(yè)水污染物排放標準》(GB21901-2008)表3相關標準中的要求后回用于車間再生產(chǎn)、廠內(nèi)綠化、沖廁等，回用率＞95%，剩余廢水處理達標后納入市政管網(wǎng)。

1、改造工程設計

1.1 設計標準

1.2 改造思路

原有污水處理站處理工藝見圖1。

(1)針對廢水水質(zhì)特點，強化污水預處理，采用固液分離機-撈毛機，去除廢水中的泥砂、羽毛等，并回收利用羽毛。

(2)針對廢水透明度較低，懸浮物濃度較高的特點，采用以氣浮為預處理工藝，通過部分加壓溶氣氣浮的浮除作用，去除水中絕大部分懸浮物質(zhì)，在氣浮處理過程中，投加適量的混凝劑及助凝劑，以強化氣浮處理效果，減輕后續(xù)處理負荷。

(3)針對廢水可生化性較好的特點，擬對廢水進行生化處理，利用微生物分解作用去除廢水中的可溶性的有機物及部分不溶性的有機物。

(4)針對污水處理站改造場地有限，選用MBR(膜生物反應器)為主體工藝，該工藝為活性污泥法與膜分離技術相結(jié)合的水處理技術，是比較成熟的工藝技術。技術優(yōu)點占地面積小，處理出水水質(zhì)好、系統(tǒng)穩(wěn)定等。

(5)考慮到盡可能降低改造成本，充分利用現(xiàn)有污水站的資源，對現(xiàn)有調(diào)節(jié)池、混凝沉淀池進行改造利用。新增的工藝設備采用成套設備的方式，并放置于水池頂部，以節(jié)約占地面積。

(6)由于原有污水站未設置污泥處理系統(tǒng)，改造后每天將有大量污泥產(chǎn)生，故本方案擬新增污泥處理系統(tǒng)。

1.3 改造后工藝流程及說明

1.3.1 造后工藝流程

由于廠區(qū)內(nèi)場地有限，采用傳統(tǒng)生物處理工藝占地面積過大，無法滿足要求。為降低出水濃度使出水滿足回用要求，故選用氣浮+MBR工藝，對現(xiàn)有工藝進行升級改造。改造后工藝流程如圖2所示。

1.3.2 工藝說明

車間產(chǎn)生的水洗水、甩干水等生產(chǎn)廢水由管路收集后經(jīng)撈毛機撈取廢水中殘留的羽絨和毛屑，用于回收再加工，可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益；撈毛機出水進入新調(diào)節(jié)池中(將原有調(diào)節(jié)池與混凝沉淀池合并為新的調(diào)節(jié)池)，在新調(diào)節(jié)池內(nèi)設置穿孔曝氣系統(tǒng)，在此池中均勻水質(zhì)、調(diào)節(jié)水量。爾后，出水經(jīng)泵提升至氣浮裝置，利用加壓溶氣氣浮作用去除廢水中絕大部分懸浮的、膠體的羽絨、毛屑等污染物，同時可視情況投加藥劑進一步去除廢水中污染物；氣浮出水自流進入好氧池。爾后自流至MBR池，MBR系統(tǒng)無需設置二沉池，由于膜的高效分離作用，分離效果遠好于傳統(tǒng)沉淀池，處理出水水質(zhì)穩(wěn)定，另外膜分離也使微生物完全被截流在生物反應器內(nèi)，使得系統(tǒng)內(nèi)能夠維持較高的微生物濃度，不但提高了對污染物的整體去除效率，也保證了良好的出水水質(zhì)，同時對進水負荷(水質(zhì)及水量)的各種變化具有很好的適應性，耐沖擊負荷，能夠穩(wěn)定獲得優(yōu)質(zhì)的出水。MBR出水經(jīng)泵抽吸至回用水箱。

在處理過程中，每天都有物化和生化污泥產(chǎn)生；氣浮產(chǎn)生的泥、浮渣自流進入污泥污泥池，MBR池產(chǎn)生的污泥通過污泥泵排至污泥池，濃縮后的污泥通過加藥調(diào)理，使污泥更容易被脫水，經(jīng)廂式壓濾機脫水成泥餅后按當?shù)丨h(huán)保局要求外運處置，因該污泥無毒，可作有機肥加以利用。

1.4 工藝設計參數(shù)

(1)撈毛機：一臺，處理量Q=60m3/h，功率N=3.0kW，尺寸為5.0mx1.5mx1.2m。主要功能為除去廢水中大量細小羽毛等雜質(zhì)，并回收羽毛、絨。

(2)調(diào)節(jié)池：1座，地埋式鋼栓結(jié)構(gòu)(原調(diào)節(jié)池與混凝沉淀池改造)，有效容積250m3，HRT=4.2h。主要功能起到均質(zhì)、均量的作用。配套設備有：穿孔曝氣系統(tǒng)，風機與好氧池共用，潛水泵2臺，1用1備，單臺流量Q=60m3/h，揚程=15m，功率N=4.0kW，浮球液位開關1個。

(3)氣浮裝置：1套，地上式成套裝置，尺寸為7.5mx2.8mx2.1m。有效容積36m3，HRT二0.6h處理量Q=60m3/h，功率N二11.0kW，主要功能是通過部分加壓溶氣氣浮的浮除作用，去除廢水中油類、懸浮態(tài)、膠體態(tài)等污染物，從而降低后續(xù)處理負荷。配套設備有：1m3聚合氯化鋁自動攪拌加藥裝置一套，1m3聚丙烯酰胺自動攪拌加藥裝置一套。

(4)好氧池：1座，地上式鋼栓結(jié)構(gòu)。尺寸為10.0mx5.0mx4.5m，有效容積200m3，HRT二3.3h。利用好氧池中好氧微生物去除污水中絕大部分有機污染物。配套設備有：羅茨風機2臺，1用1備，(與調(diào)節(jié)池共用)，單臺風量：7.47m3/min，功率11kW。微孔曝氣盤128個。

(5)MBR池：1座，地上式鋼栓結(jié)構(gòu)，尺寸為3.0mx10.0mx4.5m，有效容積120m3，HRT=2.0h。主要功能是通過MBR膜組件截留活性污泥，使MBR池內(nèi)維持較高的活性污泥濃度，從而最大限度的提高污染物去除效率，通過膜組件過濾后的出水，出水水質(zhì)優(yōu)，透明度高，可滿足生產(chǎn)回用要求。MBR工藝具有傳統(tǒng)生物工藝無法比擬的優(yōu)勢，得到高質(zhì)量的產(chǎn)水，且剩余污泥量少。配套設備有：中空纖維模組件4組，MBR不銹鋼膜架4套；出水自吸泵2臺，1用1備，流量為72m3/h，揚程13m，功率5.5kW；MBR反沖洗水泵1臺，流量89.5m3/h，揚程15m，功率5.5kW；羅茨風機2臺，單臺風量：7.47m3/min，功率11kW；100m3/h袋式保安過濾器1套；500L加藥系統(tǒng)1套；污泥泵2臺，1用1備，單臺流量Q=120m3/h，揚程=7m，功率N=3.7kW；浮球液位開關1個。

(6)MBR清洗池：1座，地上式鋼栓結(jié)構(gòu)。尺寸為3.0mx2.0mx2.5m。主要功能是用于MBR模組離線清洗。

(7)回用水箱(原有)：一套，地上式成套裝置，尺寸為10.0mx5.0mx3.0m，有效容積125m3，HRT=2.08h。

(8)污泥池：1座，地上式鋼栓結(jié)構(gòu)。尺寸為3.0mx3.0mx4.5m，有效容積150m3。主要功能是收集氣浮產(chǎn)生的浮渣及好氧產(chǎn)生的剩余污泥等。配套設備有：3kW框式攪拌機1臺；氣動隔膜泵2臺，1用1備，流量12m3/h；3kW廂式壓濾機1臺；7.5kW空壓機1臺。

2、工藝調(diào)試

工程于2019年5月完成設備安裝，進入調(diào)試階段。

2.1 氣浮系統(tǒng)調(diào)試

氣浮投加藥劑：聚合氯化鋁(PAC)，聚丙烯酰胺(PAM)，通過計量泵投加至氣浮前端。PAC配制濃度為10%，每天加藥量約500L；PAM濃度為1%，每天加藥量約100L。

氣浮溶氣泵出口壓力控制在0.4~0.5MPa，設置刮渣機運行間隔時間為：運行1min，間隔30min。氣浮處理效果明顯，COD去除率在50%-60%。

2.2 好氧MBR系統(tǒng)調(diào)試

為加快微生物培養(yǎng)速度，好氧系統(tǒng)內(nèi)投加附近揚州市湯汪水處理廠含水率80%的脫水污泥，約4噸。逐步加入少量污水進行悶曝培養(yǎng)，因污泥培養(yǎng)初期污泥絮凝行較差，風機風量調(diào)整為正常風量的1/2左右。五天后活性污泥顏色由黑色轉(zhuǎn)為黃褐色，且測得MBR池污泥濃度在4000mg/L，此時出水量設置在設計流量的1/3~1/2左右。培養(yǎng)兩周后MBR池污泥濃度在6000-8000mg/L，調(diào)整出水量達到設計值。調(diào)試第三周MBR池污泥濃度基本維持在7000mg/L，絮體緊實，出水COD<50mg/L，滿足設計要求。

3、工藝驗收

工程于2019年9月完成驗收?，F(xiàn)污水站運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)優(yōu)于《羽絨工業(yè)水污染物排放標準》(GB21901-2008)表3相關標準中的要求。

具體進、出水水質(zhì)及各工藝段去除率如表2所示。

4、技術經(jīng)濟分析

采用氣浮+MBR工藝處理羽絨水洗廢水，設計廢水處理量為600m3/d，每天運行10h，1年按運行300d計算，則該工藝的運行成本估算為：

(1)電費：單位電價為0.80元/(kW?h)，整個工程中裝機容量為98kW，使用容量為387kW/d，功率因素取0.75，每年電費大約為387x300x0.75x0.8≈7萬元，則單位電費為0.39元m3?d。

(2)藥劑費用：氣浮工序需投加聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺，MBR模組在線維護工序需要NaClO，每年費用大約為0.72萬元，則單位藥劑費為0.04元/m3?d。

(3)人工費用：該工程運行中僅需1名工人，每年工資福利費用約4萬元，則單位人工費為0.22元/m3?d。

綜上，其日常運行費用估算為0.65元/m3。

該羽絨廢水處理改造工程于2019年7月開始試運行，改造工程總投資約為245萬元。已正常運行300天，處理出水水質(zhì)穩(wěn)定，出水回用率為95%，企業(yè)日常用水費用2.2元/m3，年節(jié)約水費37.6萬元，污水站配有1名工人，廢水站實際運行成本如下：

電費：總耗電76500kWh，單位電費為0.34元/m3；藥劑費：總花費0.7萬元，單位藥劑費為0.04元/m3；人工費：人均工資4000元/月，單位人工費為0.22元/m3；則廢水站試運行至今，實際運行成本僅為0.6元/m3，在保證廢水達標的前提下，滿足了工藝設計的要求。

5、結(jié)論

(1)運行結(jié)果表明，將“氣浮+MBR”工藝應用在羽絨廢水改造工程中，處理效果明顯，出水水質(zhì)優(yōu)于《羽絨工業(yè)水污染物排放標準》(GB21901-2008)表3相關標準中的要求，處理出水95%以上可回用于車間再生產(chǎn)、廠內(nèi)綠化、沖廁等。實際運行成本僅為0.6元/m3，年總運行成本10.8萬，年節(jié)約水費約37.6萬元。

(2)采用“氣浮+MBR”工藝處理羽絨廢水，可為企業(yè)節(jié)約大量成本，同時大大減輕了廢水對周邊環(huán)境的影響，具有較大的經(jīng)濟和社會效益，在廢水處理系統(tǒng)升級改造工程中有著廣闊的應用前景。（來源：浙江省機電設計研究院有限公司）