印染行業是典型的高耗水產業每年需消耗近億噸的工藝用軟化水。印染廢水來源及污染物成分十分複雜,具有水質變化大、有機物含量高、色度高(主要為有色染料)等特點,直接排放對人類健康和生存環境帶來極大危害,同時造成水資源的浪費。隨著國家和社會對環境保護要求的日益重視和對可持續發展的要求,傳統的處理方法已越來越難以滿足生產和環保的要求。
印染廢水主要含有染料、料漿、染色助劑及纖維雜質、油劑、酸、鹼及無機鹽等,成分複雜且排放量大,色度高、鹼度大、PH較高,生物難降解物多及多變化,被公認為是最難治理的主要有害廢水之一。混凝法處理印染廢水具有處理效果良好,成本低等優點,因而成為處理工業廢水的重要手段。
膜分離技術是一種新型高效、環保的分離技術,近年來,隨著膜分離技術在國內的不斷發展和進步,使得現代高科技的膜分離技術(主要有超濾、納濾和反滲透技術)已在印染工業中得到了廣泛成功應用,併產生了良好的經濟和社會效益,為印染行業的技術革新帶來新機遇。

1印染廢水深度處理回用

1.印染廢水排放概況
印染廢水來源及污染物成分十分複雜,具有水質變化大、有機物含量高、色度高等特點。直接排放對人類健康和生存環境帶來極大危害。
印染廢水處理若採取生化、物化相結合的處理工藝,出水可達到<GB8978-96>綜合廢水排放標準的一級標準。
印染廢水處理若採用的單一的生化和物化處理工藝,出水水質達不到一級標準,多數印染企業是納入工業園區管網標準後進入園區廢水站再進一步處理。
印染廢水調節池物化處理技術生化處理技術排放物化+生化技術
2. 印染水回用概況
經濟的持續增大、企業規模的不斷擴大,水資源的匱乏,必將導致水價格的不斷提高,因此,大力發展印染廢水回用事業,不僅能節約有限的水資源,緩解企業日趨突出的用水緊張矛盾,而且能減少污水的排放。
天創公司研發中心對「印染廢水綜合處理回用」進行了長期研究,並結合大量工程實踐,已形成了自己的核心工藝處理
3.核心工藝組合如下:
廢水類型
水質類型
推薦工藝
備註
二沉池出水
達標
砂濾+UF+RO/NF
適用佔地面積小企業
達標
預處理+RO/NF
適用佔地面積大企業

不達標
MCR/MBR+RO/NF
若採用其他傳統工藝還需要進一步進行預處理

無任何處理系統低濃度廢水
不達標
MCR/MBR+RO/NF
若採用其他傳統工藝還需要進一步進行預處理
砂濾+UF+RO/NF



4.印染廢水中水回用工藝
針對達標排放和納管排放的印染廢水,天創公司在大量工程實踐與試驗研究基礎上,結合印染廢水「節能減排回用」要求,天創公司建立了幾套比較完善的印染廢水中水回用工藝。
一、砂濾+UF+RO/NF處理工藝
1. 印染廢水經過前處理工藝處理后,降低廢水中的CODcr、廢水中的懸浮物、濁度,進入超濾處理系統,去除更小的懸浮物、濁度和色度后在進入後續的RO/NF處理系統,截留廢水中的污染物質,進行污染物的分離和濃縮,使出水達到生產回用水水質要求。
二、預處理+RO/NF處理工藝
1 .印染廢水經過生化或物化傳統工藝處理后,經過二沉池出水(出水水質較好),廢水中的懸浮物、CODcr得到有效處理后。二沉池上清液經過濾池或高效沉澱技術進一步去除廢水中懸浮物和濁度,使出水SDI達到<5的要求下,在進入後續的RO/NF處理系統,截留廢水中的污染物質,進行污染物的分離和濃縮,使出水達到生產回用水水質要求。
預處理系統:本系統採用砂濾池、快濾池或高效沉澱技術進一步去除廢水中的懸浮物和濁度,是出水SDI達到<5的要求。
三、MCR/MBR+RO/NF處理工藝
1. 印染廢水經過傳統工藝處理后或者低濃度廢水未經過處理后,廢水中的有機污染物和懸浮物的濃度較高,通過MCR或MBR處理技術,降低廢水中的有機污染物和懸浮物,進入後續的RO/NF處理系統,截留廢水中的污染物質,使出水達到回用水水質要求。
膜-生物反應器工藝(MBR工藝)是膜分離技術與生物技術有機結合的新型廢水處理技術。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物質截留住,分離出清水,實現生化反應與清水分離同步進行,省掉二沉池。
MBR緊湊簡潔單元結構特別適合於處理成份複雜、污染物濃度高的印染廢水。
MBR工藝的優點:處理效率高、出水水質好、污泥少
水力停留時間短、佔地面積小
易清洗、易更換、運行穩定、運行成本低
耐衝擊能力強、COD和色度去除效率高
膜-混凝化學反應器(MCR工藝),該工藝是天創公司在MBR工藝基礎上研究出一種新型的廢水處理工藝。MC工藝是將化學混凝工藝與膜分離工藝加以結合,用膜代替混凝反應中的沉澱池,起到泥水分離的作用。
MCR工藝優點:減少了沉澱池、降低了佔地面積
提高傳統化學混凝的反應效
與傳統化學混凝相比,無需加藥劑
出水水質好、操作靈活簡便

2印染廢水處理技術

國內外對一般印染廢水多數採用傳統的生化法處理,以除去廢水中有機物,有些工廠在生化處理前或處理后還增加一級物化處理,少數工廠採用多級的處理。在美國,印染廢水多數採用二級處理,即生化與物化結合,個別用三級,增加活性炭。日本與美國相似,但應用臭氧的報導也較多。英國是羊毛加工的傳統國家,一般用不完全流程,僅將洗毛水用物化初步處理與其他染色廢水合併排入城市污水處理廠。國內投入運行的生化處理設施,大部分是採用完全混合活性污泥法。接觸氧化等生物膜法,近年來也逐步增加。印染廢水處理,應盡量採用重複使用和綜合利用措施,與工藝改革和回收染料、漿料、節約用水、用鹼等結合起來考慮。在國內印染廢水處理中採用的完全混合式系統有加速曝氣法和延時曝氣法兩種形式。廢水量較大的採用延時曝氣法較多,廢水量較小的則以加速曝氣法為主。印染廢水處理中常以曝氣時間作為曝氣池的控制指標。由於印染廢水的水質是多變的,因此曝氣時間必須與有機負荷(POD含量)結合起來考慮。常用的治理印染廢水有如下方法:
1.改革工藝、減少或消除印染廢水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,可以消除印染廢水。對於棉織物,一直用澱粉漿料上漿和作為印花漿料中的粘合劑,使退漿、煮煉廢水中,含大量澱粉。現在,印染工業用化學漿代替澱粉漿,如聚乙烯醇和纖維素衍生物作漿料,;可使退漿、煮煉廢水的BOD降低33%,若用作印花漿粘結劑,則還可降低5~20%。此外,在酸性媒染染料染色中,用硝酸鈉或雙氧水代替重鉻酸鉀作氧化劑,能消除廢水中有毒的鉻污染。
2.廢水和物料的回收利用
(1)印染廢水要按水質特點,分別回收利用一般印染廠中,廢水可分為三類,即澱粉漿料廢水,廢鹼液和其他染整廢水。據統計,它們占的百分率約為;澱粉漿料類廢水為65%,廢鹼液為19%,其他染整廢水為65%。按上述水質分開處理,有利於回收利用。
(2)鹼回收利用絲光工序的淡鹼液可循環利用,還可將淡鹼液用於煮煉,煮煉廢鹼液,用於退漿,多次重複使用。如鹼液量大可用三效蒸發器回收鹼,如鹼液量小,可用薄膜蒸發器回收鹼。
(3)染料回收如含硫化染料的廢水,可以在反應鍋內加酸,放出硫化氫,經沉澱過濾后回用。對還原染料和分散染料可採用超過濾技術回收。廢水回收染料后,可使色度減少85%,硫化物減少90%。
3.印染廢水的無害化處理
廢水和物料的回收利用,雖然是減少印染廢水污染的根本出路,然而;目前國內外還遠未達到應有水平,印染廢水仍以無害化處理為主,印染廢水的水質特點,主要是COD和BOD高,以及由此引起的色度等指標遠遠超過排放標準;國外紡織工業廢水尤其是印染廢水的處理,應用最廣的是生化處理法,國內一般印染廢水,多數也是採用生化法去除水中的有機物。投入運行的生化處理設施,大部分是採用完全混合活性污泥法,即廢水和迴流污泥進入曝氣池后,與池內原有混合液得到充分混合。這一方法,較好適應印染廢水COD高而且水質多變的特點,得到比較好的處理效果。所採用的完全混合式系統,有加速曝氣法和延時曝氣法兩種,廢水量大的用延時曝氣法較多,廢水量較小的,則以加速曝氣法為主。
實踐證明,用生物處理印染廢水,BOD去除率一般為85~90%,並能使可溶性的BOD變成不溶性污泥而分離去除。同時還能去除部分色澤和懸浮物,降低pH值。為了解決生化處理后脫色問題i採用活性炭吸附法,可去除廢水中很多種類染料和可溶性有機物。對非水溶性染料廢水的色度,如硫化染料,還原染料和分散染料,可採用臭氧氧化法和混凝法加以去除。
綜上所述,印染廢水能達到排放和回用水的各項指標,需要採用聯合處理方法,如用沉澱(或過濾)—生化—活性炭吸附—生物接觸氧化—煤粉灰過濾,活性污泥—臭氧氧化(或混凝)等。現在多級的處理方法,如反滲透、離子交換、電滲析等已開始在印染廢水中應用。據報道,日本紡織印染工業處理水回用率,巳達到8096。表2-4-2為各種不同染織物廢水主要處理方法和優缺點比較。
1、混凝法的機理
混凝法是通過向污水中投加混凝劑,使細小懸浮顆粒和膠體顆粒聚集成較粗大的顆粒而沉澱,得以與水分離,使污水得到凈化的方法。混凝法的機理主要是壓縮雙電層,吸附表面中和,吸附架橋和沉澱網捕四種機理。以上幾種作用可能同時產生,在不同的條件下某種作用可能是主導因素。
混凝劑可降低印染廢水中的濁度、色度,去除多種高分子物質、有機物。以及某些重金屬有毒物質。
2、實驗室研究
混凝沉澱是水處理過程中的重要單元,而混凝法最關鍵的是要選擇合適的混凝劑。目前,主要有無機混凝劑、有機混凝劑、複合混凝劑及生物混凝劑四大類。近幾年,許多研究者主要對高分子混凝劑和高效複合脫色混凝劑開展了較深入的研究,並在處理印染廢水方面取得了進展。
陳文松和韋朝海研究了低劑量Fenton氧化一混凝法對三種不同模擬水樣和實際印染廢水的處理效果,結果表明,Fenton氧化一混凝法特別適合於處理成分複雜(同時含有親水性和疏水性染料)的染料廢水。實際印染廢水的處理結果令人滿意,CODcr和色度的去除率分別達到84%和95%。Fenton氧化一混凝法處理印染廢水效果好,成本低,操作簡單,便於推廣。混凝劑的改性和復配能優化混凝劑性能,提高混凝效果。姚曉亮採用鎂鹽與亞鐵鹽混合復配對活性染料印染廢水進行脫色處理,並與單一組分混凝劑的脫色效果作比較。結果表明:複合混凝劑MgSO4-FeSO4·7H2O的脫色效果明顯優於單一組分,表現出顯著的協同效應。祝社民和陳英文等將若干廉價的天然和廢棄無機粉料(如粉煤灰,黏土等礦物,其中主要含硅、鎂、鈣和鐵等)按一定比例配伍,再進行簡單活化和極少量的高分子絮凝劑復配而成新型的混凝劑,其對印染廢水具有良好的處理效果,COD去除率為74%,最終出水濁度低於5度。印染廢水經過混凝處理后可達到國家污水排放的三級標準,可重複利用。余瑩在實驗中發現,將聚硅鋁鐵硼應用於處理印染廢水,其脫色效果佳,透光率可達98%;且具有製備工藝簡單、高效、礬花大、沉降速度快、污泥體積小、脫色及去除COD效果良好等優點。戴亞英和邱慧琴研究的是聚合硫酸鐵硅混凝劑(PFSS),它是一類新型無機高分子混凝劑,是在聚硅酸和鐵鹽的基礎上發展起來的複合產物。實驗說明此類混凝劑混凝效果好,易儲備,價格便宜,因此受到了水處理界的極大關注。
利用廢熔鹽研製了一種新型複合混凝劑PMFC(聚合氯化鎂鐵),應用該複合混凝劑對印染模擬廢水以及實際廢水進行了處理。實驗結果表明,該複合混凝劑在合適的條件下對印染廢水具有良好的處理能力,其脫水效果明顯優於PAC。此外,該複合無機混凝劑具有成本低,脫水率高,沉降速度快等優點。
3、現場應用研究
研究者也從水處理工藝方面進行了研究,並應用到實踐中,取得了好的成效。江陰市某印染廠採用物化+三級生化+物化法處理印染廢水,設計處理能力360m/s,廢水進水CODcr, BOD5,SS和色度分別為: 200—300mg/L,600—700mg/L,350—500mg/L和500~1000倍,經處理后,出水穩定並達到污水排放一級標準,此外,該工藝具有處理負荷高,耐衝擊,出水穩定等特點,並於2002年年底完工驗收運行至今,處理效果良好,出水穩定達標。王振川等採用混凝沉澱一酸化水解一懸挂鏈曝氣一生物碳組合工藝對該類廢水進行了大量的實驗研究,優化了各項工藝參數,並在河北麗友印染有限公司建立了一套3000平米/d的廢水處理設施。經2年實際運行表明,該設施具有投資少,運行費用低,水凈化率高的特點,處理后出水CODcr,去除率高達93%以上,各項水質指標均達到了(GB4287—92)紡織染整工業水污染物排放一級標準。黃瑞敏等提出了採用混凝脫色一曝氣生物濾池,再深度處理的回用處理工藝進行現場試驗研究。研究結果表明,該工藝可以將印染廢水色度去除至10倍以下,CODcr處理至20mg/L以下,SS達到2mg/L以下,濁度低於3NTU,高效脫色混凝劑色度去除率達到98%,曝氣生物濾池的出水CODcr質量濃度為20mg/L。
4、結束語
研究表明,混凝法對印染廢水具有工藝流程簡單、操作管理方便、設備投資省、佔地面積少、對疏水性染料脫色效率很高等優點,混凝法已經成為污水處理的常用方法。針對特定的印染廢水,混凝劑的選擇就成為影響混凝效果的關鍵因素,所以混凝劑的開發和研究是一個熱點。目前較新型的無機高分子複合型混凝劑主要有聚合硅酸硫酸鋁(PASS)、聚合硅酸氯化鋁鐵(PSAFC)、聚合硅酸硫酸鋁鐵(PSAFS)和聚合硅酸硫酸鋁硼(PSBA)。無機混凝劑具有無毒或微毒,原料易得等方面的優點,在混凝技術中佔有重要地位,一直得到廣泛應用。離子型高分子混凝劑可以明顯提高絮凝效果,增大捕捉範圍,活性基團也得到充分暴露,有利於更好地發揮架橋作用,因此,離子型高分子混凝劑是今後的發展重點。近年來,混凝劑的發展由低分子到高分子,由單一型到複合多功能型。研製成本低、廣譜、高效、無毒的混凝劑成為混凝研究的一個熱點。總之,當前混凝劑的發展總的方向是「高分子化、複合化、多功能化」,今後需進一步開展的工作為:
(1) 複合型高分子混凝劑的研製。
(2) 天然高分子物質及其改性產品的應用。
(3) 混凝劑的多功能化。
(4) 微生物絮凝劑的研究和開發。
值得說明的是,除了混凝劑種類和水處理工藝和條件以外,如PH值,混凝劑的加入量,投加順序,污染物的濃度及水力條件都是影響混凝效果的重要因素。混凝劑的加入量,投加順序需要事先通過實驗確定。

3「流炭法」處理印染廢水

印染廢水經生化處理后,一般採用混凝沉澱的方法進一步降低污染物.混凝沉澱的去除率一般在30%左右,當原水質量濃度較高或者處理要求很高時,混凝沉澱處理還不能確保廢水達標排放.混凝沉澱處理的成本較高,對於一些處理規模較大的污水處理廠來說,混凝藥劑的消耗相當可觀,在廢水處理成本中所佔的比例較大.混凝沉澱后將大幅增加污泥量,而污泥處理也是污水處理廠較為頭疼的事情,中國對環保的要求越來越高屆時污泥的處置的問題將顯得更為突出;活性炭在廢水處理中也有應用,但一般均是一次性使用。導致廢水處理的成本非常高,從而限制了活性炭在廢水處理中的應用。 "流炭法"是本人多年來致力研究的廢水處理新工藝。根據其處理原理命名為"流炭法".主要的應用價值:(1)印染廢水的深度處理,取代混凝沉澱(氣浮)、氧化劑脫色等;(2)水質較差的河水凈化處理;(3)高鹽分化工廢水的處理及特徵污染物的處理."流炭法"在印染廢水處理中的應用已完成了小試。
1試驗
1.1材料及儀器 材料:椰殼活性炭,JWl00型,粒度8-20目,碘吸附值900~1100m2/g,比表面積1200m2/g;活性污泥、印染廢水,集中處理印染廢水(常州龍澄污水廠). 儀器:5B-1型CODcr快速測定儀,MP120-2型電子天平,托盤天平,曝氣裝置,攪拌裝置,抽濾裝置,容器和玻璃器皿若干。
1.2活性炭處理
1.2.1飽和吸附處理 取污水廠初沉池出水20L測定CODcr質量濃度為876mg/L,計算得出CODcr總量為17.52g.稱取活性炭6g,加入5L廢水,攪拌1h,抽濾出活性炭,再加入廢水吸附,共計4次.按活性炭的吸附能力,可確定活性炭已吸附至飽和.
1.2.2活性炭再生 將已吸附飽和的活性炭抽濾出來后,加入二沉池出水(CODcr質量濃度112mg/L),配製成500mL的水溶液.加入少量活性污泥,連續曝氣48h後備用.
1.3工藝 取二沉池出水5000mL,加入經處理的活性炭溶液500mL,連續攪拌30min,靜止沉澱1h,分離出沉澱后的活性炭溶液500mL,上層清液過濾后測CODcr質量濃度及色度,活性炭溶液厭氧24h,再曝氣24h後進行下一批吸附試驗. 第二批試驗重複上述步驟. 1.4測試 2.結果與討論 2.1CODcr去除效果 2.2色度去除效果
"流炭法"對色度的去除率更為明顯,處理后的廢水感觀非常好,能有效解決印染廢水中色度的達標排放問題(GB4287-1992中一級標準).
2.3"流炭法"處理成本分析運行一段時間后.由於微生物生長,活性污泥量逐步增加,必須排出部分污泥,此時活性炭會隨之流失.小試中發現,活性炭生化再生過程中負荷較低,採用厭氧與好氧工藝再生,污泥增長的速度很慢,16天後污泥量從1.22g/L增加到1.35g/L,但並未發現活性炭的吸附作用有所減弱. 如不計活性炭的流失,"流炭法"處理主要成本為再生過程中所消耗的電費.其計算方法與生化處理所耗電費的計算方法基本相同,處理成本約為0.4元/kgCODcr.如印染廢水的CODcr質量濃度由150mg/L處理至<100mg/L,每噸廢水的處理成本約0.04元.遠低於混凝沉澱和用氧化劑脫色所需的費用.
3結論
3.1活性炭採用微生物再生法可行,再生后的活性炭具有很強的吸附能力,"流炭法"作為印染廢水處理中的一個輔助方法,可大幅度改善出水水質,同時降低處理成本.
3.2本處理工藝尚需進一步完善,處理流程應由間歇式處理向連續式處理方向發展,使之能與印染廢水現有的處理工藝相配套;試驗過程中活性污泥的增長量不多、沒有排放剩餘污泥,因此,未取得活性炭在處理過程中的流失數據;活性炭的規格尚需進一步優選,以改善活性炭與廢水的分離性能.
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