印染废水处理的工艺选择_魏铁军 5页

印染废水处理的工艺选择魏铁军印染废水处理的工艺选择魏铁军(北京国环清华环境工程设计研究院,北京100084)摘要:纺织印染行业是工业废水排放大户。印染废水含有多种染料、浆料、表面活性剂等助剂,具有水量大、有机污染物浓度高、可生化性较差、色度高且多变、碱性大、水质水量变化大、成分复杂等特点。随着印染工艺和产品结构的改变,印染水质也发生了变化,印染废水的处理难度也随之加大。根据多年处理印染废水实践经验,本文总结提出:“强化生物吸附+厌氧水解酸化+好氧生化处理”工艺是比较经济适用的印染废水3处理技术,并以某企业10000m/d印染废水处理工程为例对该工艺进行了深入的介绍。关键词:印染废水;强化生物吸附;厌氧;好氧中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1007-0370(2007)01-0053-05THEPROCESSSELECTIONOFWASTEWATERTREATMENTOFPRINTINGANDDYEINGINDUSTRYWEITiejun(BeijingGuoHuanTsinghuaEnvironmentalEngineeringDesigningInstitute,Beijing100084)Abstract:Thetextile,printinganddyeingindustrydischargesmajorityofindustrialwastewater.Thewastewaterofprintinganddyeingcontainvariousdyes,variousadditionandsurfaceactiveagentswithfeaturesoflargeamountofwater,highconcentrationoforganicpollu-tants,lowbiodegradability,highandchangefulchroma,highalkaline,bigdifferenceofwaterqualityandquantityandcomplexcomponents.Withchangesofprintinganddyeingprocessandproductsstructure,thewastewaterqualityofprintinganddyeingarealsovaried,anddiffi-cultiesofprintinganddyeingwastewatertreatmentbecomemoreandmore.Accordingtopracticalexperimentsofprintinganddyeingwastewatertreatmentovermanyyears,theprocessoffortifiedbiosorption+anaerobicacidification+aerobicbiologicaltreatmentwascon-3cluded.Takenaprintinganddyeingwastewatertreatmentprojectof10000m/dofoneenterpriseasacasestudy,thisprocesswasintro-duced.Keywords:printinganddyeingwastewater;fortifiedbiosorption;anaerobic;aerobic纺织工业是我国传统的支柱产业,包括纺织、印但是,印染行业生产过程中排放的“三废”,尤其是染、化纤、服装和纺织专用设备制造等5个部分。随着废水治理不当将会对环境造成严重污染。纺织印染行国民经济的快速发展,我国的印染业也进入了高速发业是工业废水排放大户。据不完全统计,我国印染废3[1]水每天排放量为300～400万m。印染废水含有多展期,设备和技术水平明显提升,生产工艺和设备不断种染料、浆料、表面活性剂等助剂,具有水量大、有机污更新换代,印染企业尤其是民营印染企业发展十分迅染物浓度高、可生化性较差、色度高且多变、碱性大、水速。质水量变化大、成分复杂等特点,属较难处理的工业废[2]水之一。随着印染工艺和产品结构的改变,印染废收稿日期:2007-03-10作者简介:魏铁军(1973-),男,辽宁人,工程师,主要从事水污染控制工水的水质也发生了变化,印染废水的处理难度也随之程.加大,我们必须不断创新、改进和提高治理工艺水平,—53—n内蒙古环境科学第19卷第1期2007年3月选择适用的工艺路线。L,色度为100～400倍。但当印染工艺、采用的纤维种类和加工工艺变化后,废水水质将有较大变化。近年1印染生产概况来由于化学纤维织物的发展,仿真丝的兴起和印染后1.1概念整理技术的进步,使PVA浆料、人造丝碱解物(主要是印染工艺指在生产过程中对各类纺织材料(纤维、邻苯二甲酸类物质)、新型助剂等难生化降解有机物大纱线、织物)进行物理和化学处理的总称,包括对纺织量进入印染废水,其CODCr浓度也由原来的数百mg/L材料的前处理、染色、印花和后整理过程,统称为印染上升到2000～3000mg/L以上,BOD5增大到800mg/L工艺。以上,pH值达11.5～12,从而使原有的生物处理系统根据产品使用原料的不同可以划分为:棉纺织印CODCr去除率从70%下降到50%左右,甚至更低。印染、麻纺织印染、毛纺织染整、丝绸印染和其他印染。染各工序的排水情况一般是:1.2化学品的使用(1)退浆废水:水量较小,但污染物浓度高,其中含1.2.1染料有各种浆料、浆料分解物、纤维屑、淀粉碱和各种助剂。染色过程中能使纤维获得色泽的物质称为染料。废水呈碱性,pH值为12左右。上浆以淀粉为主的(如染料一般能直接溶于水或通过化学处理而溶于水,对棉布)退浆废水,其COD、BOD值都很高,可生化性较纤维有一种结合能力(亲和力),并在织物上有一定的好;上浆以聚乙烯醇(PVA)为主的(如涤棉经纱)退浆色牢度。染料对纤维的染色,包括面很广,而且各种染废水,COD高而BOD低,废水可生化性较差。料对各种纤维的染色情况也各不相同。根据其性质和(2)煮炼废水:水量大,污染物浓度高,其中含有纤应用可以分为:直接染料;不溶性偶氮染料;活性染料;维素、果酸、蜡质、油脂、碱、表面活性剂、含氮化合物还原染料;可溶性还原染料;硫化染料;分散染料;酸性等,废水呈强碱性,水温高,呈褐色。染料;金属络合染料;阳离子染料;媒介染料;酞菁染(3)漂白废水:水量大,但污染较轻,其中含有残余[3]料;氧化染料;缩聚染料等。的漂白剂、少量醋酸、草酸、硫代硫酸钠等。1.2.2助剂(4)丝光废水:含碱量高,NaOH含量在3%～5%,染整助剂是能缩短加工周期、提高产品质量、改善多数印染厂通过蒸发浓缩回收NaOH,所以丝光废水一产品性能,在染整过程中投加的药剂,主要包括表面活般很少排出,经过工艺多次重复使用最终排出的废水性剂、金属络合剂、还原剂、树脂整理剂和染色载体仍呈强碱性,BOD、COD、SS均较高。[3]等,其种类繁多,按其应用可列举以下几类:(5)染色废水:水量较大,水质随所用染料的不同而润湿剂和渗透剂类,乳化剂和分散剂类,起泡剂和不同,其中含浆料、染料、助剂、表面活性剂等,一般呈强消泡剂类,金属络合剂类,匀染剂、染色载体和固色剂碱性,色度很高,COD较BOD高得多,可生化性较差。类,还原剂、拔染剂、防染剂和剥色剂类,粘合剂和增稠(6)印花废水:水量较大,除印花过程的废水外,还剂类,柔软剂和防水剂类,上浆硬挺整理剂类,树脂整包括印花后的皂洗、水洗废水,污染物浓度较高,其中理剂、荧光增白剂类,防静电类,阻燃整理类,羊毛防缩含有浆料、染料、助剂等,BOD、COD均较高。和防蛀类,防霉防臭整理剂类,防油易去污类。(7)整理废水:水量较小,其中含有纤维屑、树脂、油剂、浆料等。2印染废水来源、水质、水量(8)碱减量废水:是涤纶仿真丝碱减量工序产生的,2.1来源主要含涤纶水解物对苯二甲酸、乙二醇等,其中对苯二甲印染加工的四个工序都要排出废水,预处理阶段酸含量高达75%。碱减量废水不仅pH值高(一般>(包括退浆、煮炼、漂白、丝光等工序)要排出退浆废水、12),而且有机物浓度高,碱减量工序排放的废水中COD-煮炼废水、漂白废水和丝光废水,染色工序排出染色废Cr可高达9万mg/L,高分子有机物及部分染料很难被水,印花工序排出印花废水和皂液废水,整理工序则排生物降解,此种废水属高浓度难降解有机废水。[4]出整理废水。通常所说的印染废水是以上各类废水的混合废水,或除漂白废水以外的综合废水。3印染废水的常用处理单元2.2水质及水量印染废水处理常用的方法主要分为两大类:物化印染废水的水质随采用的纤维种类和加工工艺的法和生化法。不同而异,污染物组分差异很大。印染废水一般具有3.1物化处理技术简介污染物浓度高、种类多、含有毒有害成分及色度高等特物化法是在污水中加入絮凝剂、助凝剂,在特定的点。一般印染废水pH值为6～10,CODCr为400～构筑物内进行沉淀或气浮,去除污水中的污染物的一1000mg/L,BOD5为100～400mg/L,SS为100～200mg/种化学物理处理方法。但该类方法由于加药费用高、—54—n印染废水处理的工艺选择魏铁军去除污染物不彻底、污泥量大并且难以进一步处理,会为55～88%。产生一定的“二次污染”,一般不单独使用,仅作为生化处理的辅助工艺。常用的物化处理单元主要有:絮凝4印染废水处理工艺选择沉淀、气浮、吸附、过滤。随着人们对环境质量要求越来越高,印染废水排3.1.1絮凝沉淀放标准也越来越严,对于高、中难度处理印染废水,单絮凝沉淀通过加入絮凝剂、助凝剂,使胶体在一定独的生化或物化处理都难以达到排放要求。目前国内的外力扰动下相互碰撞、聚集、形成较大絮状颗粒,从的印染废水处理多采用以生化法为主,物理化学法为而使污染物被吸附去除。常用的处理设施有:竖流沉辅的手段。但是由于近年来化纤织物的发展和印染后淀池、斜管沉淀池、辐流沉淀池、平流沉淀池等。絮凝整理技术的进步,尤其是PVA浆料、新型助剂等难生化沉淀在印染废水处理中常用,一般可去除40～50%的降解有机物大量进入印染废水,给印染废水的处理增CODcr、60～80%的色度。加了难度。普通的生物处理系统大都由于处理效率低3.1.2气浮下而使出水的CODcr、色度等污染指标达不到排放要气浮是以微小气泡作为载体,粘附水中的杂质颗求。此外,PVA等化学浆料造成的CODcr占印染废水粒,使其密度小于水,然后颗粒被气泡携带浮升至水面与总CODcr的比例相当大,但由于很难被普通微生物所水分离去除的方法。主要设施有:传统溶气气浮、CAF利用而使其去除率只有20～30%。涡凹气浮、超浅层气浮等。气浮在印染废水处理中常用,针对上述问题,近年来国内外都开展了一些研究一般可去除40～50%的CODcr、60～80%的色度。工作,主要是新的生物处理工艺和高效专门细菌、以及3.1.3吸附新型化学药剂的探索和应用研究。其中具有代表性的吸附是利用固体表面的分子或原子因受力不均匀有:厌氧—好氧生物处理工艺、高效脱色菌和PVA降解而具有多余的能量,当污染物碰撞到固体表面时,受到菌的筛选与应用研究、高效脱色混凝剂的研制等。根吸引而停留在固体表面的过程。常用的有:活性炭、硅据我们多年处理印染废水实践经验,总结提出:以“强藻土、树脂吸附剂等。化生物吸附+厌氧水解酸化+好氧生化处理”为主体3.1.4过滤的工艺是比较经济适用的印染废水处理技术。过滤去除化学沉淀和生物过程未能去除的微细颗4.1生物吸附粒和胶体物质。主要有:各类滤池、各种膜材过滤器一般把活性污泥作用分为三步:第一步,在活性污等。过滤在印染废水处理中不常用,除非回用水的深泥与废水接触的初期,通过附聚、吸附、吸收作用使水度处理或针对某些难降解化合物的处理。中有机物含量迅速降低;第二步,是活性污泥对有机物3.2生化处理技术介绍的氧化分解,用来使细菌生长,维持微生物的新陈代生化法是利用微生物的作用,使污水中有机物降谢;第三步,沉淀分离。其中第一步是物理、化学、生物解、被吸附而去除的一种处理方法。由于其降解污染作用共同产生的结果,这一过程的综合作用———附聚、物彻底,运行费用相对低,基本不产生“二次污染”等特吸附、吸收作用称为生物吸附。生物吸附的特点:点,被广泛应用于印染污水处理中。生化处理技术主1)生物吸附段中存活大量的细菌,而且还不断地要分为厌氧和好氧。厌氧包括:水解酸化、UASB等;好进行繁殖、适应、淘汰、优选等过程,从而能够培育出适氧主要包括:生物膜法、活性污泥法等。应性和活性都很强的微生物群体,本工艺不设初沉池,3.2.1厌氧技术使原废水中的微生物全部进入系统,使吸附再生段成厌氧技术是在无氧的条件下,由兼性菌及专性厌为一个开放式的生物动力学系统。氧菌降解有机污染物,最终产物是二氧化碳和甲烷。2)生物吸附段负荷较高,有利于增殖速度快的微厌氧生物反应通常被划分成两个阶段过程:第一阶段生物增长繁殖,而且在这里成活的只能是抗冲击能力是水解酸化阶段,第二阶段是甲烷发酵阶段。在印染强的原核细菌,其它微生物都不能存活。废水处理中常将厌氧控制在水解酸化阶段,来降解废3)废水经生物吸附段处理后,废水的可生化性大水中部分污染物,同时提高废水的可生化性。即印染大提高,有利于后续处理单元的工作。废水中常用的水解酸化工艺,一般CODcr去除率为204)生物吸附段污泥产率较高,吸附能力强,重金～40%,色度去除率可达40～70%。属、难降解物质等等,都可以通过污泥的吸附作用,而3.2.2好氧技术得到去除。好氧技术是由好氧微生物降解污水中有机污染5)生物吸附段对有机物的去除,主要是靠污泥絮物,最终产物为水和二氧化碳。在印染废水中常用的体的吸附作用,生物降解只占三分之一左右,由于物理主要有:活性污泥法、接触氧化法,一般CODcr去除率化学作用占主导作用,因此,吸附段对毒物、pH值、负—55—n内蒙古环境科学第19卷第1期2007年3月荷以及温度的变化都有较强的适应性。5.1工程概况4.2强化生物吸附法预处理某纺织企业从事棉纱、坯布及牛仔布的生产、销售混凝沉淀与生物吸附两种预处理方法均有效果,及分销,生产区每日24小时轮班工作。该企业第三生但因混凝沉淀的投药量较大、工作量较大、操作复杂,产区的生产废水主要来源于棉纺车间。生产过程中使而生物吸附的投药量较少、处理效果较好,故根据印染用各种染料和化学助剂。其排放的废水COD变化范废水CODcr浓度较高,pH偏高的特点,我们提出强化围大,最高为1350mg/l。造成COD变化的原因在于生生物吸附法即生物吸附结合混凝沉淀作为预处理手产过程中,使用染料的种类以及量的变化所致。根据段。利用污泥絮体的强吸附作用,吸附废水中的污染相应环保法规要求,为了尽量减少工业废水的污染,保物质和难降解物质;同时补充一定量的混凝药剂进行证废水达标排放,该企业对生产废水进行处理,工程总3混凝反应,反应后的混合液进入吸附沉淀池进行沉淀处理规模10000m/d。分离。这样,一方面可以减少混凝药剂的投加量,降低5.2设计水量、水质3运行费用;另一方面,可以减少处理工艺中污泥总量的设计水量:10000m/d产生量,减少处理费用。设计进水水质及排放标准见表1。5工程实例表1设计进水水质及排放标准Tab.1Thequalityofwastewateranddischargestandard项目CODcr(mg/l)BOD5(mg/l)SS(mg/l)pH色度(倍)进水水质13003005005-12500排放标准≤80≤25≤506-9≤405.3设计工艺流程该废水采用“强化生物吸附+水解(2)吸附反应池3酸化+活性污泥+接触氧化+二沉+混凝沉淀+过水力停留时间0.7h;有效容积280m。滤”处理工艺,工艺流程详见图1。(3)吸附沉淀池32来自车间的废水进入曝气调节池,然后利用污泥表面负荷0.96m/mh;水力停留时间3.7h。絮体的强吸附作用,吸附废水中的污染物质和难降解(4)水解酸化池3物质;同时补充一定量的混凝药剂进行混凝反应,反应水力停留时间6.1h;有效容积2560m。后的混合液进入吸附沉淀池进行沉淀分离。(5)活性污泥池3吸附沉淀池出水自流进入水解酸化池,对废水进水力停留时间8.5h;有效容积3550m。行水解酸化,提高废水的可生化性,将不溶性有机物转(6)接触氧化池3化为可溶性有机物,大分子物质分解成小分子物质,降水力停留时间8.3h;有效容积3475m。解部分有机物,并提高后续处理的处理效果。水解酸(7)二沉池32化池出水进入活性污泥池、接触氧化池,进行生物降采用辐流式沉淀池。表面负荷0.72m/mh;停解,用鼓风机进行曝气。留时间4h。出水进入二沉池,进行沉淀分离,沉淀后的出水进(8)混凝沉淀池32入混凝沉淀池对难降解的有机物进一步去除,最后流表面负荷1.3m/mh;水力停留时间2.5h。入滤池,使出水达到排放标准。(9)过滤池35.4主要构筑物设计参数:过滤速度6m/h;停留时间0.7h;有效容积273m。(1)曝气调节池(10)清水池33水力停留时间14.4h;有效容积6000m。总停留时间0.3h;有效容积115m。—56—n印染废水处理的工艺选择魏铁军图1工艺流程图Fig.1ProcessFlowDiagram5.5投资与运行成本调试初期在吸附反应池、吸附沉淀池、混凝沉淀池5.5.1投资的混凝剂、絮凝剂的投加量较大,并在水解酸化池、活该工程总投资为1360万元,吨水投资1360元。性污泥池、接触氧化池接种了大量微生物并投加营养5.5.2运行成本物培养微生物,然后逐步减少混凝剂、絮凝剂和营养物直接运行成本(不含折旧和检修)为301.31万元/投加量。调试完成后,经检测,出水达到设计要求。该年(平均),折合0.84元/吨水。工程目前运行良好,稳定达标。5.6工程调试及运行情况当地环境监测站监测结果见表2。表2废水处理系统运行情况Tab.2Theoperatingphaseofwastewatertreatmentsystem监测项目监测点位CODcr(mg/l)BOD5(mg/l)SS(mg/l)氨氮(mg/l)pH色度(倍)调节池8214053139.107.84145吸附沉淀池后5253021588.7870水解酸化池后5713541888.8780二沉池后5261247.998出水口424472.097.7556结语参考文献6.1随着印染工艺和产品结构的改变,印染废水的水[1]李亚峰.厌氧+接触氧化+物化处理印染废水〔J〕.质也发生了变化,印染废水的处理难度也随之加大。中国环保产业,2005,(11):26-27.[2]陈英文,宋天顺,沈树宝.混凝-厌氧水解-好氧组6.2物化法和生化法中的多种处理单元均可应用于合工艺处理印染废水的研究〔J〕.工业水处理,2005,25(5):22-印染废水处理。24.6.3“强化生物吸附+厌氧水解酸化+好氧生化处[3]孙雷军.印染生产工艺及其废水的特性〔J〕.甘肃科理”为主体的工艺是一种成熟可靠、经济适用的印染废技,2005,21(8):38-40.水处理技术。[4]白韬光,周建仁.物化-厌氧-好氧工艺在印染废水处理中的应用〔J〕.辽宁城乡环境科技,2004,24(1):33-35.—57—