印染廢水的水質隨采用的纖維種類和加工工藝的不同而異,污染物組分差異很大。印染廢水一般具有污染物濃度高、種類多、含有毒有害成分及色度高等特點。一般印染廢水pH值為6~10,CODCr為400~1000mg/L,BOD5為100~400mg/L,SS為100~200mg/L,色度為100~400倍。
但當印染工藝、采用的纖維種類和加工工藝變化后,廢水水質將有較大變化。近年來由于化學纖維織物的發(fā)展,仿真絲的興起和印染后整理技術的進步,使PVA漿料、人造絲堿解物(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CODCr濃度也由原來的數(shù)百mg/L上升到2000~3000mg/L以上,BOD5增大到800mg/L以上,pH值達11.5~12,從而使原有的生物處理系統(tǒng)CODCr去除率從70%下降到50%左右,甚至更低。
印染廢水如何處理?我們需要從各個方面了解其情況,才更能有效的選擇合適的方法進行解決。
一、印染各工序的排水情況
(1)退漿廢水:水量較小,但污染物濃度高,其中含有各種漿料、漿料分解物、纖維屑、淀粉堿和各種助劑。廢水呈堿性,pH值為12左右。上漿以淀粉為主的(如棉布)退漿廢水,其COD、BOD值都很高,可生化性較好:上漿以聚乙烯醇(PVA)為主的(如滌棉經(jīng)紗)退漿廢水,COD高而BOD低,廢水可生化性較差。
(2)煮煉廢水:水量大,污染物濃度高,其中含有纖維素、果酸、蠟質、油脂、堿、表面活性劑、含氮化合物等,廢水呈強堿性,水溫高,呈褐色。
(3)漂白廢水:水量大,但污染較輕,其中含有殘余的漂白劑、少量醋酸、草酸、硫代硫酸鈉等。
(4)絲光廢水:含堿量高,NaOH含量在3%-5%,多數(shù)印染廠通過蒸發(fā)濃縮回收NaOH,所以絲光廢水一般很少排出,經(jīng)過工藝多次重復使用最終排出的廢水 仍呈強堿性,BOD、COD、SS均較高。
(5)染色廢水:水量較大,水質隨所用染料的不同而不同,其中含漿料、染料、助劑、表面活性劑等,一般呈強堿性,色度很高,COD較BOD高得多,可生化性較差。有印染廢水需要處理的單位,也可以到污水寶項目服務平臺咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。
(6)印花廢水:水量較大,除印花過程的廢水外,還包括印花后的皂洗、水洗廢水,污染物濃度較高,其中含有漿料、染料、助劑等,BOD、COD均較高。
(7)整理廢水:水量較小,其中含有纖維屑、樹脂、油劑、漿料等。
(8)堿減量廢水:是滌綸仿真絲堿減量工序產(chǎn)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%。堿減量廢水不僅pH值高(一般>12),而且有機物濃度高,堿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。
二、印染廢水處理工藝
組合工藝 |
處理費用 |
處理水量 |
工程總投資 |
占地面積 |
工程單位造價 |
單位總處理費用 |
水解酸化-UASB-SBR |
0.6-0.8 |
2000 |
240 |
1500-2500 |
1200 |
1.9 |
水解酸化-生物接觸氧化 |
0.45 |
4800 |
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活性污泥-接觸氧化 |
0.79 |
700-1000 |
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椎流式曝氣增氧活性污泥 |
0.95 |
1200 |
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1100 |
2.05 |
渦凹氣浮(CAF)-A/O工藝 |
1.93 |
500 |
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715 |
1517.6 |
3.43 |
缺氧-好氧-壓濾- |
0.7 |
2200 |
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改良厭氧-生物接觸氧化 |
1.85 |
400 |
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水膜除塵-水解酸化-接觸氧化 |
1.35 |
1000 |
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混凝-生物膜曝氣-氧化塘 |
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4000 |
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微電解-爐渣吸 |
0.41 |
148 |
30 |
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2143 |
2.51 |
新型內電解鐵屑過濾塔-生物接觸氧化池 |
0.45 |
150 |
200 |
749 |
556 |
1 |
混凝-水解酸化-接觸氧化 |
0.8 |
3840 |
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接觸氧化—電解 |
1.45 |
400 |
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二級生物接觸氧化-砂濾-活性生物炭 |
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4000-5000 |
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水解-混凝-復合生物池 |
1.10 |
4000 |
460 |
2500 |
1150 |
2.2 |
水解-接觸氧化-氣浮 |
1.56 |
4000 |
380 |
2400 |
950 |
2.51 |
水解-接觸氧化-活性炭 |
2.25 |
1200 |
180 |
1000 |
1500 |
3.75 |
三、印染廢水處理方法
針對印染廢水如何處理的問題,我們重點介紹幾種典型方法:
1.輻射技術在印染廢水處理中的應用輻射處理對印染廢水色度的去除效果
印染廢水的脫色效果是評價廢水處理方法是否有效的關鍵指標之一。由于目前的染色介質以水為主,所以絕大部分染料均易溶于水,而且由于染料分子質量較大,多數(shù)染料在水中都能形成親水性膠體,使得印染廢水的常規(guī)脫色變得非常困難[8]。輻射處理本質上屬于高級氧化處理技術,其在輻射過程中形成的大量·OH自由基和H2O2:,可以迅速氧化染料分子中的不飽和基團,破壞其發(fā)色基團。
對活性染料水溶液的輻射脫色研究表明,輻射處理可以有效去除染料水溶液的顏色[9-12].對于低濃度(50mg/L)的偶氮類活性染料,如活性黑5和活性紅198,1kGy的輻射劑量即可以達到99%的脫色率(1戈瑞表示1kg受輻照物質吸收1J能量)。而對于高質量濃度(800mg/L)活性染料,如活性紅M一3BE、活性藍XBR和活性黃x—R水溶液,要想達到顯著的脫色效果,則需要加大輻射劑量。例如,偶氮類的活性紅M一3BE脫色率達到100%時,吸收劑量約為27.8kGy[9];而對于蒽醌類的活性藍XBR,當吸收劑量為25kGy時,其脫色率也只能達到84%。這說明染料的種類對其脫色率起著重要作用,在低吸收劑量(9.2kGy)下,蒽醌結構的活性藍XBR脫色率只有33%,遠低于偶氮結構的活性黃x-R76%的脫色率[10].
除此之外,對于水溶性的酸性[13-16]和直接染料[17]輻射處理也有較好的脫色效果。顧建忠、朱錦梁等人對蒽醌染料酸性藍40溶液采用電子束輻射研究表明,采用0.3MeV電子加速器進行輻射處理時,隨著輻照時間的延長,酸性藍40水溶液的色度先是快速下降,之后逐漸趨于平穩(wěn),15min之后染液已經(jīng)無色;且染液濃度越大,達到完全脫色所需的輻照劑量也越大。AliVahdat等人則利用10MeV電子加速器對直接染料進行了脫色研究,結果表明,對于50mg,/L的直接黑22,9kGy的吸收劑量即可以使其完全脫色;而當染料質量濃度升高到100,150和200mg/L時,其脫色率則分別降低至61.7%,59.6%和52.9%。
對于難溶于水的分散染料,AgustinN.M.Bagyo¨馴等人的研究表明,R射線輻射對水溶液中偶氮類分散染料(TR-4G和TBCMS)的沉降和脫色效果也有重要影響。在氧氣飽和的分散染料溶液中,當輻照劑量為6kGy以上時,染液經(jīng)過’射線輻射后再利用硝酸調節(jié)pH值,染料的吸收峰、pH值以及總有機碳明顯降低。作者認為這是由于分散染料膠體在輻射過程中被氧化,形成了一些分子質量較大的有機酸,當溶液中加入硝酸將pH值調至1左右時,這些有機酸離子就成為不溶性的有機酸分子,從而發(fā)生沉淀。
另外,研究者們通過研究染料在輻射前后的紫外吸收光譜發(fā)現(xiàn),輻射處理后所有水溶性染料在可見光區(qū)的特征吸收峰都大幅度減弱甚至消失,而且吸收峰向短波方向移動;與此同時,染液pH值也降低。這說明染料分子在電子束的輻射作用下,其發(fā)色基團已經(jīng)被破壞,同時生成了小分子的酸性物質,從而去除染液顏色,降低染液pH值。
輻射處理對廢水COD的去除效果
COD去除率是污水處理的一個最重要的指標,COD值越大,說明水體受有機物的污染越嚴重。對印染廢水而言,COD值幾乎可以表示廢水中全部有機物氧化分解所需氧量,因而它是目前應用最廣泛的間接表示廢水中有機物的重要污染指標[19],也是國家標準中廢污水排放的主要參數(shù)。按照國家紡織染整工業(yè)水污染物排放標準,COD日均排放質量濃度不應超過100mg/L[20].
在輻射處理廢水過程中,部分染料分子會被最終氧化或者還原成為無機物,因此對廢水的COD也有去除作用。
現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn),單獨采用輻射處理,廢水的COD去除率與吸收劑量和初始染料濃度都存在密切關系。隨著吸收劑量的增加,COD去除率逐步增大;而染料濃度增加,則會降低COD去除效果[9-12,15,21]例如,對初始質量濃度分別為57mg/L和515mg/L的活性染料溶液進行電子束輻射,當吸收劑量為0.5kGy時,其COD去除率分別為10%和0%;而當吸收劑量提高到108kGy時,其COD去除率則分別達到37%和13%[21].
與輻照脫色相比,在同樣的吸收劑量下,COD去除率比脫色率要低得多。這是因為染料溶液受到電子束輻照后,染料分子的一些化學鍵在活性自由基的作用下會發(fā)生斷裂或重排,其發(fā)色基團被破壞,所以染液的顏色也隨之被除去。但是,染料分子化學鍵的破壞只是將其降解成為低分子有機物,而不會使其降解成無機物[10,22]COD反映的則是體系中所有的有機物含量,所以,在同樣試驗條件下,COD去除率比脫色率小很多。
目前,印染污水處理常采用吸附、絮凝、過濾以及沉降工藝,主要包括生物活性污泥池處理法、物理化學處理法和膜處理法等。一級處理以絮凝為主,二級處理主要采用生化技術,有表曝、空曝、接觸氧化、生物轉盤等。但這些方法在處理印染廢水的過程中都存在二次污染。近年來新出現(xiàn)的高級氧化處
如紫外輻射法、Fenton氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法以及輻射降解法等,以其高效降解、無二次污染等特點逐漸得到研究人員的廣泛關注。在諸多高能氧化方法中,輻射技術具備效率高,工藝簡單,處理效果好,對環(huán)境影響小等特點,是一種應用前景較廣的廢水處理方法。
2.活性污泥法在印染廢水處理中的應用
活性污泥系統(tǒng)的運行方式有推流式、完全混合式、分段曝氣法、吸附-再生法、延時曝氣法等多種運行方式。
推流式運行方式中,有機物濃度和種類沿程發(fā)生變化,污泥負荷、耗氧速率前高后低。各斷面存在較大的濃度梯度,故降解速率較快,運行靈活,適用于處理要求較高而水質較穩(wěn)定的廢水。同時可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術文檔。
經(jīng)過多年的研究、比較,針對印染廢水濃度、色度較高,處理要求較高的特點,采用推流式運行方式;為了避免運行中發(fā)生短流現(xiàn)象,對池型、曝氣方式都作了精心設計,在運行中,泥水混合效果好,在一定的時間及空間梯度內,微生物在有氧條件下充分分解有機物,處理后出水較好。
曝氣系統(tǒng)
⑴ 曝氣方式
曝氣池曝氣多用鼓風曝氣,有平推流和旋轉推流兩種方式。
曝氣的目的一是供給微生物新陳代所需的氧量,二是使污泥與廢水充分混合,達到攪拌的目的。當采用旋轉推流方式曝氣時,如果風機風壓不夠,則達不到曝氣的目的,且池中易出現(xiàn)死角;當要滿足曝氣的要求時,風機風量、風壓都要提高,則動力費用增大。
經(jīng)過比較,我公司設計采用平推流曝氣方式,可達到曝氣要求。
⑵ 曝氣量控制
針對傳統(tǒng)推流式方式存在池首曝氣不足,池尾供氣過量的缺點,我公司根據(jù)多年運行經(jīng)驗,根據(jù)廢水濃度在池體內與溶解氧的關系,設計了具有梯度的曝氣方式,即從池首至池尾曝氣量逐漸減少,這樣既達到了高效凈化的目的,同時又節(jié)省了動力費用。
為控制曝氣量的大小,設計采用自控系統(tǒng),根據(jù)池中溶解氧量的變化自動調節(jié)曝氣強度,提高了系統(tǒng)自動化程度。
⑶ 曝氣裝置
曝氣池是否含有足夠的溶解氧,是活性污泥法有效運行的基本條件。
傳統(tǒng)的平推流曝氣方式中曝氣裝置主要是在池底安裝曝氣圓盤曝氣,缺點是氧的利用率、充氧能力低,維修、更換不方便,動力消耗大。