- 2022-04-26 发布 |
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文档介绍
印染废水处理工艺及脱色技术探讨---A组
《工业废水处理技术》之读书报告印染废水处理工艺及脱色技术探讨A组第一章:印染废水水质特征笫二章:卬染废水处理方法第三章:印染废水脱色技术第四章:印染废水治理展累第五章:印染废水处理工艺实例印染行业是工业废水排放大户,印染废水具冇水量大、冇机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点,属难处理的工业废水。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冇机物大量进入印染废水,其COD浓度也由原來的数Hmg/L上升到2000〜3000mg/L,从而使原有的生物处理系统COD去除率从70%下降到50%左右,其至更低。传统的生物处理工艺已受到严重挑战;传统的化学沉淀和气浮法对这类卬染废水COD去除率也仅为30%左右。因此开发经济有效的印染废水处理技术日益成为当今环保行业关注的课题。第—章、印染废水水质特征印染废水的水质复杂,污染物按来源可分为两类:一类来自纤维原料本身的夹带物;另一类是加工过程中所用的浆料、油剂、染料、化学助剂等。分析其废水特点,主要为以下方面。(1)水量大、冇机污染物含量高、色度深、碱性和pH值变化大、水质变化剧烈。因化纤织物的发展和卬染后整理技术的进步,使PVA浆料、新型助剂等难以生化降解的冇机物大量进入印染废水屮,增加了处理难度。(2)由于不同染料、不同助剂、不同织物的染整要求,所以废水中的pH值、CODCr>BOD5、颜色等也各不相同,但其共同的特点是BOD5/CODCr值均很低,一•般在20%左右,可生化性差,因此需要采取措施,使BOD5/CODCr值提高到30%左右或更高些,以利于进行生化处理。(3)印染废水屮的碱减量废水,其CODCr值冇的可达10万mg/L以上,pH值212,因此必须进行预处理,把碱冋收,并投加酸降低pH值,经预处理达到一定要求后,再进入调节池,与其它的印染废水一起进行处理。(4)印染废水的另一个特点是色度高,有的可高达4000倍以上。所以印染废水处理的重要任务Z—就是进行脱色处理,为此需要研究和选用高效脱色菌、高效脱色混凝剂和冇利于脱色的处理工艺。(5)卬染行业中,PVA浆料和新型助剂的使用,使难生化降解的有机物在废水屮含量大量增加。特别是PVA浆料造成的CODcr含量占印染废水总CODcr的比例相当大,而水处理用的普通微生物对这部分CODCr很难降解。因此需要研究和筛选用来降解PVA的微生物。此外,因生产的间断运行,故存在着水量水质的波动;对于大量使用还原染料、硫化染料、冰染料等的废水,其化学絮凝效果相对较差。因此处理工艺要考虑这些因素,要有一定的适应水量、水质负荷变化的能力。1、来源卬染加工的四个工序都要排出废水,预处理阶段(包描烧毛、退浆、煮炼、n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,或除漂白废水以外的综合废水。2、水质及水量卬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。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。但当印染工艺及采用的纤维种类和加工工艺变化后,废水水质将冇较大变化。如,当废水中含有涤纶仿真丝印染工序中产生的碱减量废水时,废水的CODa将增大至IJ2000〜3000mg/L以上,BOD5增大到800mg/L以上,pH值达11.5〜12,并且废水水质随涤纶仿真丝印染碱减量废水的加入量增大而恶化。当加入的碱减量废水中CODcr的量超过废水111CODcr的量20%吋,生化处理将很难适应。印染各工序的排水情况一般是:(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(如涤棉经纱腿浆废水,COD高而BOD低,废水可生化性较差。工(2)煮炼废水:水量大,污染物浓度高,其中含有纤维素、杲酸、蜡质、油脂、碱、表而活性剂、含氮化合物等,废水呈强碱性,水温高,呈褐色。(3)漂口废水:水量大,但污染较轻,其中含有残余的漂口剂、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。(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,英屮含冇浆料、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%O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CODc可高达9万mg/L,高分子冇机物及部分染料很难被生物降解,此种废水屈高浓度难降解冇机废水。第二章、印染废水处理方法口前国内比较常用的印染废水处理工艺,一般有物化、生化(或絮凝一生化—吸附)工艺技术路线,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。国内常见处理工艺主要冇:水解酸化・UASB・SBR、水解酸化■生物接触氧化、活性污泥■接触氧化、推流式曝气增氧活性污泥+混沉、涡凹气浮(CAF)・A/O工艺、缺氧•好氧•压滤•富氧生物炭处理、改良厌氧■生物接触氧化、水膜除尘■水解酸化■接触氧化、混凝■生物膜曝气■氧化塘、微电解■炉渣吸附、新型内电解铁屑过滤塔•主物接触氧化池、混凝•水解酸化■接触氧化、接触氧化■电解、二级牛物接触氧化■砂滤•活性牛物炭、水解•混凝•复合牛物池、水解■接触氧化■气浮、水解■接触氧化■活性炭。n下面从物理法、化学法和生物法三个方面的评述着手,介绍目前卬染废水处理的方法及研究的状况。2.1印染废水处理的物理法••吸附法在物理处理法屮应用最多的是吸附法,这种方法是将活性炭、粘土等多孔物质的粉末或颗粒与废水混合,或让废水通过出其颗粒状物组成的滤床,使废水中的污染物质被吸附在多孔物质表面上或被过滤除去。H前,国外主要采用活性炭吸附法(多半用丁•三级处理),该法对去除水屮溶解性冇机物非常冇效,但它不能去除水中的胶休和疏水性染料,并且它只对阳离子染料、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性能。SaitoT.等人的研究表明,活性炭的吸附率、BOD去除率、COD去除率分别达93%、92%和63%,活性炭吸附能力可达到5()()mgCOD/g炭,污水如先曝气,则会加快吸附速率。但若废水BOD5>200mg/L,则采用这种方法是不经济的。吸附处理使用的吸附剂多种多样,工程中需考虑吸附剂对染料的选择性,应根据废水水质来选择吸附剂。研究表明,在pH=12的印染废水屮,用硅聚物(甲基氧)作吸附剂,阴离子染料去除率可达95%〜100%。高岭土也是一种吸附剂,研究表明经长链有机阳离了处理,高岭土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,其缺点是泥渣产生量大,且进一步处理2.2印染废水的化学处理法2.2.1混凝法主耍冇混凝沉淀法和混凝气浮法,所采用的混凝剂多半以铝盐或铁盐为主,其中以碱式氯化铝(PAC)的架桥吸附性能较好,而以硫酸亚铁的价格为最低。近年来,国外采用高分子混凝剂者日益增加,H有取代无机混凝剂之势,但在国内因价格原因,使用高分子混凝剂者还不多见。据报道,弱阴离子性高分子混凝剂使用范围最广,若与硫酸铝合用,则可发挥更好的效杲。混凝法的主要优点是工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地而积少、对疏水性染料脱色效率很高;缺点是运行费用较高、泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料处理效果差。2.2.2氧化法臭氧氧化法在国外应用较多,ZimaS.V.等人总结岀了印染废水臭氧脱色的数学模式。研究表明,臭氧用量为0.886gO3/g染料时,淡褐色染料废水脱色率达80%;研究还发现,连续运转所需臭氧量高于间歇运行所需臭氧量,而反应器内安装隔板,可减少臭氧用量16.7%。因此,利用臭氧氧化脱色,宜设计成间歇运行的反应器,并可考虑在其中安装隔板。臭氧氧化法对多数染料能获得良好的脱色效果,但对硫化、还原、涂料等不溶于水的染料脱色效果较差。从国内外运行经验和结果看,该法脱色效果好,但耗电多,大规模推广应用有一定困难。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。2.2.3电解法电解对处理含酸性染料的印染废水冇较好的处理效果,脱色率为50%〜70%,但对颜色深、CODCr高的废水处理效果较差。对染料的电化学性能研究表明,各类染料在电解处理时其COD。去除率的大小顺序为:硫化染料、还原染料〉酸性染料、活性染料>小性染料、直接染料〉阳离子染料。口前这种方法正在推广应用。n2.3印染废水的生物处理法70年代以来,国内对印染废水以生物处理为主,占80%以上,尤以好氧生物处理法占绝大多数。从现有情况看,我国印染废水生物处理法中以表面加速曝气和接触氧化法占多数。此外,鼓风曝气活性污泥法、射流曝气活性污泥法、生物转盘等也有应用,生物流化床尚处于试验性应用阶段。但出于生物对色度去除率不高,一般在50%左右,所以当出水色度要求较高时,需辅以物理或化学处理。好氧生物处理对BOD去除效杲明显,一般可达80%左右,但色度和COD去除率不高,尤其如PVA等化学浆料、表面活性剂、溶剂及匹布碱减量技术的广泛应用,不但使印染废水的COD达到2000〜3000mg/L,而且BOD/COD也由原来的0.4〜0.5下降到0.2以下,单纯的好氧生物处理难度越來越人,出水难以达标;此外,好氧法的高运行费用及剩余污泥处理或处置问题历來是废水处理领域没冇解决好的一个难题。据资料报道,一般污泥处理或处置费用占整个污水厂费用的50%〜70%(国外),在国内也占40%左右。由于上述原因,印染废水的厌氧生物处理技术开始受到人们的重视,探求高效、低耗、投资省的印染废水处理新技术已F1显重要。厌氧的主要处理构筑物是厌氧罐,FukunagaN.等人对传统消化罐作了改造,在罐内装填同定微生物,主要是专性产碱杆菌屈。染料屮的偶氮基因、三苯甲烷基因以及单氮基因聚合物,都能通过厌氧分解,通常在中温条件下进行(37°C),水力停留吋间6h,主要含甲基红染料的污水颜色能完全去除。有研究表明厌氧处理丝绸印染废水,在HRT=1.0〜l.ld,COD去除率74%〜82%,脱色率分别为:黑色51%、紫红色94%、玫瑰红96%、茄紫30%、大红55%o用UASB和管道厌氧消化器直接处理高浓度染料废水的屮长期运行结果表明,废水屮的色度和COD去除率分别稳定在80%和90%以上。为了探求高效、低耗、低投资的印染废水处理新技术,近年来在厌氧法与好氧法的结合方面进行了犬量的试验研究,获得了很大的成功。此时与好氧法结合的厌氧处理已不是传统的厌氧消化,它的水力停留时间(HRT)-般为3〜5h,只发生水解和酸化作用。这一工艺流程的捉出主要是针对印染废水屮可生化性很差的一些高分子物质,期望它们在庆氧段发生水解、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。采用这一流程,较好地解决了PVA、染料的处理问题。这一流程的另一大特点是,好氧段所产生的剩余污泥全部回流到厌氧段,厌氧段有较长的固体停留时间(SRT),有利于污泥厌氧消化,从而显著降低了整个系统的剩余活性污泥量。因此,厌氧一好氧系统屮的厌氧段具冇双重的作用: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。2.4处理工艺介绍处理工艺一:试验和实际应用表明,厌氧一好氧一生物炭流程对于CODCr为800〜1000mg/L的印染废水,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。厌氧■好氧•生物炭接触为主的处理工艺,见图lon图1处理工艺一流程该处理工艺是原纺织部设计院”七五”科研攻关成杲。是近几年来在印染废水处理中采用较多,较成熟的工艺流程。这里的厌氧处理不是传统的厌氧硝化,而是进行水解和酸化作用。口的是对印染废水屮可生化性很差的某些高分子物质和不溶性物质通过水解酸化,降解为小分子物质和可溶性物质,提高口J生化性和BOD5/CODcr值,为后续好氧生化处理创造条件。同时好氧生化处理产生的剩余污泥经沉淀池全部回流到厌氧生化段,因污泥在厌氧生化段有足够的停留时间(8h〜10h),能进行彻底的厌氧消化,使整个系统没冇剩余污泥排放,即达到自身的污泥平衡(注:仅有少量的无机泥渣会在厌氧段积累,但不必设专门的污泥处理装置)。厌氧池和好氧池中均安装填料,属生物膜法处理;生物炭池装活性炭并供氧,兼有悬浮生长和固着生长法特点;脉冲进水的作用是对厌氧池进行搅拌。各部分的水力停留时间一般为:调节池:8h〜12h;厌氧生化池:8h〜10h;好氧生化池:6h〜8h;生物炭池:lh〜2h;脉冲发生器间隔时间:5min〜lOmin。该处理工艺系统,对于CODcr^1000mg/L的印染废水,处理后的出水可达到国家排放标准,如进一步深度处理则可凹用。对运传5年以上的工程观察,运行正常,处理效果稳定,也没有外排污泥,未发现厌氧生化池内污泥过度增长。处理工艺二:以生化处理为主体,由厌氧水解酸化、接触氧化、合建式氧化沟组成,处理工艺流程见图2。图2处理工艺二流程图2是二级生化处理串联的工艺,合建式氧化沟内设沉淀池,内沉池屮污泥n回流到厌氧水解酸化池,既提高生物量,又使污泥硝化。此处理工艺用于有机物浓度高,以印染废水为主的综合工业废水处理。如某市工业区,把2个印染厂、各1个织染厂、针织厂、地毯总厂、塑料厂、日化厂和啤酒厂的废水集中起来,用此工艺进行处理,既节省了投资,减少占地而积,又便于管理,降低了运行费用。这8个厂的混合废水水质见表1。衷!沒合废水水境顶目水虞吏化范83平则236.6?■如&|12290010542050%;483.71SS(in^)刃〜5944371.51色敷倍)27.78-500035L45pH1120由表1可见,混合废水浓度较高,水质波动幅度大,还承受强碱性废水的冲击,处理难度是较大的,这里的调节池起了很大的作用,使水均量均质化,减少了后处理的冲击负荷。第一期工程设计处理水量为1.2力F3/d,经运行后测定,整个系统的出水水质和去除率见表2o晨2处规茶壻各段出水水備&去险率处題段出水水贞BOD5查看更多