超滤膜技术使得纺织工业企业重新利用生产用水，在这一整体方案中也包括了热能的回收再利用，达标、节能、减排全部实现。

Bamberger Kaliko公司是一家在纺织工业领域有着150多年历史的企业。他们的产品包括：书本用纺织面料、布匹和不同的工业用布料。Bamberger Kaliko公司每年生产约2000万m2的布匹，仅此一项的年销售收入就高达3000万欧元，可以说Bamberger Kaliko公司在全世界的布匹生产领域中具有举足轻重的地位。尤其应该指出的是：该公司的全部生产过程都采用了环保型的纺织工艺技术，完全不使用含有氯、氟氯化碳和聚氯乙烯的液体介质，这种纺织加工方式的生产用水量比较大，大约600m3/d。公司使用自己的地下水井，水井中的水经合适的水质处理后供纺织生产使用，其中200m3/d，约1/3的水在生产过程中蒸发掉了；剩下400m3/d，约2/3的工业污水经工厂自己的污水处理站净化，供循环使用或者排放到本地的下水管道中。

企业自己的污水处理站原来所采用的污水净化技术包括：化学处理、竖流式斜板沉淀池、生物降解和活性污泥处理等。原来的技术方案没有考虑污水循环再利用，且污水处理后会留下1500t的一大堆污泥，按污泥干化率30% 计算每年需要处理的干化污泥数量也非常可观。如果能够采用合适的预处理方法，污水净化后的污泥非常适合用于堆制肥料。除此以外，污水处理站每年消耗的电力高达500万kWh，所需的天然气每年大约250万kWh。这些能源用于把室温下的水加热蒸发成蒸汽，达到生产过程所需的温度，但这一加热过程也没有考虑到剩余能源的回收再利用。

能源循环利用的整体解决方案

为了保证未来能耗大户企业能够经济环保地进行生产，环保单位根据2005年的能源价格和排污费用水平以及对今后几年的预测，对像Bamberger Kaliko这样的能耗大户企业提出了一些环保要求：

●应保证大部分处理后的污水可以循环再利用；

●污水处理的过程应保证能够在热能回收再利用的同时节约能源；

●所有废弃物中的能源都能用合适的方法加以利用；

●生产出来的能源应用合适的方法存储起来，供需要时使用；

●通过减少一次性能源利用减少二氧化碳的排放；

●生产过程中产生的有害气体须通过新的技术措施有效地降低下来；

●整体改进措施应保证在较长时间内不会过时。

Bamberger Kaliko公司与专业技术咨询公司一起设计了一套满足这些目的的、分为三个子项目的污水处理系统技术改造方案。同时要求这三个子项目不相互依赖，都能独立运行。图1是这一总体方案的示意图。有了这一方案，Bamberger Kaliko公司于2007年11月向巴伐利亚州的经济、基础设施、交通和技术部提交了“经济的能源回收和利用”项目框架内的无偿贷款申请。经州政府核查，该项目被确认为REV示范项目，并批准从2008 年4 月1 日起开始实施。第二个子项目热能回收于2010年11月投产使用。第三个子项目替代燃料的热能回收再利用也于2011年1月竣工，并投入使用。

第一个子项目：污水回收再利用试验方案

生产调整、生产工艺过程的变化以及不断增加的纺织污水排放和污水运输量等都使得早年建成的污水处理设备一直在超负荷运行，如此净化后的污水很可能不达标。近几年企业的排污处理费用也明显的增加，污水净化处理的问题成为影响企业竞争力、影响企业在当地继续生存下去的重要因素。2007年，Bamberger Kaliko纺织公司决定：对企业现有的污水处理设备进行现代化技术改造。而这一技术改造的目标不仅仅是使污水处理设备能够满足新的法律法规要求，而且还要尽可能多地回收利用纺织生产过程中产生的废水，最终达到不单依赖新鲜水源、不出现排污超标和不增加排污费用的目标。

Bambergaer Kariko公司与HUBER SE公司一起制定了第一套技术改造方案，这一方案的核心是使用MBR膜生物反应器。为了能够检验创新型渗透膜技术在纺织领域中应用的可靠性，按照计划进行了为期4个月的试验验证。在试验验证期间内测定了纺织污水的生物降解参数、渗透膜工作参数以及必要的污水预处理参数。另外，处理的污水也要达到一定的质量标准以保证不影响循环再利用时的印染质量。在这样的相互关系中，净化水的重要指标COD、铁、含盐量和水的硬度也需要达标。

在试验验证时，被处理的污水来自现有的竖流式斜板沉淀池，并将这些污水直接引到VRM真空旋转超滤膜系统的过滤池中。很快人们就发现：片式分离器上过滤出来的固体物质不足，很多污泥都集中沉淀在VRM真空旋转超滤膜系统的过滤池中了。这是因为在试点阶段绕过了临时沉淀池的原因。因为纯粹的沉淀需要很大面积的沉淀池，而现在得到的数据准确性不够理想。因此决定利用HUBER公司的溶气浮选设备HDF进行辅助性的测试。

结合辅助使用沉淀剂和絮凝剂不仅仅是把固体物质分离出来，而且还能够把胶溶体的物质以块状和悬浮物的形式分离出来。两项试验启动之后都获得了成功。通过化学处理和悬浮，除实现了固体物质高效分离之外同时实现了不同污水的中和。这也就为下一步的超滤膜过滤创造了最佳的前提条件。这些试验进行了两周。

MBR膜生物反应器设备的安装调试延长到了4个月，目的在于在调试过程中就采集、确定好可靠的生物可降解性能数据、超滤膜的承载性能数据以及足够的设备按比例放大改型所需数据（如表1）。

在超滤膜性能试验阶段，HUBER公司的职员对设备进行了精心的养护，并向本地企业的操作者传授了设备操作和维护保养的专业知识和经验。平均每周对流入和流出超滤膜设备的水质进行三次检测，对曝气池中的工况进行分析。但在这样的试验设备中无法完成一个完整的脱氮过程。试验过程中对污水中的铁、钙、镁和硬度进行了抽样检测，分析结果验证了这一方案的可靠性（如表2）。

把方案变成真实的设备

在样机试验鉴定结束之后，即按照按比例放大的方法制造真实的、流量400 m3/d的污水处理设备。在制定污水净化设备的最终方案时尽可能多地把现有的一些零部件设备都利用起来，例如缓冲调节池、污泥处理设备等。生物降解池也把膜生物反应池集成到了一起。原来的二沉池现在的功能相当于一个回用储水池。这样，整个污水处理系统的设备构成如下：

●混合和补偿水池（MAB），250m3 ；

●曝气悬浮池，最大流量60m3/h，入口端有添加化学沉淀剂和絮凝剂的设备；

●生物降解池（硝化作用），容积250m3 ；

●两个配有VRM 20/300真空旋转超滤膜设备的过滤池，各池流量12.5m3/h，超滤膜面积各900m2 ；

●回用水储水池，150m3。

现在已有的初沉池增加了搅拌设备，从一开始就补齐了生产过程中污水输入量引起的差异。从初沉池中流出的污水流入到曝气悬浮池中。在曝气池中曝气悬浮后的污水几乎不含任何固体物质，直接流入渗透膜反应器中。现有的第二个初沉池配备了搅拌设备和曝气设备，从而改造成了超滤膜生物反应降解池。这两个池子的高度都有所增加，从而也提高了最大容积。从曝气池中排出的污泥落入两个过滤池中，过滤后会送到生物降解池中（图3~5）。

VRM超滤膜过滤设备的安装

两台VRM超滤膜过滤设备各有900m2的过滤面积（如图2）。渗透后的滤出物集中到原来的二沉池中。原有的原水格栅设备和整个污泥处理设备（一次性污泥和二次污泥）都保持不变。新的污水处理设备完全集成到企业的整体方案之中。污水净化设备的技术改造分两个阶段完成。首先是带有化学净化的悬浮设备作为第一级预处理设备完成技术改造，作为中间过渡阶段悬浮后不含固体物质的废水依旧按照原设备流入本地的下水道，直到MBR膜生物反应器设备调试完毕为止。截止这一阶段的污水净化质量已经超过原来老设备的回用水水质了，因此允许直接流入本地的下水道，这样，也就为原来的调节池改造和超滤膜旋转过滤设备的安装赢得了时间。超滤膜旋转过滤设备是按照冗余备用原理平行安装的两条超透膜过滤" 生产线"。其他所有的重要仪器仪表和开关也都是冗余配备的，以便保证污水处理设备有着最高的可用性。2008年9月，这一污水处理设备正式投产使用。

操作体会

截止到现在，新的MBR膜生物反应器已经工作使用了一年半。经过参数优化之后，它能够在污水输入量变化很大的情况下稳定地输出高质量的、可以在纺织印染生产中重复使用的工业用水。通过一年半的使用，操作人员也掌握了许多操作使用的经验并感受到了MBR膜生物反应器技术上的优越性：

●在设备调试阶段就观察到了混合和补偿水池中的预酸化。这是因为纺织污水中含涂料成分较重带来的结果。在原来的老设备中，由于较高的、不确定量的碱定量使得这种预酸化不是很明显。在新的污水处理设备中利用碱性物质可以很好地调节污水的酸碱pH值。

●浮选之前的沉淀和絮凝机制对污水净化处理和整个设备的经济性有着重要的影响。在新设备安装调试之后马上进行整体性能优化，使得沉淀和絮凝的方式和数量都符合BK技术规范要求。铝盐作为沉淀剂、阴离子聚合物作为絮凝剂，化学药剂的成本远远低于过去的老设备。

●由于优化了生物降解与过滤之间的体积交换量，从而实现了更好的污水净化性能。回用水中的COD和BOD浓度都更低了, 从而使过去每年两次化学清洗减少为现在的每年一次。

●某些生产中使用的颜料无法在污水处理中全部清除干净，因此处理后的回用水带有相应的颜色。尤其是红颜料。这些染色的回用水不能再次用于纺织生产。因此要把每天大约20m3的红色回用水存放在单独的容器中，再次利用化学和浮选方法进行净化，使之符合规定的排放指标，然后排放到当地的下水道中。

●回用水中残留盐分的多少对印染生产有着重要的影响。因此，除抽样进行含盐量的检测之外每天还对回用水的导电性进行检测。如图6所示,回用水中的电导率在2~3mS/cm的范围内。在特殊情况下或者在特定的生产条件下，回用水的导电性高达4.5mS/cm。着色检测和对这些参数的长期观察表明经常地补充清水（200m3/d）是能够降低含盐量，达到纺织生产用水标准要求的。

●图7表示的是浮选和膜渗透之后COD减少的情况。尽管有混合和补偿池，但输入到污水处理设备中污水的COD值差异很大，超滤膜对此非常敏感。浮选前最高的COD值可高达11000mg/L。浮选后的COD平均值从原来的7500mg/L降低到了3500mg/L。减少了53.3%。

小结

HUBER公司提供的利用HDF溶气浮选设备进行物理－化学预处理是一个高效的污水净化步骤，它不仅把污水输入口的峰值污染降了下来，而且也把污物的平均分离度提高了50%。

渗透膜技术可以在高活性污泥浓度9g/L的情况下工作，并能把COD值降低到小于200mg/L。这就使降解率达到了95%。残留在回用水中的BOD值只有12mg/L了。这些数据和降解率都验证了试点项目的经验。