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印染废水如何处理

发布时间:2011-10-20 15:08:22  中国污水处理工程网

印染废水的水质随采用的纤维种类和加工工艺的不同而异,污染物组分差异很大。印染废水一般具有污染物浓度高、种类多、含有毒有害成分及色度高等特点。一般印染废水pH值为6~10,CODCr为400~1000mg/L,BOD5为100~400mg/L,SS为100~200mg/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。近年来由于化学纤维织物的发展,仿真丝的兴起和印染后整理技术的进步,使PVA浆料、人造丝碱解物(主要是邻苯二甲酸类物质)、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水,其CODCr浓度也由原来的数百mg/L上升到2000~3000mg/L以上,BOD5增大到800mg/L以上,pH值达11.5~12,从而使原有的生物处理系统CODCr去除率从70%下降到50%左右,甚至更低。

印染废水如何处理?我们需要从各个方面了解其情况,才更能有效的选择合适的方法进行解决。

一、印染各工序的排水情况

(1)退浆废水:水量较小,但污染物浓度高,其中含有各种浆料、浆料分解物、纤维屑、淀粉碱和各种助剂。废水呈碱性,pH值为12左右。上浆以淀粉为主的(如棉布)退浆废水,其COD、BOD值都很高,可生化性较好:上浆以聚乙烯醇(PVA)为主的(如涤棉经纱)退浆废水,COD高而BOD低,废水可生化性较差。

(2)煮炼废水:水量大,污染物浓度高,其中含有纤维素、果酸、蜡质、油脂、碱、表面活性剂、含氮化合物等,废水呈强碱性,水温高,呈褐色。

(3)漂白废水:水量大,但污染较轻,其中含有残余的漂白剂、少量醋酸、草酸、硫代硫酸钠等。

(4)丝光废水:含碱量高,NaOH含量在3%-5%,多数印染厂通过蒸发浓缩回收NaOH,所以丝光废水一般很少排出,经过工艺多次重复使用最终排出的废水 仍呈强碱性,BOD、COD、SS均较高。

(5)染色废水:水量较大,水质随所用染料的不同而不同,其中含浆料、染料、助剂、表面活性剂等,一般呈强碱性,色度很高,COD较BOD高得多,可生化性较差。有印染废水需要处理的单位,也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。

(6)印花废水:水量较大,除印花过程的废水外,还包括印花后的皂洗、水洗废水,污染物浓度较高,其中含有浆料、染料、助剂等,BOD、COD均较高。

(7)整理废水:水量较小,其中含有纤维屑、树脂、油剂、浆料等。

(8)碱减量废水:是涤纶仿真丝碱减量工序产生的,主要含涤纶水解物对苯二甲酸、乙二醇等,其中对苯二甲酸含量高达75%。碱减量废水不仅pH值高(一般>12),而且有机物浓度高,碱减量工序排放的废水中CODCr可高达9万mg/L,高分子有机物及部分染料很难被生物降解,此种废水属高浓度难降解有机废水。

二、印染废水处理工艺

组合工艺

处理费用
(
·m-3)

处理水量
(m3·d-1)

工程总投资
(万元)

占地面积
m2

工程单位造价
(
·m-2)

单位总处理费用
(
·m-2)

水解酸化-UASB-SBR

0.6-0.8

2000

240

1500-2500

1200

1.9

水解酸化-生物接触氧化

0.45

4800

 

 

 

 

活性污泥-接触氧化

0.79

700-1000

 

 

 

 

椎流式曝气增氧活性污泥

0.95

1200

 

 

1100

2.05

涡凹气浮(CAF)-A/O工艺

1.93

500

 

715

1517.6

3.43

缺氧-好氧-压滤-
富氧生物炭处理

0.7

2200

 

 

 

 

改良厌氧-生物接触氧化

1.85

400

 

 

 

 

水膜除尘-水解酸化-接触氧化

1.35

1000

 

 

 

 

混凝-生物膜曝气-氧化塘

 

4000

 

 

 

 

微电解-炉渣吸

0.41

148

30

 

2143

2.51

新型内电解铁屑过滤塔-生物接触氧化池

0.45

150

200

749

556

1

混凝-水解酸化-接触氧化

0.8

3840

 

 

 

 

接触氧化电解

1.45

400

 

 

 

 

二级生物接触氧化-砂滤-活性生物炭

 

4000-5000

 

 

 

 

水解-混凝-复合生物池

1.10

4000

460

2500

1150

2.2

水解-接触氧化-气浮

1.56

4000

380

2400

950

2.51

水解-接触氧化-活性炭

2.25

1200

180

1000

1500

3.75

三、印染废水处理方法

    针对印染废水如何处理的问题,我们重点介绍几种典型方法:

1.辐射技术在印染废水处理中的应用

辐射处理对印染废水色度的去除效果

印染废水的脱色效果是评价废水处理方法是否有效的关键指标之一。由于目前的染色介质以水为主,所以绝大部分染料均易溶于水,而且由于染料分子质量较大,多数染料在水中都能形成亲水性胶体,使得印染废水的常规脱色变得非常困难[8]。辐射处理本质上属于高级氧化处理技术,其在辐射过程中形成的大量·OH自由基和H2O2:,可以迅速氧化染料分子中的不饱和基团,破坏其发色基团。

对活性染料水溶液的辐射脱色研究表明,辐射处理可以有效去除染料水溶液的颜色[9-12].对于低浓度(50mg/L)的偶氮类活性染料,如活性黑5和活性红198,1kGy的辐射剂量即可以达到99%的脱色率(1戈瑞表示1kg受辐照物质吸收1J能量)。而对于高质量浓度(800mg/L)活性染料,如活性红M一3BE、活性蓝XBR和活性黄x—R水溶液,要想达到显著的脱色效果,则需要加大辐射剂量。例如,偶氮类的活性红M一3BE脱色率达到100%时,吸收剂量约为27.8kGy[9];而对于蒽醌类的活性蓝XBR,当吸收剂量为25kGy时,其脱色率也只能达到84%。这说明染料的种类对其脱色率起着重要作用,在低吸收剂量(9.2kGy)下,蒽醌结构的活性蓝XBR脱色率只有33%,远低于偶氮结构的活性黄x-R76%的脱色率[10].

除此之外,对于水溶性的酸性[13-16]和直接染料[17]辐射处理也有较好的脱色效果。顾建忠、朱锦梁等人对蒽醌染料酸性蓝40溶液采用电子束辐射研究表明,采用0.3MeV电子加速器进行辐射处理时,随着辐照时间的延长,酸性蓝40水溶液的色度先是快速下降,之后逐渐趋于平稳,15min之后染液已经无色;且染液浓度越大,达到完全脱色所需的辐照剂量也越大。AliVahdat等人则利用10MeV电子加速器对直接染料进行了脱色研究,结果表明,对于50mg,/L的直接黑22,9kGy的吸收剂量即可以使其完全脱色;而当染料质量浓度升高到100,150和200mg/L时,其脱色率则分别降低至61.7%,59.6%和52.9%。

对于难溶于水的分散染料,AgustinN.M.Bagyo¨驯等人的研究表明,R射线辐射对水溶液中偶氮类分散染料(TR-4G和TBCMS)的沉降和脱色效果也有重要影响。在氧气饱和的分散染料溶液中,当辐照剂量为6kGy以上时,染液经过’射线辐射后再利用硝酸调节pH值,染料的吸收峰、pH值以及总有机碳明显降低。作者认为这是由于分散染料胶体在辐射过程中被氧化,形成了一些分子质量较大的有机酸,当溶液中加入硝酸将pH值调至1左右时,这些有机酸离子就成为不溶性的有机酸分子,从而发生沉淀。

另外,研究者们通过研究染料在辐射前后的紫外吸收光谱发现,辐射处理后所有水溶性染料在可见光区的特征吸收峰都大幅度减弱甚至消失,而且吸收峰向短波方向移动;与此同时,染液pH值也降低。这说明染料分子在电子束的辐射作用下,其发色基团已经被破坏,同时生成了小分子的酸性物质,从而去除染液颜色,降低染液pH值。

辐射处理对废水COD的去除效果

COD去除率是污水处理的一个最重要的指标,COD值越大,说明水体受有机物的污染越严重。对印染废水而言,COD值几乎可以表示废水中全部有机物氧化分解所需氧量,因而它是目前应用最广泛的间接表示废水中有机物的重要污染指标[19],也是国家标准中废污水排放的主要参数。按照国家纺织染整工业水污染物排放标准,COD日均排放质量浓度不应超过100mg/L[20].

在辐射处理废水过程中,部分染料分子会被最终氧化或者还原成为无机物,因此对废水的COD也有去除作用。

现有研究发现,单独采用辐射处理,废水的COD去除率与吸收剂量和初始染料浓度都存在密切关系。随着吸收剂量的增加,COD去除率逐步增大;而染料浓度增加,则会降低COD去除效果[9-12,15,21]例如,对初始质量浓度分别为57mg/L和515mg/L的活性染料溶液进行电子束辐射,当吸收剂量为0.5kGy时,其COD去除率分别为10%和0%;而当吸收剂量提高到108kGy时,其COD去除率则分别达到37%和13%[21].

与辐照脱色相比,在同样的吸收剂量下,COD去除率比脱色率要低得多。这是因为染料溶液受到电子束辐照后,染料分子的一些化学键在活性自由基的作用下会发生断裂或重排,其发色基团被破坏,所以染液的颜色也随之被除去。但是,染料分子化学键的破坏只是将其降解成为低分子有机物,而不会使其降解成无机物[10,22]COD反映的则是体系中所有的有机物含量,所以,在同样试验条件下,COD去除率比脱色率小很多。

目前,印染污水处理常采用吸附、絮凝、过滤以及沉降工艺,主要包括生物活性污泥池处理法、物理化学处理法和膜处理法等。一级处理以絮凝为主,二级处理主要采用生化技术,有表曝、空曝、接触氧化、生物转盘等。但这些方法在处理印染废水的过程中都存在二次污染。近年来新出现的高级氧化处

如紫外辐射法、Fenton氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法以及辐射降解法等,以其高效降解、无二次污染等特点逐渐得到研究人员的广泛关注。在诸多高能氧化方法中,辐射技术具备效率高,工艺简单,处理效果好,对环境影响小等特点,是一种应用前景较广的废水处理方法。

2.活性污泥法在印染废水处理中的应用

活性污泥系统的运行方式有推流式、完全混合式、分段曝气法、吸附-再生法、延时曝气法等多种运行方式。

推流式运行方式中,有机物浓度和种类沿程发生变化,污泥负荷、耗氧速率前高后低。各断面存在较大的浓度梯度,故降解速率较快,运行灵活,适用于处理要求较高而水质较稳定的废水。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。

经过多年的研究、比较,针对印染废水浓度、色度较高,处理要求较高的特点,采用推流式运行方式;为了避免运行中发生短流现象,对池型、曝气方式都作了精心设计,在运行中,泥水混合效果好,在一定的时间及空间梯度内,微生物在有氧条件下充分分解有机物,处理后出水较好。

曝气系统

⑴ 曝气方式

曝气池曝气多用鼓风曝气,有平推流和旋转推流两种方式。

曝气的目的一是供给微生物新陈代所需的氧量,二是使污泥与废水充分混合,达到搅拌的目的。当采用旋转推流方式曝气时,如果风机风压不够,则达不到曝气的目的,且池中易出现死角;当要满足曝气的要求时,风机风量、风压都要提高,则动力费用增大。

经过比较,我公司设计采用平推流曝气方式,可达到曝气要求。

⑵ 曝气量控制

针对传统推流式方式存在池首曝气不足,池尾供气过量的缺点,我公司根据多年运行经验,根据废水浓度在池体内与溶解氧的关系,设计了具有梯度的曝气方式,即从池首至池尾曝气量逐渐减少,这样既达到了高效净化的目的,同时又节省了动力费用。

为控制曝气量的大小,设计采用自控系统,根据池中溶解氧量的变化自动调节曝气强度,提高了系统自动化程度。

⑶ 曝气装置

曝气池是否含有足够的溶解氧,是活性污泥法有效运行的基本条件。

传统的平推流曝气方式中曝气装置主要是在池底安装曝气圆盘曝气,缺点是氧的利用率、充氧能力低,维修、更换不方便,动力消耗大。

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