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印染废水的处理技术工艺

信息来源:www.streetsgames.com | 发布时间:2024-03-11

印染废水的处理技术工艺


印染废水是指棉、毛、麻、丝、化纤或混纺产品在预处理、染色、印花和整理等过程中所排出的废水。印染行业是纺织工业用水量较大的行业,水作为媒介参与整个印染加工过程。

1.印染废水水质水量特点

由于印染过程中工艺繁复,且需投放种类繁多的染料、浆料、助剂等化学品,因此印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点,属难处理的工业废水。

1印染废水污染物的种类和来源

废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等。染料结构中硝基和胺基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素具有较大的生物毒性,严重污染环境。

染料及特点

印染工艺中主要是染色,而染色的过程就离不开五颜六色的染料,染料是印染废水污染物的主要来源之一,染料种类繁多,生物可降解程度也各不相同。

助剂及种类

助剂是印染废水的另一主要来源,助剂主要包括表面活性剂、金属络合剂、还原剂、氧化剂、分散剂、树脂整理剂和染色载体等;

按用途分为以下类别:

润湿剂和渗透剂类;

乳化剂和分散剂类;

起泡剂和消泡剂类;

金属络合剂类;

匀染剂、染色载体和固色剂类;

还原剂、拔染剂、防染剂和剥色剂类;

粘合剂和增稠剂类;

柔软剂和防水剂类,上浆硬挺整理剂类,树脂整理剂荧光增白剂类;

防静电类,阻燃整理类;

羊毛防缩和防蛀类,防霉防臭整理剂类,防油易去污类。

印染废水中含有少量油剂,主要来自煮炼废水和整理工序废水,含量少,对水质影响不大。

2印染废水的来源和水量水质特点

印染废水不单单产生于染色过程中,印染过程分多个工序,每一道工序都要排出废水,预处理阶段(包括烧毛、退浆、煮炼、漂白、丝光等工序)要排出退浆废水、煮炼废水、漂白废水和丝光废水,染色工序排出染色废水,印花工序排出印花废水和皂液废水,整理工序则排出整理废水。

印染废水是以上各类废水的混合废水。其中所含的污染物有原料的污物、油脂、添加的各种浆料、染料、表面活性剂、助剂、酸碱等。

3不同印染产品的废水水质特点

上面是从印染工艺角度讨论废水水质的特点,也可以说从废水的来源看废水的组成。下面,从产品的角度,也就是印染的对象(料子)分析废水水质有哪些特点。

印染产品由于原料纤维、产品种类和生产工艺等不同,使用的染料、助剂种类和品种不同,加工的工艺方法不同,漂洗次数不同,因此其排放废水的水质亦不同。

另外,由于不同化学纤维的含量在各类产品中所占的比重不同,其使用染料和助剂的种类也不断变化,因此所排放的废水中各污染物含水量也不相同。按产品使用纤维原料的不同,纺织印染可分为:棉纺印染、毛纺印染、丝绸印染和麻纺印染。

2.印染废水排放标准

印染废水的排放标准为《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-1992)。

3.印染废水处理技术

印染废水的处理方法主要有:物理处理法、化学处理法、物化处理法、生物处理法、碱减量处理法。印染废水处理以生物法为主,还结合其他方法进行预处理。

1.物理法

1、膜分离

作为一种高效分离技术,膜分离是利用生物膜对物质选择性通透的原理,对废水中的污染物进行分离、浓缩、回收而达到废水处理目的。

膜分离技术不需投加化学试剂,在处理过程中也不产生新的化学物质,不产生二次污染;处理过程简单,操作方便,可在常压下进行,能耗低;可从废水中回收有用的盐类和部分染料,使之循环使用;处理后的废水可直接回用,减少了废水排放量。

膜分离技术应用于染料废水处理方面主要是超滤和反渗透。据报道,用管式和中空纤维式聚砜超滤膜处理还原染料废水脱色率在95%~98%之间,CODCr去除率60%~90%,染料回收率大于95%。

而纳滤膜用于印染废水处理中,如采用加压过滤方式,通常在1.0Mpa以上的操作压力下运行,不仅能耗高而且膜污染严重,切对原水处理要求较高,改加压式过滤工艺为浸没式过滤工艺可以提高其效率并节能。

2、高能物理法

高能物理法是一种新的水处理技术,当高能粒子束轰击水溶液时,水分子发生激发和电离,生成离子、激发分子、次级电子,这些辐射产物在向周围介质扩散前会相互作用产生反应能力极强的物质HO˙自由基和H原子,与有机物质发生作用而使其分解。

高能物理法处理印染废水具有有机物的去除率高、设备占地小、操作简单、用来产生高能粒子的装置昂贵、技术要求高、能耗大、能量利用率不高等特点。

2017年3月,中广核达胜在浙江金华建成首个电子束辐照处理印染废水的示范工程,是该方法投入实际应用的重大突破。

3、超声波技术

利用超声波可降解水中的化学污染物,尤其是难降解的有机污染物。它集高级氧化技术、焚烧、超临界水氧化等多种水处理技术的特点于一身,降解条件温和、降解速度快、适用范围广,可以单独或与其它水处理技术联合使用。

该方法的原理是废水经调节池加入选定的絮凝剂后进入气波振室,在额定的震荡频率的激烈震荡下,废水中的一部分有机物被开键成为小分子,在加速水分子的热运动下,絮凝剂迅速絮凝,废水中色度、COD、苯胺浓度等随之下降,起到降低废水中有机物浓度的作用。目前超声技术在水处理上的研究已取得了较大的成果,但绝大部分的研究都还局限于实验室水平上。

2.物化法

1、吸附法

吸附法特别适合低浓度印染废水的深度处理,具有投资小、方法简便、成本低的特点,适合中小型印染厂废水的处理。

吸附法是利用多孔性固体(如活性炭、吸附树脂等)与染料废水混合,或让废水通过由其颗粒状物组成的滤床,利用吸附剂表面活性,将染料废水中的有机物和金属离子吸附并浓集于其表面,达到净化水的目的。

活性炭具有较强的吸附能力,对阳离子染料,直接染料,酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附功能,但活性炭价格昂贵,不易再生。

由壳聚糖与活性炭及纤维素混合制成的染料吸附剂对活性染料和酸性染料有优异的吸附能力,且在水中具有优良的分散性,可采用简单而廉价的接触过滤法处理。另外,研究表明,以活性炭的筛余炭作基炭,用碳酸铵溶液浸泡,烘干后再用水蒸气活化,可提高活性炭的吸附容量和使用寿命。

大孔吸附树脂是内部呈交联网络结构的高分子珠状体,具有优良的孔结构和很高的比表面积。吸附树脂可用于去除难以生物处理的芳香族磺酸盐,萘酚类物质。它易再生,且物理化学稳定性好,树脂吸附法已成为处理染料废水的有效方法之一。

高岭土吸附剂能有效地吸附废水中的黄色直接染料。此外,国内也应用活性硅藻土和煤渣处理传统印染工艺废水,费用较低,脱色效果较好。但产泥渣量大,且进一步处理难度大。

2、混凝法

混凝法主要有沉淀法和气浮法,因其具有投资费用低、设备占地少、处理容量大、脱色率高等优点,至今仍是我国中小型印染企业普遍采用的废水处理方法。

混凝剂有无机混凝剂、有机混凝剂及生物混凝剂等。混凝法常用的混凝剂是硫酸铝、氯化铝、硫酸亚铁、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚丙烯酰胺(PAM)等,PAC吸附架桥性能最好,而PFS价格较低。

混凝法对疏水性染料效果好,但对亲水性染料效果差。在废水中投加铝、铁盐等絮凝剂,使其形成高电荷的羟基化合物,他们对水中憎水性染料分子如硫化染料、还原染料、分散染料的混凝效果较好。混凝过程中明显的吸附架桥作用不会改变染料分子的结构。

近年来,国内外采用高分子混凝剂日益增多,电荷密度小,分子量低,易发生生物降解而失去絮凝活性。人工合成的有机高分子絮凝剂分子量大,分子链中所带的官能团多,絮凝性能好,用量少,pH范围广。天然高分子絮凝剂主要有淀粉及淀粉衍生物、甲壳质衍生物和木质素衍生物3大类。

传统混凝法对疏水性染料脱色效率很高。缺点是需随着水质变化改变投料条件,对亲水性染料的脱色效果差,COD去除率低。此外,生成大量的泥渣且脱水困难也是限制该方法广泛应用的主要原因之一。如何选择有效的混凝脱色工艺和高效的混凝剂,则是该技术的关键。

用NaOH作催化剂将玉米淀粉和醚化剂反应制得的阳离子淀粉CST,用量为7~15mg/L时,对酸性染料、活性染料的脱色率达90%以上。

用接枝聚合制得的木质素季胺盐絮凝剂处理酸性染料废水,絮凝剂中的季胺离子与废水中的磺酸基团生成不溶于水的物质,投量20mg/L,色度去除率达90%。利用海虾、蟹壳为原料制得的壳聚糖用来处理印染废水,CODCr去除率达85%以上。

3.化学法

1、化学氧化法

化学氧化法是目前较为成熟的方法,是利用臭氧、Fenton试剂、氯、次氯酸钠等将染料的发色基团破坏而脱色。

臭氧氧化法对多数染料能获得良好的脱色效果,不产生污泥和二次污染,而且臭氧发生器简单紧凑、占地少,容易实现自动化控制。但是处理成本高,对硫化、还原等不溶于水的染料效果较差。

不适合大流量废水的处理,而且CODCr去除率低。通常很少采用单一的臭氧法处理印染废水,而是将它与生物法、混凝法等其它方法相结合,彼此互补以求达到最佳的废水处理效果。

Fenton试剂氧化法,其脱色的实质是H2O2与Fe2+反应所产生的羟基自由基使染料有机物断链。Fenton试剂除氧化作用外,还兼有混凝作用。采用铁屑过氧化氢氧化法处理印染废水,在pH为1~2时铁氧化生成新态Fe2+,其水解产物可脱除硝基酚类,蒽醌类染料废水色度。

传统Fenton法反应条件温和,设备简单,适用范围广,研究表明,用此法处理2-萘磺酸钠生产废水,先用FeCl3混凝沉淀后,然后在pH1.5~2.5条件下以H2O22g/gCODCr,Fe2+4g/L水,氧化60min可去除CODCr99.6%、色度95.3%。目前,随着人们对Fenton法研究的深入,近年来又把紫外光(UV)、草酸盐等引入Fenton法中,使Fenton法的氧化能力大大增强。

2、光化学氧化法

光催化氧化应用废水治理领域,始于20世纪80年代后期,可分为光分解、光敏化氧化、光激发氧化和光催化氧化四种,目前研究和应用较多的是光催化氧化法。光氧化法处理印染废水脱色效率较高,但设备投资和电耗还有待进一步降低。

常用光敏化半导体(如TiO2、CdS、Fe2O3、WO3作催化剂),在紫外线高能辐射下,电子从价带跃迁进入导带,在价带产生空穴,从而引发氧化反应。此法对染料废水的脱色效率高,缺点是投资和能耗高。

与传统的水处理技术中的以污染物的分离、浓缩以及相转移为主的物理方法相比,光化学氧化能有效地破坏许多结构稳定的生物难降解的有机污染物,而且具有反应条件温和(常温、常压)、氧化能力强、速度快、节能高效、污染物降解彻底等优点,几乎所有的有机物在光催化作用下可以完全氧化为CO2、H2O等简单无机物。但光催化氧化方法对高浓度废水效果不太理想。

关于光催化氧化降解染料的研究主要集中在对光催化剂的研究上。一些铁配体化合物具有光化学活性,可被利用来降解有机污染物。其中,TiO2化学性质稳定、难溶无毒、成本低,是理想的光催化剂。传统的粉末型TiO2光催化剂由于存在分离困难和不适合流动体系等缺点,难以在实际中应用。

近年来,TiO2光催化剂的搀杂化、改性化成为研究的热点。光催化氧化法用新型的旋转式光催化反应器,在优化条件下采用悬浮态TiO2时,偶氮染料脱色率达98%。

分别采用固定床型光反应器和斜板式光反应器对有机染料直接耐翠蓝GL进行了光催化降解研究,经60min光照,其降解率分别为83%和81.4%。

3、湿式空气氧化法

湿式空气氧化法(WAO)是在高温(125~320℃)、高压(0.5~20MPa)条件下,废水中通入空气,使其中的有机物直接氧化。

还有一种湿式氧化法的强化和改进——超临界水氧化(SCWO),这是指当温度、压力高于水的临界温度(374℃)和临界压力(22.05MPa)条件下的水中有机物的氧化。

超临界态水的物理化学性质发生较大的变化,水汽相界面消失,形成均相氧化体系,有机物的氧化反应速度极快,快速转化为CO2、H2O、N2和其他无害小分子;S、P等转化为最高价盐类稳定化,重金属氧化稳定固相存在于灰分中。

有实验验证,对有机碳含量27.33g/L的有机废水,在550℃,60s内,有机物的去除率可达99%以上。超临界水氧化法与传统的方法相比,效率高,反应速度快,适用范围广,可用于各种难降解有机物;在有机物的含量低于2%时;可通过自身热交换,无须外界供热,反应器结构简单,处理量大。

4、电解法

利用电解过程中的化学反应,把印染废水中的污染物转化为无害物质。近年来由于电力工业的发展,电力供应充足并使处理成本大幅降低,电化学法已逐渐成为一种非常有竞争力的废水处理方法。染料废水的电化学净化根据电极反应发生的方式不同,可分为内电解法、电凝聚电气浮、电催化氧化等。

电解法对处理含酸性染料废水效果较好,但对颜色深、COD高的废水处理效果差。电解法一般还同时伴随着气浮或混凝沉淀作用,所以处理效果较好,但是也存在电解过程中所加的电解质会造成其它杂质超标现象。

应用最广泛的是内电解法中的铁炭法,这是通过化学腐蚀原理对印染废水进行处理,利用铁-炭构成原电池产生电位差和电极效应,阳极反应生成大量的Fe2+进入废水,进而氧化成Fe3+,有氧的条件下加入碱后会生成Fe(OH)2和Fe(OH)3胶体,形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂,可以有效地吸附、凝聚水中的污染物。

阴极反应产生大量新生态的[H]和[O],在偏酸性的条件下,这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应,从而实现有机大分子的开环、断链,这样就会破坏染料的发色基团,消除了印染废水的色度,提高了废水的可生化度。用铁屑内电解法对5大类11种染料废水进行脱色处理。研究表明,对中等色度和浓度的废水,脱色率在96%以上;加入助剂可使废水CODCr去除率在70%以上。

内电解法的优点是利用废物在不消耗能源的前提下去除多种污染成分和色度。缺点是,由于内电解法的电场强度较弱,其电位差相对较小,内电解反应速率也不够理想,反应柱易堵塞、对高浓度废水处理效果差。

但相比之下,电化学氧化法利用通电过程氧化溶液中的基团或离子产生强氧化剂,如•OH、O3和H2O2等,将印染废水中的有机物彻底氧化分解为二氧化碳和水,相较于内电解更为彻底。对COD和废水色度去除率较好,可作为高浓度印染废水的预处理工艺。

5.生物法

生物处理方法可分为好氧法、厌氧法和厌氧-好氧结合。国内对印染废水以生物处理为主,尤以好氧生物处理法占绝大多数。好氧处理法运行简单,对CODCr、BOD5的去除率较高,对色度的去除率却不太理想。而厌氧处理法对印染废水的色度去除率较高。

厌氧处理法污泥生成量少,产生的气体是甲烷,可利用作为能源。但单独使用,效果不理想。目前印染废水在处理时,多先进行厌氧处理,提高废水的可生化性,使出水水质稳定,减少了冲击负荷,便于后续的好氧处理。

一、生物法之好氧法

1、活性污泥法

具有投资相对较低、处理效果较好等优点。该技术将废水与活性污泥(微生物)混合搅拌并曝气,使印染废水中的有机污染物分解,生物固体随后从已处理废水中分离,并可根据需要将部分回流到曝气池中。

活性污泥既能分解大量的有机物质,又能去除部分色度,还可以微调pH值,运转效率高且费用低,出水水质较好,适合处理有机物含量较高的印染废水。

2、SBR法

序批式活性污泥法(SBR)是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥废水处理技术。该技术具有时间上的推流作用和空间上的完全混合两个优点,使其成为处理难降解有机物极具潜力的工艺。

彭若梦等采用SBR工艺处理印染废水,在进水COD在800mg/L,pH在8.0左右的情况下,COD的去除率在50%~90%。

3、生物膜法

生物膜法是通过生长在填料如滤料、盘面等表面的生物膜来处理废水的方法,该法对印染废水的脱色作用较活性污泥法高。

生物膜法在印染废水处理中有较多的形式,主要包括接触氧化法和生物滤池。由于印染废水的高浓度、难降解特性,决定了单纯的生物膜法在处理印染废水中很难达到满意的处理效果。目前生物膜法的发展主要有3个方面:

(1)在填料的改进方面,主要是利用填料强大的比表面积,将有机污染物吸附在填料表面,从而延长了有机物在反应池中的停留时间,最终达到降解的目的;

(2)复合式生物膜处理工艺的处理效果明显优于单个的生物膜处理工艺,因为单个的生物膜处理工艺一方面受到反应容器体积大小和填料吸附能力的限制,不可能无节制地延长有机物的HRT,另一方面,印染废水中有机物成分复杂且难降解,往往需要多种生存环境的微生物共同作用才能去除,而且单个的生物膜处理工艺的生态系统比较单一,很难同时存在能够降解废水中所有有机物的微生物,甚至有可能生成更难降解、有毒的二次污染物,因此,应发展复合式生物膜处理工艺;

(3)与物化处理工艺相结合,利用物化法提高有机物的可生化性,如利用电化学方法将含有苯环类的有机污染物中的苯环开环等。

4、生物接触氧化法

该法是从生物膜法派生出来的,兼具活性污泥和生物膜两者的优点。废水与生物膜相接触,生物膜由菌胶团、丝状菌、真菌、原生动物和后生动物组成,在有氧的条件下,生物膜吸附废水中的有机物,有机物被微生物氧化分解,可使废水得到净化,因其具有容积负荷小、占地少、污泥少、不产生丝状菌膨胀、无需污泥回流、管理方便、可降解特殊有机物的专性微生物等特点,近年来在印染工业废水中广泛采用。

5、MBA工艺

MBR又称膜生物反应器,是一种由活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理技术。膜的种类繁多,按分离机理进行分类,有反应膜、离子交换膜、渗透膜等;按膜的性质分类,有天然膜(生物膜)和合成膜(有机膜和无机膜);按膜的结构型式分类,有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。

在MBR工艺中,膜分离组件可以提高某些专性菌的浓度活性,还可以截留大分子难降解物质;还可以在处理废水的同时回收化工原料;处理后排除的部分水能达到回用水的标准。

同帜等设计的厌氧-好氧(A/O)MBR处理印染废水时发现,停留时间长短,对去除率有较大影响。停留时间长,去除率相对较高,但也不能过长,否则会引起污泥浓度(MLSS)的降低。

二、生物法之厌氧法

1、厌氧生物滤池

厌氧生物滤池的构造与浸没式好氧生物滤池相似,但池顶密封。滤池中厌氧微生物浓度较高,生物固体平均停留时间可长达150d左右。厌氧生物滤池的运行效果受温度影响大,不同温度下厌氧生物滤池的容积负荷相差较大,大多数厌氧生物滤池在中温(35℃±3℃)条件下运行。

李亚新等采用塑料孔板波纹填料厌氧生物滤池处理印染废水。研究结果表明,该厌氧生物滤池启动期短,出水水质稳定,耐冲击负荷能力强。水力停留时间(HRT)是影响处理效果的主要运行参数。

在35℃条件下,HRT=18.3h、负荷为0.5~2.0kgCOI)/m3˙d、进水COD为206~2225mg/L、色度为125—1250倍时,COD去除率70%一86.6%、色度去除率为60%一84%、PVA的去除率为40%~87%。

2、UASB反应器

上流式厌氧污泥床(UASB)反应器是在升流式厌氧生物滤池的基础上发展起来的一种高效厌氧生物反应器,主要由进水配水系统、反应区、三相分离器、出水系统和排泥系统组成。

3、ABR反应器

厌氧折流板式(ABR)反应器运用挡板构造,在反应器内形成多个独立的反应器,实现了分相多阶段缺氧,其流态以推流为主;具有不断流,不堵塞,无需搅拌和易启动的特点。自20世纪80年代初诞生以来,提高它的性能或者处理某类特别难降解的废水一直是其研究的重点。

方前逵等采用ABR反应器对印染废水进行预处理,以改善其可生化性,为生物处理创造有利条件。主要研究ABR预处理印染废水的影响因素,包括pH值、HRT和污泥形态等。运行结果以及实验数据表明,HRT在6—12h,pH值为7,污泥质量浓度为12~15g/L时,处理效果最佳。

4、厌氧流化床

厌氧流化床(AFB)反应器具有接触充分、水力停留时间短、不易堵塞、负荷高、占地少等特点。由于在较高的废水和气体的流速下产生混合作用,使得该反应器可以保持较高的负荷和去除率。

许效天等采用脉冲循环流化床与物化沉淀池的组合工艺对印染废水进行处理。工程规模为5000m3/d,处理前COD为800~1200mg/L、BOD5为200~300mg/L、悬浮物(SS)150—200mg/L、pH值8~10、色度300~800倍。处理后COD为92mg/L、pH7.5、色度15倍,达到《污水综合排放标准》的一级标准。

5、IC反应器

厌氧内循环(IC)反应器由第一反应室和第二反应室叠加而成,每个反应室的顶部各设一个集气罩和水封组成的三相分离器,如同两个UASB反应器上下叠加串联。具有容积负荷率高、占地面积少、抗冲击负荷能力强、出水的稳定性高的工艺特征。

陈勇等研究了IC反应器处理印染废水的启动、运行及其处理效果。结果表明,IC反应器在12~15d出现内循环,到25~33d全为印染废水并逐渐提高到较高负荷时,仍有较高的COD去除效率。

全为印染废水时,COD去除率仍能达到80%左右。对色度也有一定的去除率,可达70%以上。

6、水解酸化处理

工程上厌氧发酵产生沼气的的过程可分为水解阶段、酸化阶段和甲烷化阶段等三个阶段。水解酸化工艺是把反应控制在第二阶段完成之前,不进入第三阶段。在水解反应器中实际完成水解和和酸化两个过程。

在以往的研究中发现采用水解反应器,可以短的停留时间(HRT=2.5h)和相对高的水力负荷下(>1.0m3/(m2˙h))获得较高的悬浮物去除率(平均85%的SS去除率),还可以改善和提高原污水的可生化性和溶解性,以利于好氧后处理工艺。

但是,该工艺的COD去除率相对较低,仅有40%~50%,并且溶解性COD去除率很低,实际上只能起到预酸化作用。

丁春生等采用混凝沉淀-水解酸化-好氧工艺处理印染废水。通过工程实践表明,此组合工艺处理印染废水可获得较好的处理效果,出水水质各项指标达到了行业排放标准中的二级标准。

运行结果表明,COD平均去除率为81.2%,色度平均去除率为83.3%,该工艺二次沉池中部分污泥回流到水解酸化池,保证了水解酸化池内具有一定的污泥浓度,从而提高了去除率。

三、生物法之厌氧-好氧组合

传统的好氧和厌氧生物处理法已不能满足印染行业的需求,进而产生了厌氧-好氧组合生物处理技术,充分利用了厌氧和好氧生物处理技术的优点,厌氧-好氧系统中的厌氧段具有双重的作用:一是对废水进行预处理,改善其可生化性能,吸附、降解一部分有机物;二是对系统的剩余污泥进行消化。例如如下三种工艺:厌氧-好氧-生物炭接触工艺、厌氧-好氧生物转盘工艺和水解酸化-好氧工艺。

厌氧-好氧-生物炭接触:对于CODCr为800~1000mg/L的印染废水,使用该处理工艺,处理效果完全可以达到国家排放标准,再稍加进一步处理还可回用,系统的污泥趋于自身平衡。目前已有多家生产厂采用该流程,运转时间最长的达5年以上,处理效果稳定,而且从未外排污泥,也没发现厌氧池内污泥过度增长。

厌氧-好氧生物转盘:该工艺中厌氧、好氧各有污泥分离与回流装置,整个系统的剩余污泥全部回流到厌氧生物转盘。该流程对COD、色度等的去除率均达到70%以上。适当投加微量絮凝剂,测得CODCr、色度的去除率可提高15%~20%。

水解酸化-好氧工艺:水解酸化与好氧法结合的厌氧处理已不是传统的厌氧消化,水力停留时间一般为3~5h,只发生水解和酸化作用。

这一工艺流程的提出主要是针对印染废水中可生化性很差的一些高分子物质,期望他们在厌氧段发生水解、酸化,变成较小的分子,从而改善废水的可生化性,为好氧处理创造条件,并能较好地解决PVA、染料的处理问题。

5.印染废水新型生物处理技术

废水新型生物处理技术是新近发展起来的一种新的环境生物技术。印染废水新型生物处理技术有生物强化技术和固定化微生物技术。

1、生物强化技术

由于传统的生物方法对色度的去除往往不够理想,国内外许多学者致力于培育或改良高降解活性菌种用于印染废水处理,产生了生物强化技术。

其机理为向废水处理系统中投加具有特定功能菌。功能菌可以是自然界中的优势菌种,也可以是通过基因组合技术产生的高效菌种,增强生物量,强化生物量的反应,以去除某一种或某一类有害物质为目的。

具有代表性的就是白腐真菌,白腐真菌对染料具有广谱的脱色和降解能力,由于其在次生代谢阶段产生的木质素通过氧化酶和锰过氧化酶所致。

培养条件对白腐真菌脱色及降解活性有较大影响。目前,生物强化技术最普遍的应用方式是直接投加对目标污染物具有特效降解能力的微生物。

2、微生物固化技术

利用固定化微生物技术提高废水处理效率的工艺方法,也被称作“生物增效”。微生物固化技术将微生物固定在载体上以获得高密度高活性细胞。

与悬浮生物处理技术相比,固定化微生物技术具有效率高、运行稳定、可纯化和保持高效优势菌种,反应器生物量大、污泥产量少以及固液分离效果好等一系列优点。

Chen等以PVA凝胶小球固定高效菌,降解偶氮染料,在摇瓶培养试验中,12h内对偶氮染料(500mg/L)的脱色率达75%。

6难点:碱减量废水的处理

碱减量工艺,是一道工序,指的是利用浓碱液对涤纶织物中的大分子酯键进行水解、腐蚀,促使纤维织物组织松弛减轻织物重量,从而达到织物真丝感的一种生产工艺。

涤纶仿真丝碱减量工序产生的废水就是碱减量废水。碱减量废水的主要组分是对苯二甲酸、乙二醇、聚醋低聚物以及少量的各种助剂(如N,N-聚氧乙烯基烷基胺、耐碱渗透剂、季铵盐阳离子表面活性剂)等。

其中对苯二甲酸含量高达75%,低聚物含量约为2%。碱减量工艺废水的污染非常严重,一般每万米涤纶布需排放废水30~50t,CODCr浓度高、碱度高、可生化性差等特点,成为印染行业污染重、处理难度极大的废水。目前处理碱减量废水的成熟技术在国内仍是空白。

在研究该项废水的处理时通常采用化学法,化学法去除对苯二甲酸有较好的作用,但仍存在不少问题。有文献研究,根据废水水质特点,设计采用酸析-电催化氧化-耐盐菌降解-多效催化氧化处理工艺,工程运行结果表明,进水CODCr的质量浓度为25400mg/L,出水的质量浓度为200mg/L以下,达到工业园区污水处理厂进水要求,实现了碱减量废水单独处理达标。

4.印染废水处理工艺

印染废水通过排水管网收集进入格栅池,去除大颗粒杂质和其他悬浮物。后进入调节池,调节池内设鼓风曝气均化水质、均衡水量。之后经提升泵提升至兼性池(水解酸化池)中,兼性池中含有大量的兼性细菌,利用其水解和产酸作用提高废水的生化性。

然后自流入接触氧化池,池内设置半软性填料,为微生物提供生长附着床。生化池中代谢脱落的细菌、SS随废水依次流入絮凝反应池和沉淀池等进行固液分离,沉淀池上部清水经消毒处理后达标排放。沉淀池底部污泥用泵打入污泥池浓缩脱水。

5.印染废水工艺案例

1、棉机织/针织印染废水处理

格栅一般设置两道,通常一道为固定式栅条式格栅,一道为自动回转式格栅。

调节池调节时间一般为6-8小时,其COD去除率平均8%左右。调节池一般均设有预曝气,气水比为(2-3):1,预曝气主要作用是混合搅拌,带起沉淀物进入下一处理单元。预曝气为间歇曝气,尤其避免充氧影响后续水解酸化池的操作条件。

厌氧水解酸化池根据废水中污染物状况,停留时间为4~10小时,COD去除率一般为15~30%,色度去除率可达40%~60%。对泡沫的消除也有明显的效果。

流程中生物接触氧化法、活性污泥法均采用鼓风曝气方式。鼓风机多采用罗茨风机,曝气充氧已很少采用穿孔管多采用膜片式散流曝气器或弹簧曝气软管,氧气转移率可达25%以上。

生物接触氧化池停留时间一般为T=8~10小时,COD去除率约55%~60%,色度去除率约50%,气水比一般为(10~12):1。生物接触氧化池通常设计为2~3段。

活性污泥法中曝气池的停留时间通常为9-12小时,COD去除率约为60-70%,色度去除率约50%。

沉淀池沉淀时间通常采用1.5~2小时,对较大处理水量,多采用辐流式沉淀池。沉淀污泥通常采用机械排泥方法排入浓缩池,然后进行机械脱水或污泥干化。在厌氧水解池运行初其,为了提高池中污泥含量,也采用部分沉淀池污泥回流方法。

混凝沉淀或混凝气浮工艺,都采用化学投药方法。投药品种多为聚合铝或聚合铁,其产生的污泥也排入污泥浓缩池与生物污泥一并处理。

混凝沉淀法COD去除率约为35%~50%,色度去除率约40%~50%。混凝反应机械搅拌为好,混凝反应的水力条件是该设备处理效果的关键。

当废水pH值较高时,在调节池前应考虑加酸中和,印染废水pH值为9.0~9.5左右,一般可不需要考虑中和装置。在流程中,根据各地排放标准和处理后水质状况,又提出了不同的排放部位。可在沉淀池后排放,也可在混凝沉淀池后排放。

棉针织印染废水中,由于纤维织造时经纱不需要上浆工艺,其废水中不含浆料成分,因此废水中有机污染物含量低于棉机织印染废水,其废水处理流程相对较短,有关设计参数也较低。流程中格栅要求与棉机织废水处理相同。

调节流中停留时间为6-8小时,COD去除率平均8%。通常也采用预曝气方式进行搅拌,防止其沉淀及保证其去除率。生物接触氧化池停留时间为6-8小时,COD去除率55%-60%,色度去除率50%,气水比(8-10):1。

其中的生物接触氧化池可采用二段法。活性污泥池停留时间为8-10小时,COD去除率60%-70%,色度去除率50%。沉淀池沉淀时间通常为1.5-2.0小时。

根据废水水质情况可适当调整上述有关参数,亦可选用棉机织废水处理典型流程,但有关参数需做相应调整。近些年来间歇式活性污泥法、SBR法及其变形的CASS法、DAT-IAT法等在印染废水处理中多有应用。由于其运行中有兼氧条件,可以不设或减小厌氧水解酸化池。

2、丝绸印染废水处理

丝绸印染又分为真丝绸印染和仿真丝绸印染两种。两种产品的染色与印花工艺不同,其使用的染料和助剂也不相同,因而排放废水水质不同,治理的工艺流程也不相同。

天然真丝绸产品废水又分为脱胶废水和印染废水两种。

(1)真丝脱胶废水处理

真丝脱胶废水为较高浓度的有机废水,可生物降解性能较好。其中,煮茧废水量占7%-10%,缫丝废水量占60%-65%,其余废水为绕丝及废茧处理等工序产生。

浓脱胶废水其浓度指标一般为COD5000-10000mg/L,BOD2500-5000mg/L,pH为9.0-9.5。一般脱胶高浓度废水水量较少,而脱胶冲洗水量较大,水质浓度较低,其COD500-1000mg/L,BOD300-600mg/L。一般采用分质处理后再混合处理,或全部废水直接混合后再进行处理。

流程中格栅设置二道,厌氧池采用UASB或AAFEB,停留时间8-12小时,采用常温发酵,COD去除率80-85%左右。调节池停留时间6-8小时。

生物接触氧化池停留时间6-8小时,气水比(10-12):1,一般采用二段法,COD去除率为60%左右。活性污泥池停留时间8-10小时,COD去除率60%-65%。二沉池的沉淀时间1.5-2.0小时,通常采用竖流式或平流式。

(2)天然真丝绸印染废水处理

天然真丝绸指以天然蚕丝为原料的各类产品,其废水中除了天然丝绸上所含的蜡质及浆料外,主要为染料和助剂。其废水的污染物浓度类似于毛精纺产品和绒线产品。

流程中格栅采用两道。调节池停留时间8-10小时。生物接触氧化池停留时间6-8小时,气水比(10-12):1,COD去除率60%,色度去除率50%。活性污泥池停留时间10-12小时,COD去除率60-65%,色度去除率50%。沉淀池多采用竖流式,水量大时采用平流式或辐流式,沉淀时间1.5-2.0小时。

还有少数真丝绸印染企业中含有缫丝脱胶车间,产生部分脱胶废水,根据废水量的大小,可以对浓脱胶废水单独进行厌氧处理后,再与脱胶冲洗水和染色废水混合,然后继续进行好氧和化学处理,也有采用厌氧水解-好氧生物处理工艺。一般选择合理的处理单元及参数,可以处理达标。

(3)化纤仿真丝绸印染废水处理

化纤仿真丝绸产品加工过程中,产生碱减量废水和印染废水,其中碱减量废水是难降解高浓度有机废水。

碱减量工艺又可分为间歇式和连续式两种。间歇式工艺可以回收大部分碱液,再用于生产并将涤纶织物水解下来的对苯二甲酸通过压滤形成泥饼而被去除。连续式碱减量工艺可通过多减量并适当补碱液后,定期排放残液。

此时残液中含有一定量碱液,主要是难生物降解的对苯二甲酸,这是一种难生物降解物质。

当采用连续式碱减量工艺时,多数企业将碱减量残液单独处理到一定程度后再与印染废水混合进行混合废水处理。碱减量废水一般采用降温和加酸中和办法降低低其pH值,再与其他废水混合处理。当碱减量废水水量较小时,也可与印染废水混合在一起进行统一处理。

格栅设置两道。其中一道为固定式格栅,另一道为自动回转式格栅。

为了使水处理的废水水质和水量均匀,增加混合条件,调节池调节时间8-12小时,当废水碱性较高时,需要加酸中至pH为9-10左右,以利后续生物处理单元正常运行。

厌氧水解酸化池停留时间18-24小时,COD去除率为15%-20%。生物接触氧化池停留时间15-25小时,COD去除率55%-60%。活性污泥池停留时间20-30小时,COD去除率60%-65%。

为了提高生物接触氧化池和活性污泥池中曝气池的去除效果,发挥不同微生物菌种的特性,通常将其设计为二段或三段。沉淀池沉淀时间1.5-2.0小时。混凝沉淀和化学氧化作为达标排放保证单元,其投药量和耗电量根据实际情况确定。

3、洗毛废水处理

毛纺织产品主要是由羊毛纤维加工成的纯毛纺织产品或羊毛纤维与化学纤维按不同比例加工而成的毛混纺织产品。一般毛纺织产品中羊毛占较大比例,而化学纤维所占比例较小。

羊毛是天然的动物性蛋白质纤维,从羊身上取下的天然原毛中除主要为羊毛纤维外,还含有羊汗、羊毛脂及固体杂物等杂质。

为了使纤维具有可纺性及染色均匀,必须将原毛中羊毛纤维以外的物质全部除去,这就是洗毛过程。洗毛过程中以水为媒体,另外还需要投加一定量的纯碱、洗涤剂等表面活性剂,通过洗毛联合机的枢机洗涤作用和各各洗涤物质的物理化学作用,达到洗净羊毛的目的。

洗毛加工的不同槽体产生不同浓度的洗毛废水,其中第一槽洗毛废水含泥沙等悬浮颗粒较多,而第二、第三槽主要含有一定量的羊毛脂等物质进行回收,而第四、第五槽废水主要作为逆流洗涤补充水用。

排放的洗毛废水中仍含有一定量固体杂物及羊毛脂、羊汗等有机物,其废水中有机物污染物含量高,其COD、BOD值均达10g/L以上。

由于采取逆流漂洗工艺节约用水并不断从二槽、三槽废水中提取羊毛脂,使洗毛废水排放量控制在10-30t/t毛。洗毛废水经过沉淀及提取羊毛脂后,其有机污染物含量约为COD10-20g/L,BOD8-10g/L,这种废水属于可生物降解性较好的有机性废水。

废水单独处理时流程较长,主要采用完全厌氧处理工艺或兼氧工艺,去除相当量有机污染物后,再进行好氧生物处理。

为了达标,还需要进行混凝沉淀或混凝气浮等化学处理工艺。也有部分毛纺织企业设有洗毛车间,洗毛废水经过提取羊毛脂和厌氧处理后,再与企业生产过程中排放的染色废水混合进行好氧处理。

如染色废水量较大,有机污染物含量较低,可能不需要进行化学投药处理,因为洗毛废水量远小于印染废水量,而且由于适度处理的洗毛废水加入后可以改善混合废水的可生物降解性能,提高系统的处理效果。

为了去除洗毛过程残留的草刺等植物杂质,需要加酸使其炭化。洗净毛经炭化排放的废水呈弱酸性,有机物含量较低。

这种废水与提取羊毛指后的洗毛废水混合,可明显降低洗毛废水浓度,处理工艺的有机负荷降低,有利于处理工艺的达标排放。

从洗毛废水中提取的羊毛脂为粗制羊毛脂,其中含有一定量的水分和杂质,经过精细加工后,可获得高附加值的精制羊毛脂。精制羊毛脂是高级润滑油和高级化妆品的主要原料。

原毛中羊毛脂含量随羊毛品种而定,一般细长毛羊毛含脂量高,而粗毛羊毛含脂量低。洗毛废水处理典型流程见下图。

流程中,洗毛废水是指经提取羊毛脂后第二槽、第三槽废水和第一槽的浸洗废水的混合废水。格栅间设置三道,一道为粗格栅,一道为自动固液分离机,最后一道为过滤筛板。

沉砂池的停留时间1.5-2.0小时。调节池调节时间8-10小时,增加了预曝气后其COD去除率为30%左右,混凝气浮池主要去除废水中残存的羊毛脂等,投药后COD去除率40%-50%。

水解酸化池为完成厌氧发酵的前期过程,可保证厌氧过程的效率。停留时间4-6小时,其中COD去除率为20%左右。

厌氧发酵池采用UASB、AAFEB或上流式厌氧膨胀床反应器,当保持中温厌氧条件时,废水停留时间8-12小时,COD去除率可达60%-75%。

而在常温条件下,其去除率会降低,此时应适当增加废水停留时间。当洗毛废水量较大时,产生的沼气可以收集利用,否则将采取高空排放。

活性污泥池或生物接触氧化池停留时间一般为10-12小时,COD去除率一般为50%-60%。

由于洗毛废水为高浓度有机性废水,其排放标准按有关规定执行。

4、毛纺织印染废水处理

毛纺产品分为毛粗纺产品、毛精纺产品和绒线产品。毛纺织废水主要指毛粗纺、毛精纺及绒线产品在染色过程中产生的各种废水的总称。

它包括染色残液、漂洗水、洗呢水、缩绒水等。其中染色残液和初次漂洗水中含有部分剩余染料及大部分或全部染色助剂,而其余各类废水污染物浓度较低。毛粗纺产品排放废水中有机物浓度及色度均高于毛精纺产品废水相应指标。而绒线产品排放废水介于上述两者之间。

毛纺织产品加工过程中主要污染源是染色工艺,它包括散毛染色、坯呢染色和毛条染色。纯毛产品染色过程中排放的染色废水一般微弱酸性,但由于一定量化学纤维的采用,毛混纺产品其染色废水一般呈中性或弱碱性,毛纺染色混合废水基本呈中性。

纯毛产品染色废水其B/C比约为0.4,属于易生物降解的废水,而纯毛与毛混纺产品并存的染色废水其B/C比约为0.3,属于较易生物降解的废水。

因此,毛纺染色废水总体上属于可生物降解性能较好的有机性废水。另外毛纺织产品所用染料均为水溶性染料,在染液中呈离子状态,羊毛又是蛋白质纤维,上染率高,残液中染料含量较低,也易于被外加相反电荷的离子所中和,因此较易于脱色。

(1)毛粗纺染色废水处理

格栅一般设置两道,一道采用固定式格栅,另一道采用自动清理回转式格栅。调节池停留时间8-10小时,COD去除率8%-10%,一般多采用预曝气方式,预曝气强度应不影响后续厌氧水解池的溶解氧限值。

厌氧水解酸化池停留时间4-6小时,池体1/2-2/3装设填料,COD去除率为20%-30%。生物接触氧化池停留时间6-8小时,可以采用二段法或多段法,内置半软型填料。气水比(8-12):1,COD去除率为50%-60%。沉淀池沉淀时间2.0小时,小水量时采用竖流沉淀池。

曝气生物滤池BAF停留时间0.5-1.0小时,气水比(2-3):1,COD去除率为40%-50%,色度去除率为40%-60%。BAF池需设有冲洗设备,填料建议采用多孔陶粒。光化学氧化池停留时间0.5-1.0小时,COD去除率为50%,色度去除率为80%。

混凝沉淀池投药以聚合铝为主,停留时间2.0小时,其中混凝时间应保证20分钟,COD去除率40%,色度去除率40%。也有采用铁阳析电解处理的,处理时间0.5-1小时,脱色率50%左右,COD尚可进一步削减。根据排放标准不同,废水可以由不同部位排放。

(2)毛精纺染色废水处理

设格栅两道,分别为一道人工清理格栅,一道自动回转机机械格栅,调节池停留时间8-10小时,生物接触氧化池停留时间6-8小时,气水分(6-8):1,沉淀池沉淀时间1.5-2.0小时。

其后各处理单元的有关参数及去除率可参照上述毛粗纺废水处理典型流程中同类单元参数,并做适当调整。

(3)绒线染色废水处理

绒线染色排放的废水中有机物含量高于毛精纺废水中有机物的含量,但废水量一般较少。

由于毛线染色的废水中含纤维较多,故格栅必须设置两道,一道人工清理格栅,一道为自动清理格栅。流程中调节池停留时间8-10小时。曝气生物滤池停留时间6-7小时,气水比(8-10):1。

由于毛纺织产品染色废水可生物降解性能较好,故其生物处理单元运行较稳定。去除效率也较好。采用上述流程均可获得满意效果。

5、麻纺印染废水处理

麻纺印染产品加工过程中产生麻脱胶废水和印染废水。

麻脱胶工艺目前基本采用集中式工厂化的化学脱胶方法,由专业化脱胶厂对脱麻胶废水进行单独处理。第一类废水为煮练残液,主要为煮练过程中产生可生化性较好的废水,其废水B/C比为0.3-0.4,废水呈棕褐色。

COD值一般为10-15g/L。第二类废水为洗麻水、浸酸水等中段水,这部分废水水量较大,其COD值为400-500mg/L。第三类废水为漂酸洗水,其COD值为100-150mg/L。

这几种废水混合后其COD值约为2500-4000mg/L,BOD800-1500mg/L,SS200-600mg/L,pH值9-12,色度400-600倍。麻脱胶废水为高浓度偏碱性有机废水,可生物降解性较好。

(1)麻脱胶废水处理

格栅设置两道,调节池的调节时间10-12小时,其COD去除率约为10%。厌氧水解池停留时间8-10小时,其COD去除率为25%-35%。

接触氧化池停留时间8-10小时,COD去除率60%。活性污泥池停留时间10-12小时,其COD去除率60%-65%。二沉池沉淀时间1.5-2.0小时。混凝沉淀池其投药量按聚合铝计为100-150mg/L,其COD去除率为50-60%。

化学氧化法中目前应用较好的为光化学氧化法去除COD,去除率为50%-60%,此方法脱色效果明显。

麻纺印染废水处理中,当脱胶车间排放一定量脱胶废水时,一般将脱胶废水预处理后与印染废水进行混合处理。混合后废水水质根据脱胶废水和印染废水水量的比例来确定。

(2)麻纺印染废水处理

当麻纺厂只有染色和印花工艺时,麻纺印染废水水质与棉纺印染废水水质基本相近,使用染料和助剂也基本相同,只是织物颜色较浅。可参照棉机织废水处理流程,根据废水水质情况,对有关参数做适当调整。  


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