羽绒废水处理升级改造气浮+MBR技术

扬州某羽绒制品有限公司，主要生产加工水洗羽绒，生产过程中需要将水禽宰杀后获取羽绒羽毛，经过水洗和高温消毒等工序后加工为标准毛。水洗加工又包括粗洗、精洗工艺，是废水排放的主要环节。羽绒废水含蛋白质、动物油脂和少量无机物与细碎羽绒以及原料羽毛粘附的泥土、砂粒、粪便、少量洗涤剂和微量除臭剂等。主要污染因子包括pH值、悬浮物、BOD、CODcr、总氮、氨氮、阴离子表面活性剂等。厂区内原有一座污水处理站，设计水量300吨/天。随着企业发展，原有污水站处理能力已无法满足需求且污水站投运时间比较长，水泵斜板等设备已无法正常使用，污水站运行情况较差，处理后出水CODcr基本在300-400mg/L。

企业为响应当地政府清洁生产、节能减排的号召，实现废水循环利用，根据当地环保局以及国家清洁生产审核的要求，对原有污水处理站进行升级改造。

公司现有一条2000型洗绒水洗生产线，日排水量约为600m3/d。考虑到水洗车间生产时间，改造后的污水处理站采用10h作制，改造后污水站处理规模为600m3/d。处理出水达到国家《羽绒工业水污染物排放标准》(GB21901-2008)表3相关标准中的要求后回用于车间再生产、厂内绿化、冲厕等，回用率＞95%，剩余废水处理达标后纳入市政管网。

1、改造工程设计

1.1 设计标准

1.2 改造思路

原有污水处理站处理工艺见图1。

(1)针对废水水质特点，强化污水预处理，采用固液分离机-捞毛机，去除废水中的泥砂、羽毛等，并回收利用羽毛。

(2)针对废水透明度较低，悬浮物浓度较高的特点，采用以气浮为预处理工艺，通过部分加压溶气气浮的浮除作用，去除水中绝大部分悬浮物质，在气浮处理过程中，投加适量的混凝剂及助凝剂，以强化气浮处理效果，减轻后续处理负荷。

(3)针对废水可生化性较好的特点，拟对废水进行生化处理，利用微生物分解作用去除废水中的可溶性的有机物及部分不溶性的有机物。

(4)针对污水处理站改造场地有限，选用MBR(膜生物反应器)为主体工艺，该工艺为活性污泥法与膜分离技术相结合的水处理技术，是比较成熟的工艺技术。技术优点占地面积小，处理出水水质好、系统稳定等。

(5)考虑到尽可能降低改造成本，充分利用现有污水站的资源，对现有调节池、混凝沉淀池进行改造利用。新增的工艺设备采用成套设备的方式，并放置于水池顶部，以节约占地面积。

(6)由于原有污水站未设置污泥处理系统，改造后每天将有大量污泥产生，故本方案拟新增污泥处理系统。

1.3 改造后工艺流程及说明

1.3.1 造后工艺流程

由于厂区内场地有限，采用传统生物处理工艺占地面积过大，无法满足要求。为降低出水浓度使出水满足回用要求，故选用气浮+MBR工艺，对现有工艺进行升级改造。改造后工艺流程如图2所示。

1.3.2 工艺说明

车间产生的水洗水、甩干水等生产废水由管路收集后经捞毛机捞取废水中残留的羽绒和毛屑，用于回收再加工，可产生一定的经济效益；捞毛机出水进入新调节池中(将原有调节池与混凝沉淀池合并为新的调节池)，在新调节池内设置穿孔曝气系统，在此池中均匀水质、调节水量。尔后，出水经泵提升至气浮装置，利用加压溶气气浮作用去除废水中绝大部分悬浮的、胶体的羽绒、毛屑等污染物，同时可视情况投加药剂进一步去除废水中污染物；气浮出水自流进入好氧池。尔后自流至MBR池，MBR系统无需设置二沉池，由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水水质稳定，另外膜分离也使微生物完全被截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了对污染物的整体去除效率，也保证了良好的出水水质，同时对进水负荷(水质及水量)的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水。MBR出水经泵抽吸至回用水箱。

在处理过程中，每天都有物化和生化污泥产生；气浮产生的泥、浮渣自流进入污泥污泥池，MBR池产生的污泥通过污泥泵排至污泥池，浓缩后的污泥通过加药调理，使污泥更容易被脱水，经厢式压滤机脱水成泥饼后按当地环保局要求外运处置，因该污泥无毒，可作有机肥加以利用。

1.4 工艺设计参数

(1)捞毛机：一台，处理量Q=60m3/h，功率N=3.0kW，尺寸为5.0mx1.5mx1.2m。主要功能为除去废水中大量细小羽毛等杂质，并回收羽毛、绒。

(2)调节池：1座，地埋式钢栓结构(原调节池与混凝沉淀池改造)，有效容积250m3，HRT=4.2h。主要功能起到均质、均量的作用。配套设备有：穿孔曝气系统，风机与好氧池共用，潜水泵2台，1用1备，单台流量Q=60m3/h，扬程=15m，功率N=4.0kW，浮球液位开关1个。

(3)气浮装置：1套，地上式成套装置，尺寸为7.5mx2.8mx2.1m。有效容积36m3，HRT二0.6h处理量Q=60m3/h，功率N二11.0kW，主要功能是通过部分加压溶气气浮的浮除作用，去除废水中油类、悬浮态、胶体态等污染物，从而降低后续处理负荷。配套设备有：1m3聚合氯化铝自动搅拌加药装置一套，1m3聚丙烯酰胺自动搅拌加药装置一套。

(4)好氧池：1座，地上式钢栓结构。尺寸为10.0mx5.0mx4.5m，有效容积200m3，HRT二3.3h。利用好氧池中好氧微生物去除污水中绝大部分有机污染物。配套设备有：罗茨风机2台，1用1备，(与调节池共用)，单台风量：7.47m3/min，功率11kW。微孔曝气盘128个。

(5)MBR池：1座，地上式钢栓结构，尺寸为3.0mx10.0mx4.5m，有效容积120m3，HRT=2.0h。主要功能是通过MBR膜组件截留活性污泥，使MBR池内维持较高的活性污泥浓度，从而最大限度的提高污染物去除效率，通过膜组件过滤后的出水，出水水质优，透明度高，可满足生产回用要求。MBR工艺具有传统生物工艺无法比拟的优势，得到高质量的产水，且剩余污泥量少。配套设备有：中空纤维模组件4组，MBR不锈钢膜架4套；出水自吸泵2台，1用1备，流量为72m3/h，扬程13m，功率5.5kW；MBR反冲洗水泵1台，流量89.5m3/h，扬程15m，功率5.5kW；罗茨风机2台，单台风量：7.47m3/min，功率11kW；100m3/h袋式保安过滤器1套；500L加药系统1套；污泥泵2台，1用1备，单台流量Q=120m3/h，扬程=7m，功率N=3.7kW；浮球液位开关1个。

(6)MBR清洗池：1座，地上式钢栓结构。尺寸为3.0mx2.0mx2.5m。主要功能是用于MBR模组离线清洗。

(7)回用水箱(原有)：一套，地上式成套装置，尺寸为10.0mx5.0mx3.0m，有效容积125m3，HRT=2.08h。

(8)污泥池：1座，地上式钢栓结构。尺寸为3.0mx3.0mx4.5m，有效容积150m3。主要功能是收集气浮产生的浮渣及好氧产生的剩余污泥等。配套设备有：3kW框式搅拌机1台；气动隔膜泵2台，1用1备，流量12m3/h；3kW厢式压滤机1台；7.5kW空压机1台。

2、工艺调试

工程于2019年5月完成设备安装，进入调试阶段。

2.1 气浮系统调试

气浮投加药剂：聚合氯化铝(PAC)，聚丙烯酰胺(PAM)，通过计量泵投加至气浮前端。PAC配制浓度为10%，每天加药量约500L；PAM浓度为1%，每天加药量约100L。

气浮溶气泵出口压力控制在0.4~0.5MPa，设置刮渣机运行间隔时间为：运行1min，间隔30min。气浮处理效果明显，COD去除率在50%-60%。

2.2 好氧MBR系统调试

为加快微生物培养速度，好氧系统内投加附近扬州市汤汪水处理厂含水率80%的脱水污泥，约4吨。逐步加入少量污水进行闷曝培养，因污泥培养初期污泥絮凝行较差，风机风量调整为正常风量的1/2左右。五天后活性污泥颜色由黑色转为黄褐色，且测得MBR池污泥浓度在4000mg/L，此时出水量设置在设计流量的1/3~1/2左右。培养两周后MBR池污泥浓度在6000-8000mg/L，调整出水量达到设计值。调试第三周MBR池污泥浓度基本维持在7000mg/L，絮体紧实，出水COD<50mg/L，满足设计要求。

3、工艺验收

工程于2019年9月完成验收。现污水站运行稳定，出水水质优于《羽绒工业水污染物排放标准》(GB21901-2008)表3相关标准中的要求。

具体进、出水水质及各工艺段去除率如表2所示。

4、技术经济分析

采用气浮+MBR工艺处理羽绒水洗废水，设计废水处理量为600m3/d，每天运行10h，1年按运行300d计算，则该工艺的运行成本估算为：

(1)电费：单位电价为0.80元/(kW•h)，整个工程中装机容量为98kW，使用容量为387kW/d，功率因素取0.75，每年电费大约为387x300x0.75x0.8≈7万元，则单位电费为0.39元m3•d。

(2)药剂费用：气浮工序需投加聚合氯化铝、聚丙烯酰胺，MBR模组在线维护工序需要NaClO，每年费用大约为0.72万元，则单位药剂费为0.04元/m3•d。

(3)人工费用：该工程运行中仅需1名工人，每年工资福利费用约4万元，则单位人工费为0.22元/m3•d。

综上，其日常运行费用估算为0.65元/m3。

该羽绒废水处理改造工程于2019年7月开始试运行，改造工程总投资约为245万元。已正常运行300天，处理出水水质稳定，出水回用率为95%，企业日常用水费用2.2元/m3，年节约水费37.6万元，污水站配有1名工人，废水站实际运行成本如下：

电费：总耗电76500kWh，单位电费为0.34元/m3；药剂费：总花费0.7万元，单位药剂费为0.04元/m3；人工费：人均工资4000元/月，单位人工费为0.22元/m3；则废水站试运行至今，实际运行成本仅为0.6元/m3，在保证废水达标的前提下，满足了工艺设计的要求。

5、结论

(1)运行结果表明，将“气浮+MBR”工艺应用在羽绒废水改造工程中，处理效果明显，出水水质优于《羽绒工业水污染物排放标准》(GB21901-2008)表3相关标准中的要求，处理出水95%以上可回用于车间再生产、厂内绿化、冲厕等。实际运行成本仅为0.6元/m3，年总运行成本10.8万，年节约水费约37.6万元。

(2)采用“气浮+MBR”工艺处理羽绒废水，可为企业节约大量成本，同时大大减轻了废水对周边环境的影响，具有较大的经济和社会效益，在废水处理系统升级改造工程中有着广阔的应用前景。（来源：浙江省机电设计研究院有限公司）