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1概述

印染廢水是加工棉、麻、化學纖維及其混紡產品為主的印染廠排出的廢水。印染廢水水量較大,每印染加工1噸紡織品耗水100~200噸,其中80~90%成為廢水。紡織印染廢水具有水量大、有機污染物含量高、鹼性大、水質變化大等特點,屬難處理的工業廢水之一,廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、酸鹼、纖維雜質、砂類物質、無機鹽等。用於印染廢水處理的主要方法有物化法、生化法、化學法以及幾種工藝結合的處理方法,而廢水處理中的預處理主要是為了改善廢水水質,去除懸浮物及可直接沉降的雜質,調節廢水水質及水量、降低廢水溫度等,提高廢水處理的整體效果,確保整個處理系統的穩定性,因此預處理在印染廢水處理中具有極其重要的地位。
印染行業是工業廢水排放大戶,據不完全統計,全國印染廢水每天排放量為3×106~4×106m3。印染廢水具有水量大、有機污染物含量高、色度深、鹼性大、水質變化大等特點,屬難處理的工業廢水。近年來由於化學纖維織物的發展,模擬絲的興起和印染后整理技術的進步,使PVA漿料、人造絲鹼解物(主要是鄰苯二甲酸類物質)、新型助劑等難生化降解有機物大量進入印染廢水,其COD濃度也由原來的數百mg/L上升到2000~3000mg/L,從而使原有的生物處理系統COD去除率從70%下降到50%左右,甚至更低。傳統的生物處理工藝已受到嚴重挑戰;傳統的化學沉澱和氣浮法對這類印染廢水的COD去除率也僅為30%左右。因此開發經濟有效的印染廢水處理技術日益成為當今環保行業關注的課題。

2分類

①退漿廢水,水量較小,污染物濃度高,主要含有漿料及其分解物、纖維屑、酸、澱粉鹼和酶類污染物,濁度大。廢水呈鹼性,pH值為12左右。用澱粉漿料時BOD、COD均高,可生化性較好;用合成漿料時COD很高,BOD小於5mg/L,水可生化性較差;
②煮煉廢水,水量大,污染物濃度高,主要含有纖維素、果酸、蠟質、油脂、鹼、表面活性劑、含氮化合物等。廢水鹼性很強,水溫高,呈褐色,COD與BOD很高,達每升數千毫克。化學纖維煮煉廢水的污染較輕;
③漂白廢水,水量大,污染較輕,主要含有殘餘的漂白劑、少量醋酸、草酸、硫代硫酸鈉等;
④絲光廢水,含鹼量高,NaOH含量在3%-5%,多數印染廠通過蒸發濃縮回收NaOH,所以絲光廢水一般很少排出,經過工藝多次重複使用最終排出的廢水仍呈強鹼性,BOD、COD、SS均較高;
⑤染色廢水,水質多變,有時含有使用各種染料時的有毒物質(硫化鹼、吐酒石、苯胺、硫酸銅、酚等),鹼性,PH有時達10以上(採用硫化、還原染料時),含有有機染料、表面活性劑等。色度很高,而SS少,COD較BOD高,可生化性較差;
⑥印花廢水,含漿料,BOD、COD高;
⑦整理工序廢水,主要含有纖維屑、樹脂、甲醛、油劑和漿料,水量少;
⑧鹼減量廢水:是滌綸模擬絲鹼減量工序產生的,主要含滌綸水解物對苯二甲酸、乙二醇等,其中對苯二甲酸含量高達75%。鹼減量廢水不僅pH值高(一般>12),而且有機物濃度高,鹼減量工序排放的廢水中CODCr可高達9萬mg/L,高分子有機物及部分染料很難被生物降解,此種廢水屬高濃度難降解有機廢水。

3處理方法

根據紡織印染行業自身的特點,印染廢水的處理,應盡量採用重複回用和綜合利用措施,與紡織印染生產工藝改革相結合,盡量減少水\鹼以及其它印染助劑的用量,對廢水中的染料,槳料進行回收.例如,對於合成纖維及含合成纖維75%以上的織物採用干法印花工藝,可以消除生產過程中的印花廢水;在使用酸性媒染染料過程中,如果用硝酸鈉或雙氧水代替重鉻酸鉀全長為氧化劑,就可以消除廢水中的鉻的污染.許多印染企業普遍將絲光工藝排放的鹼液用於煮煉工序作為煮煉液,煮煉工序排放的廢鹼液用於退槳工序,多次重複使用可以大大減少整個過程中排放的總鹼量.對於含有硫化染料的污水,可以首先在反應鍋內加酸,使廢水中的硫化氫釋放,然後經過沉澱過濾后回收再用.對含有還原染料和分散染料污水,可採用超濾技術將非水溶性染料顆粒回收使用.通過以上這些生產技術的革新,可以有效減少紡織印染行業的污染物排放量.同時也為生產企業節約了許多原料,增加企業的經濟效益.
棉紡織工業廢水的主要處理對象是鹼度,不易生物降解或生產降解速度極為緩慢的有機質,染料色素以及有毒物質.在美國,印染污水多數採用二級處理,即物化預處理與生化處理品相結合的工藝路線,個別企業使用了三級處理系統,即在生化處理以後增加活性炭吸附處理.日本的紡織印染企業採用的處理工藝與美國相仿,但應用臭氧化處理的情況多一些.在中國,處理印染廢水也主要採用物化處理與二級特殊化處理工藝結合,其中物化處理以混凝沉澱和混凝氣浮為主,而在已經投入運行的生化處理設施中,大部分採用了活性污泥法,SBR工藝的應用也在逐步增加.下面我們主要介紹混凝預處理工藝和後續生化處理工藝.
1.混凝預處理
混凝法是向廢水中投加化學藥劑,使印染污水中大部分非水溶性的染料顆粒和膠體有機物互相凝聚成大的顆粒,然後再通過自然沉澱,氣浮等方式衩去除.由於混凝過程中絮凝開成的礬花有較強的吸附能力,因經也有一部分水溶性有機物可以被吸附去除.印染廢水通過混凝處理後有80%以上的懸浮性有機污染物被去除,同時色度的去除率也可達到50-95%.
對印染污水的混凝處理,關鍵在於選擇合適的絮凝劑,常規適用於印染廢水處理的絮凝劑主要有硫酸鋁,硫酸鐵,氯化鐵,這些絮凝劑在處理一些非水溶性染料廢水是效果明顯,例如分散染料,還原染料,硫化染料,COD和色度的去除率真都非常高.

4處理工藝

該廢水處理的工藝廢水--調節池--水解酸化--生物接觸氧化--中沉池--
  |
  pac
  |
-混凝反應池----氣浮池--出水。
該處理工藝中要用到的污水處理藥劑為聚丙烯醯胺和聚合氯化鋁,用次氯酸鈣作為脫色劑 。該工藝重點是好氧生物接觸氧化,其主要功效是降解有機物。在聚丙烯醯胺的選擇上混凝處理一般選擇陰離子聚丙烯醯胺和非離子聚丙烯醯胺,污泥脫水選擇陽離子聚丙烯醯胺。陽離子選擇離子度相對較低的陽離子型號,分子量基本在1000萬以上效果較佳。

5廢水回用

設計原則
1、執行有關環保規定,確保各項出水指標符合國家和地方有關水質標準的要求;
2、選擇比較成熟的處理工藝,系統運行簡單可靠、安全、操作方便,盡量減少運行成本及投資費用;
3、選擇處理工藝流程短、可行性、耐衝擊、處理效果穩定;
4、操作管理方便、便於維護;
5、建設地點及用地應充分考慮用戶的現有條件,根據廠方要求,指定地點用地,並應考慮管網的合理布置;
6、水處理站應無二次污染,以減少對周圍生活環境的影響。

回用工藝

印染廢水回用工藝中,以石灰作為PH調節劑,以硫酸亞鐵作為混凝劑,故出水鐵含量較高,不能直接用於回用,但本項目是以物化+生化工藝為前段污水處理工藝的,特別是經過接觸氧化池強化曝氣,水中的二價鐵均轉化為三價鐵,在出水中形成了氫氧化鐵微絮體,這也是污水處理站出水渾濁、有色度的主要原因。
只要在出水中添加一定量的鹼式氯化鋁和PAM,就可將氫氧化鐵微絮體結合成較大的絮體,通過高效過濾,即可除去污水中鐵,故本項目採用AFF不對稱纖維過濾器,AFF是一種集加藥、微絮凝、沉澱和過濾為一體的高效過濾設備,其特點是濾速快(濾速是砂濾的10倍以上)、過濾精度高(過濾精度為5um,是一般砂濾的4倍)、反衝容易、管理方便,在本項目中,AFF主要是作為除鐵和中水中懸浮物的設備。
經過AFF過濾的中水,COD指標仍為100mg/l左右,而且主要為可溶性COD(SCOD),直接影響中水回用價值,同時有機物對反滲透膜使用壽命影響甚大,必須通過適當的處理工藝,使其降至30mg/l以下。
故採用膜生物流化床(MBFB)工藝,利用經過特殊處理的陶瓷膜,將膜分離系統與高負荷生物流化床工藝相結合,以獲取穩定的處理水質。該工藝已在美國、日本、英國、德國、南非、澳大利亞等國家和地區的污水和廢水處理領域得到推廣和應用。
經過MBFB工藝處理的出水,除電導率指標外,其水質可達到紡織印染行業車間回用水的行業要求的標準,可直接用於生產過程的水洗、皂洗和沖洗等車間,大約可達到60%的回用率。同時MBFB工藝也可作為反滲透工藝的前處理工段,MBFB可直接進入反滲透膜進行脫鹽,而不必經過複雜的保安過濾和超濾工段。
採用先進的中水回用處理工藝,在原有污水達標排放的基礎上,進一步降低水中鐵、COD濃度,一方面可直接作為回用水,用於水洗、皂洗和前段沖洗等對水質要求不高的工段;另一方面處理后的中水,可直接通過反滲透或離子交換脫鹽,免除了反滲透工藝中多級保安過濾和超濾工藝,減少了前處理費用,延長RO膜使用壽命。

6中國現狀

紡織工業發展主要阻礙之一是環保節能(低碳)問題,環保的主要問題是廢水,而約80%紡織廢水來自於印染行業。統計數據顯示,2008年紡織工業廢水排放量23億噸,居各工業行業第3位,佔全國工業廢水排放量的10.60%。紡織工業排放廢水中化學需氧量(CODCr)排放量31.4萬噸,居各工業行業第4位,佔全國工業廢水CODCr的7.76%。該數據是對規模以上企業的統計數據,實際數據可能要大很多。實際上印染行業是以中小企業為主的競爭性行業,中小企業比重佔99.6%,非公有制企業佔95%,大量小企業數據並未統計在內。若以纖維加工量的70%需進行印染加工計,則年排放廢水約在30億噸左右。
印染廠廢水處理的問題分析
印染廠廢水處理成功的實例較多,但是成效不佳的也不少,其原因大致有以下幾種情況:(1)印染廠未分析自身廢水特質(水質、水量),照搬他廠經驗,結果往往不理想。(2)將城市污水處理的設計規範,用於印染廢水處理,僅僅改變一些參數,造成很大的損失。特別是在早期,大型印染廠廢水集中處理,都由大型設計院負責,而其對印染廢水性質不夠深入了解,造成很大損失。(3)新技術、新工藝、新藥劑未經中試,直接用於工程,造成很多失敗。新技術多應經過小試、中試,才能用於工程,一般試規模是工程水量的3%~5%,即最多放大20倍左右。實驗室研究成果直接用於工程,難有成功案例。工程應該採用最成熟、最穩妥的技術。(4)生產工藝相近的廢水,可採用相似的處理工藝,但也要根據水質、水量適當調整技術參數,保證處理水平。(5)實際運行技術和管理技術不當,未根據廢水變化作適當調整,也是運行不穩定的原因。

7排放標準

第一類:能在環境或動植物體內積蓄,對人體健康產生長遠影響的有害物質,最高允許排放濃度列表5-4。
第二類:其長遠影響小於第一類的有害物質,最高允許排放濃度列表5-5。
表5-4
序號
有害物質名稱
最高允許排放濃度(毫克/升)
1
汞用其無機化合物
0.05(按Hg計)
2
鎘及其無機化合物
0.1(按Ca計)
3
六價鉻化合物
0.5(按Cr6+計)
4
砷及其無機化合物
0.5(按As計)
5
鉛及其無機化合物
1.0(按Pb計)
表5-5
序號
有害物質或項目名稱
最高允許排放濃度
1
PH
6-9
2
懸浮物(水力排灰、洗煤水等)
500毫克/升
3
生物需氧量(5天20℃
毫克/升
4
化學需氧量(重鉻酸鉀法)
100毫克/升
5
硫化物
1毫克/升
6
揮發性酚
0.5毫克/升
7
氰化物(以CN-計)
0.5毫克/升
8
有機磷
0.5毫克/升
9
石油類
10毫克/升
10
銅及其化合物
1毫克/升(按Cu計)
11
鋅及其化合物
5毫克/升(按ZN計)
12
氟的無機化合物
10毫克/升(按F計)
13
硝基苯類
5毫克/升
14
苯胺類
3毫/升
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