1 前言
缫丝工业在我国历史悠久，随着近代工业化发展，缫丝企业遍布我国各大省市。我国是蚕丝生产大国，每年生丝产量约 10万t，1 t 生丝需消耗水资源 800~1000 t，这就意味着每年蚕丝生产就有 8000~10000 万 t 废水，这些废水中含有大量的 COD、BOD等污染物，如果直接排放将对环境造成严重污染[1]。近年来，我国缫丝企业以乡镇企业和个体私营业居多，这些企业生产规模小，技术水平参差不齐，管理水平也较低[2]。随着 2009 年中国纺织工业协会指出纺织业应将促进节能减排、清洁生产、绿色纺织等重点领域加快高新技术研发和利用[3]，对缫丝行业生产废水处理与资源化研究并优化缫丝废水处理工程设计，使其适用于中国国情，有着重要的现实意义。本文就根据《缫丝工业水污染物排放标准》 (GB28936-2012)表 1 排放浓度限值要求，针对某缫丝企业生产废水的特点，进行废水处理工程设计，为缫丝废水处理提供借鉴和指导。

2 设计进出水水质
2.1 缫丝工业废水组成
缫丝工业废水主要由煮茧、立缫(缫丝和复摇)和副产品加工(汰头)三部分废水组成[4]，其主要成分为丝胶、丝素、粗蛋白和破碎的蛹体等。其中煮茧和立缫废水为连续性排放，水量大，但浓度不高；汰头废水为间歇性排放，水量较小，但有机物浓度最高，是污染影响最为严重的废水。
煮茧废水一般占缫丝废水的 7 %~10 % ，立缫废水占 60 %~65 %，汰头废水占 7 %~15 %[5]。煮茧和立缫废水混合后的废水CODcr 一般为 150~250 mg/L，BOD5 为 60~100 mg/L，pH 在6.8~8.5；汰头废水污染物浓度高，CODcr 一般为 7000~15000mg/L，BOD5 为 3500~4000 mg/L，pH 为 10~11.5，呈碱性[6]。

2.2 本工程设计进出水水质
本工程废水具有缫丝工业废水的典型特点，考虑企业今后发展，经与该公司沟通后，废水处理工程设计处理水量为 580 m3/d，其中煮茧和缫丝废水 500 m3/d，汰头废水为 60 m3/d，生活废水 20m3/d。经过初期检测，企业煮茧和缫丝废水 CODcr 为 150~289mg/L，汰头废水 CODcr 为 9800~11000 mg/L，生活污水 CODcr小于 300 mg/L，故设计进出水水质如表 1 所示：

3 处理工艺
3.1 工艺确定
目前缫丝企业废水的处理主要采用以下两种方案：一是将各类生产废水直接混合处理；二是先将副产品废水单独处理后再与其他生产废水混合进行处理[7]。
其中方案一基本能够达标排放，但没有进行清浊分流，增加了废水治理的难度，也不利于废水中丝胶蛋白的分类提取和废水的深度处理。方案二通过清浊分流将高浓度的汰头废水与其它低浓度煮茧废水、缫丝废水、复摇废水等分开，汰头废水经过厌氧处理后再与其它废水混合采用好氧处理。该方法既能达标排放，又有利于废水中丝胶蛋白的分类提取和吸收，是目前比较趋向的 缫丝废水处理方法[8]。该方案在嘉兴和内江等地[9-10]缫丝企业采取了应用，取得了良好的实际效果。
UASB(上流式厌氧污泥床反应器)具有污泥浓度高，有机负荷高，适用于高浓度有机废水处理。SBR 法具有工艺简单、基建运行费用低、处理能力强、耐冲击负荷、运行方式灵活、不易污泥膨胀和占地面积少等优点，是处理中小水量废水，特别是间歇排放废水的理想工艺[11]，并在缫丝废水处理中得到了广泛的应用。
综合以上分析，本工程设计借鉴同类缫丝生产企业项目废水处理设计实例，采用“气浮-水解酸化-UASB-SBR”为主体的处理工艺，具体的工艺流程图见图 1 所示：

汰头废水首先进入初沉调节池，其中丝胶、丝素、粗蛋白和破碎的蛹体等将大部分被沉淀去除，并调节 pH 至 7~9 之间，初沉调节池出水经加压水泵打入压力溶气罐，随回流澄清液加压打入气浮池，并加入 PAC 和 PAM 作为混凝剂，达到进一步去除悬浮物和油脂类的目的。气浮池出水流入水解酸化池，通过兼氧微生物的水解、酸化作用将废水中的大分子、难生物降解的有机物水解转化成小分子、易生物降解的溶解性有机物，提高废水的可生化性，同时去除部分 COD、BOD，并在一定程度上起到均化水质的作用。水解酸化池出水经泵提升至 UASB 厌氧反应器，通过厌氧颗粒污泥的降解和转化，将废水中的大部分有机质降解为CH4、CO2、H2O 或转化为细胞体，有效降低废水的COD 和 BOD指标。UASB 出水自流至调节池内。

缫丝废水、煮茧废水和生活废水一起进入到格栅井，经过格栅拦截去除废水中的大颗粒物质及漂浮物后进入调节池，在调节池中和 UASB 出水混合均化水质后，进入 SBR 池，在进水阶段，废水进入反应池通过搅拌器与活性污泥充分混合，活性污泥中的微生物开始吸附废水中的有机物；通过曝气，活性污泥开始降解废水中有机物，同时硝化反应开始，将废水中氨氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，废水 COD、BOD 和氨氮等指标降低；曝气停止后开始沉淀，随着溶解氧的不断消耗，系统逐渐由好氧阶段转入缺氧阶段，最后到厌氧阶段，反硝化脱氮开始。最后SBR 上清液通过滗水器达到《缫丝工业水污染物排放标准》(GB28936-2012)表 1 排放浓度要求后排出。

初沉调节池中沉渣主要为丝胶、丝素、粗蛋白和破碎的蛹体等，经过处理可分类提取；气浮池浮渣和 UASB 及SBR 剩余污泥在污泥浓缩池内经过重力浓缩后，由污泥泵送入污泥脱水机进行脱水，产生的泥饼外运处置。污泥浓缩池的上清液和污泥脱水机脱出的污水回流至前端水解酸化池与汰头废水混合后再处理，避免产生二次污染。

本工程将汰头废水和煮茧废水、缫丝废水以及生活废水分开处理，使废水中的丝胶蛋白得以分类提取，减少污染物排放的同时产生了一定的经济效益；利用水解酸化池较好的抗冲击负荷能力以及 UASB 的高有机负荷，有效应对汰头废水的处理。SBR 池工艺流程简单，处理效果好，运行方式灵活，污泥性质稳定易分离，无需二沉池和污泥回流设备，基建费用低，占地面积少。

3.2 主要构筑物及设计参数
3.2.1 初沉调节池
设两池，两池合建，分别用于汰头废水的沉淀和pH 值调节，汰头废水设计流量为 60 m3/d，按 2.5 m3/h 计，沉淀和调节时间均为 6 小时，初沉调节池尺寸为 4.0 m×2.5 m×4.0 m，超高 1.0 m，有效水深 3.0 m，有效容积 30.0 m3；
3.2.2 气浮池
采用加压溶气气浮方式，气浮池处理能力 3 m3/h，并配置加压溶气罐 1 个，空压机 2 台(1 用 1 备)，PAC、PAM 加药泵各 1台。
3.2.3 水解酸化池
设计水力停留时间为 12 h，有效容积 30.0 m3，尺寸 3.0 m×2.5m×4.5 m，有效水深 4.0 m，超高 0.5 m。底部设布水器和生物填料，水流由下向上流方式。
3.2.4 UASB 厌氧反应器
采用碳钢罐体，尺寸为Φ4.2 m×7.0 m，有效容积 83 m3，水力停留时间 30 h，有效水深 6.0 m，COD 容积负荷为 6 kgCOD/(m3・d)，内设三相分离器，外置循环泵。
3.2.5 调节池
缫丝废水、煮茧废水和生活污水和 UASB 出水合计 580 m3/d，按 25 m3/h 计，设计水力停留时间 6 h，尺寸为 10.0 m×5.0 m×4.0 m，超高 1.0 m，有效容积 150 m3；在池底设集水坑，水池底以 i=0.01的坡度坡向集水坑，集水坑内设 2 台自动搅匀潜污泵，一用一备，型号为 WQ50-27-15-2.2，水泵基本参数为：流量 Q=27 m3/h，扬程H=15 m，功率为N=2.2 kw。
3.2.6 SBR 池
设计流量为 580 m3/d，尺寸为 16.0 m×8.0 m×6.0 m，有效水深5.0 m，超高 1.0 m，有效容积 610 m3，分成 4 格，每日运行周期数为 3，设置滗水器 4 台，鼓风机 3 台(2 用 1 备)，池底采用微孔曝气盘曝气。
3.2.7 污泥浓缩池
污泥浓缩池设置 2 座，单池尺寸为 5.0 m×2.5 m×5.5 m，超高1.0 m，配套G40-1 污泥输送泵 2 台，流量 5 m3/h，扬程为 30 m，功率 1.5 kw。
4 运行结果及分析
4.1 系统运行
本工程经调试完成，投入运行 3 个月后，该处理系统出水基本稳定达标。此时对整个处理系统各处理段出水水质进行取样检测，主要分析该系统对 CODcr、BOD5 及NH3-N 处理情况，CODcr、BOD5 和NH3-N 出水浓度如图 2-图 4 所示：

从图 2~4 中可以看出，经过连续 7 d 对各处理段出水取样分析，在汰头废水进水 CODcr、BOD5 和 NH3-N 平均浓度为 11200mg/L、5172 mg/L 和 139 mg/L 的情况下，经过气浮+水解酸化+UASB 工艺处理后，出水 CODcr、BOD5 和NH3-N 平均质量浓度为为 2065 mg/L、861 mg/L 和 84 mg/L，UASB 出水经过与缫丝、煮茧和生活废水混合调节后，经过 SBR 处理后，出水 CODcr、BOD5 和NH3-N 平均浓度为为 84 mg/L、31 mg/L 和 14 mg/L，稳定达到《缫丝工业水污染物排放标准》(GB28936-2012)表 1 排放浓度限值要求。
另外，UASB 池和 SBR 池对 CODcr、BOD5 均有较高的去除率，UASB 对 CODcr 去除率达到 74 %左右，对 BOD5 去除率达到 80 %左右；SBR 对CODcr 去除率达到 76 %左右，对 BOD5 去除率达到 80 %左右。并且整个处理系统具有一定的抗冲击负荷能力，运行稳定。

4.2 运行费用
本废水处理设施的运行费用主要包括药剂费、电费、污泥处理费、设备检维修费和人工费用等。
(1)药剂费：药剂费主要是 PAC、PAM 和酸液的费用，根据实际使用情况，费用约为 0.33 元/m3。
(2)电费：本工艺系统使用功率总数为 52.6 kW，每日使用电量为 1262.4 kW・h，平均电价 0.8 元 kW・h，处理每 m3 废水电费为：1262.4×0.8÷580=1.74 元/m3。
(3)污泥处理费：根据实际情况，费用为 0.30 元/m3。
(4)检维修费：每年对水泵、风机等设备的维护费用按照 3.5
万元考虑，维护费用为 0.24 元/m3。
(5)人工费：主要是操作分析人员的工资部分，定员 3 人，工资以 3000 元/月计，折合人工费为 0.74 元/m3。
(6) 总费用：该废水处理 设施日常处 理费用为： 0.33+1.74+0.30+0.24+0.74=3.35 元/m3。

5 结论
(1)采用“气浮+水解酸化+UASB+SBR”工艺对缫丝生产废水具有较好的处理效果，通过将高浓度汰头废水与其它低浓度煮茧废水、缫丝废水、生活废水等分开处理，可以利于废水中丝胶蛋白的分类提取和吸收，产生一定的经济效益的同时，出水稳定达到《缫丝工业水污染物排放标准》(GB28936-2012)表 1 排放浓度限值要求。
(2)在缫丝企业实际生产中，汰头废水水质有一定的波动，前段采用水解酸化+UASB 有效解决的了该问题，对废水冲击负荷有一定的缓冲能力。
(3) UASB 出水进入调节池通过与缫丝、煮茧废水和生活废水
混合后，有效降低了 UASB 出水的 CODcr 浓度，并提高了 SBR
池的污泥负荷，提高SBR 池处理效率。
(4) UASB 池和 SBR 池对 CODcr、BOD5 均有较高的去除率，
UASB 对 CODcr、BOD5 的去除率分别达到 74 %和 80 %左右；SBR对CODcr、BOD5 去除率达到 76 %和 80 %左右。UASB 池和 SBR池是该工艺的关键环节，直接决定废水的处理效果。
(5)该工艺对于缫丝工业废水的处理是可行的，并且运行费用较低，具有较好的经济效益和社会效益，为缫丝行业提供有效处理方案借鉴。