印染废水处理工艺及浅析（一） 12页

'印染废水处理工艺及浅析0概述     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、有机污染物含量高、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印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有机物大量进入印染废水中，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） 印染废水中的碱减量废水，其CODCr值有的可达10万mg/L以上，pH值≥12 ，因此必须进行预处理，把碱回收，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4 000倍以上。所以印染废水处理的重要任务之一就是进行脱色处理，为此需要研究和选用高效脱色菌、高效脱色混凝剂和有利于脱色的处理工艺。     （5） 印染行业中，PVA浆料和新型助剂的使用，使难生化降解的有机物在废水中含量大量增加。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印染废水处理工艺方案及流程      根据BOD5/CODCr值低的特点，有关科技人员，对如何提高BOD5/CODCr值进行了多种方法的研究，目的是提高可生化性，以利后续的生化处理；采用厌氧水解酸化池是提高BOD5/CODCr值的方法之一。用于印染废水处理的方法有物化法、生化法、化学法（多功能混凝剂处理法、高压脉冲电解法）等，但多数是生化为主体的生化-物化组合法。现把近几年来较成熟、处理效果相对较理想的几种处理工艺作些介绍和浅析。        1.1处理工艺一        厌氧-好氧-生物炭接触为主的处理工艺，见图1。        　　图1处理工艺一流程 　　该处理工艺是原纺织部设计院"七五"科研攻关成果。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。目的是对印染废水中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，提高可生化性和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，使整个系统没有剩余污泥排放，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：1h～2h        脉冲发生器间隔时间：5min～10min。     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回用。对运转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。        1.2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，内沉池中污泥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，减少占地面积，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。     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1.2万m3/d，经运行后测定，整个系统的出水水质和去除率见表2。     从表2可见，接触氧化池的出水，经合建式氧化沟处理，其去除率分别为：CODCr87.3%； BOD590.5%；SS 81.6%；色度63.4%。可见合建式氧化沟起到了重要的把关作用。     氧化沟在污水处理中本身就是一个独立的自成系统的工艺，在城市污水和工业废水处理中都有应用，有资料报道，采用单一的氧化沟系统处理印染废水（Q=2500m3/d，BOD5≤1200mg/L，CODCr≤1500mg/L，pH=11～13），处理后出水水质达到BOD5≤30mg/L，CODCr≤100mg/L，SS≤70mg/L，pH=6～9。其处理工艺系统为加酸中和后采用Ⅰ、Ⅱ级氧化沟（均设内沉池）串联。可见该处理工艺流程是偏安全的。  1.3处理工艺三      为生化、物化相结合的工艺，其流程见图3。 　　 图3处理工艺三流程 　　主要染料为硫化、涂料、凡士林、活性及化学助剂。处理水量为100m3/d（漂炼60m3/d，染色40m3/d），水质为：pH=10～12，CODCr=1000mg/ L,BOD5=200mg/L～300mg/L，色度为200倍～300倍。厌氧水解酸化池内设半软性填料、生物接触氧化池内设SNP型新型填料。后续物化处理采用加药反应气浮池，采用加药反应气浮池的特点为：一是脱落的生物膜、悬浮物等去除率高，可达到80%～90%；二是色度去除高，可达到95%；三是气浮池水力停留时间短，约30min左右，而沉淀池水力停留时间1 .5h～2h，故气浮池体积小，占地面积少；四是污泥含水率低，约97%～98%，气浮排渣可直接进行脱水处理。因此，采用气浮池后工艺流程中出现了二个明显的特点：一是只设污泥池，不设污泥浓缩池和污泥反应池，污泥直接进脱水机脱水处理；二是本来应采用活性污泥回流到厌氧水解酸化池，因加药反应后的污泥失去了活性，不能回流，故工艺中采取生物接触氧化池中以1：1回流至厌氧水解酸化池，以加强水解和酸化。但采用气浮需要增设一套空压机、压力溶气罐、回流水泵等辅助系统，操作管理相对较复杂。 　　经该工艺处理后，CODCr的去除率达95%以上，实际出水水质为pH=6～9，色度<100倍，SS<100mg/L，BOD5<50mg/L，CODCr<150mg/L。因原水pH=10～12，故应首先加酸中和，工艺流程中未绘出。1.4处理工艺四      以生化、物化、深度处理相结合，见图4、图5（高浓度废水预处理）。  　　该工艺用于某市整染厂印染废水处理，设计水量5000m3/d。主要水质指标浓度为：CODCr=1000mg/L～1500mg/L，BOD5=300mg/L～500mg/L，S2-≤35mg/L，色度≤1000倍。要求处理后出水为：CODCr≤100mg/L，BOD5≤30mg/L，色度≤50倍，S2-≤0.5mg/L。 　　工艺四发表在1997年2月的某刊物上，文中无预处理工艺流程图（图5），混合废水处理工艺流程也很简单，图4、图5是完全按文中叙述绘出来的工艺流程全过程。其有关的几个主要参数为：加酸中和至pH=6～9；水解酸化池水力停留时间4.3h,表面 负荷率1m3/（m2·h ），设YDT弹性立体填料；一、二级生物接触氧化池水力停留时间分别为4.8h和2.3h，气水比分别为20∶1和15∶1，中间沉淀池上清液按1∶1回流到一级生物接触氧化池始端；中间沉淀池表面负荷率4m3/（m2·h），二沉池表面负荷率3.0m3/（m2·h）；普通快滤（ 清水池设在滤地下面，有效容积95m3）流速10m/h，反冲洗强度15L/（m2·s），冲洗时间5min；生物炭池为二级串联，前级为升流式，后级为降流式，过滤速度为3m/h，气水比为5∶1，反冲洗强度9L/（m2·s），反冲洗时间5min，3d～5d冲洗一次；总调节池兼初沉池，水力停留时间11.5h，底部设7条排泥沟，每条沟内设1根DN300mm的穿孔排泥管，污泥排入集泥井后用AS75-4CB潜污泵抽至污泥浓缩池。 　　图4处理工艺四流程　　图5高色度高浓度染色原液与蒸煮废液预处理工艺流程       有关该工艺的文章在1997年2月发表以后，有一定的影响面，但本人感到有些问题需进行讨论和商榷。主要有以下方面：      （1）整个工艺由高浓度、高色度废水预处理，混合（综合）废水的生化、物化处理，普通快滤池及生物炭池的深度处理3个部分组成（不包括曝气、加药及污泥处理系统）。根据混合废水水质和排放要求，处理工艺是否要这么复杂呢?应该说此工艺流程并不是"优化组合"。按此工艺方案必然是：一是占地面积大，二是投资多，三是运行费用 （处理成本）高，四是运行管理、操作复杂、工作量大。在达到设计要求的排放标准前提下，这四方面是衡量污废水处理的主要指标。    （2）污泥回流到厌氧水解酸化池的主要目的是增加生物量，加速废水中某些难降解和高分子有机物进行水解酸化，成为可降解和小分子物质，提高可生化性，因此其回流的污泥必须具有活性，而且活性越强越好。而现回流的污泥是经过加药、反应、沉淀后的二沉池中的污泥，这就存在着两个问题：一是回流污泥无活性，不存在增加水解酸化池的生物量；二是经加药后的污泥中如还具有一定的剩余药剂，则可能会对水解酸化池中微生物生长不利。因此可改为没有加过药剂的中间斜管沉淀池的污泥回流到水解酸化池中去，即把中沉池的1∶1上清液回流改为污泥回流。因污泥含水率接近99%，达到既增加生物量又稀释的目的，同时污泥自行消化减少污泥量。    （3 ）厌氧水解酸化池采用钟罩式脉冲澄清池的主要目的是利用脉冲发生器间隔进水，对厌氧水解酸化池进行搅拌。但脉冲澄清池很"娇"，对水量、水质、水温等变化很敏感，耐冲击负荷适应性差，因此目前在水处理中已很少采用。为达到搅拌水解酸化池目的，可采用工艺一的方法，在水解酸化池前设脉冲发生器。     （4）设置"普通快滤池"与"生物炭池"的目的应明确，该文中说："该工艺是作为深度处理工艺，也是把关工艺。"一般来说，"深度处理"是指处理后的水进行回用来说的；把关工艺"是指前置处理的水质，还达不到设计排放标准，需要进一步处理进行"把关。究竟是为了"回用"还是为"把关"而设置的不十分明确，也就是说"深度处理"之前的工艺能否达到排放标准"心中无底"。因此设置了超越整个"深度处理"和超越"二级生物炭池"两根超越管。就是说沉淀池出水达标了，则后续部分就不用了，这不是增加了投资和占地面积了吗?作为设计应在取水样进行适当试验基础上进行，不应现在这样考虑。假如" 深度处理"是回用需要，则应根据回用水量、水质进行深度处理设计，也不是全部都进行深度处理。其实"深度处理"之前的工艺已是很复杂了，按原水水质把工艺进行适当的调整和改进，经穿孔斜管沉淀池的出水达到设计排放标准是可以做到的。     （5）在"高色度染色原液"预处理中，利用原有的"电化学处理"设备是对的，但这股废水经斜管沉淀池后再与蒸煮废水一起进入气浮池，即进行二次沉淀是否必要。气浮池的特点之一是去色度效果很好，可达到去除95%以上，"高色度染色原液"预处理的主要目的之一是去色度，同时去除悬浮物、CODCr等。因此这里斜管沉淀池可以省去，可与蒸煮水一起进入气浮池处理，同样可达到预处理的效果和目的。     此处理工艺还存在其它一些问题，这里不再阐述了。        1.5处理工艺五（见图6） 图6浙江省某印染厂处理工艺流程示意 　　图6为浙江省某印染厂废水处理工艺方案，处理水量250m3/d，原水水质为：CODCr≤2 300mg/L，BOD5≤450mg/L，色度≤160倍， pH≈7，水温：70℃左右，SS＞200mg/L。        处理后的排放要求为：pH：6～9，色度≤80倍，CODCr≤150mg/L，BOD5≤60mg/L，SS≤200mg/L。  　　本印染废水有以下特点：        （1）BOD5/CODCr值很低，不到20%，因此生化处理难度大，首先要设法提高BOD5/CODCr值；        （2）水温很高（70℃），不利于物化、生化处理。因此要采取措施把水温从70℃降到40℃以下；        （3）目前为一班制生产，废水量集中在8h之内产生，而废水处理设备为24h运行，故调节池要大；        （4）原有地下集水池和大、小两组调节池及煤渣过滤的土法处理设备，要求在新的工艺处理设计中尽可能采用。 　　 根据上述本工艺（图6）有以下特点：         （1）原有集水池不变，提升泵仍利用，在集水池始端设二道粗、细格栅；把原有一组容积较大的地面式调节与煤渣过滤系统全部改为调节池，并适当加高；把一组容积较小的地面式调节池与煤渣过滤系统改为污泥池、污泥浓缩与干化系统。一、二级沉淀池中污泥均以重力流进入污泥池，省去污泥提升泵。这样原有的构筑物全部利用了。        （2）为把水温降低下来，在调节池始端上部设置逆流式机械通风高温冷却塔，一是减少占地面积，二是冷却水直接进入调节池，省去了冷却水集水池，三是在夏季可把水温从70℃降低到40℃左右。再经过集水池、调节池等的传导和蒸发散热，使水进入一级沉淀池温度≤38 ℃，进入水解酸化池温度≤36℃。        （3）为提高BOD5/CODCr值，工艺采用先物化（一级沉淀池）→生化→ 再物化（二级沉淀池），第一级物化处理采用加药反应沉淀池，根据试验及以往的经验与分析，CODCr去除≥50%，BOD5去除约20%，使BOD5/CODCr值提高到≥0.30，有利于后续的生化处理。但加药控制要适当，以免影响后续生化处理。        （4）在生化处理中，为增加微生物所需要的营养源，水在进入水解酸化池前投加适当的N和 P；为增加生物量，促使大分子有机物和不溶性有机物的生物降解，把生物接触氧化池的出水（含污泥），在未加药之前用回流泵按比例回流到水解酸化池。水解酸化池和接触氧化池内均设弹性立体填料，以利挂膜和脱膜。        （5）一、二级沉淀池均采用竖流式沉淀池，中间设导流筒，沉淀效果好，排泥畅通，管理操作简便，目前在小水量污、废水处理中采用较普遍。         2 处理工艺浅析        对于不同水质的印染废水有不同的组合处理工艺，有可能物化为主，也可能生化为主，虽然基本方法及原理大致是相同的，但优化组合很重要。现对上述较有代表性的5个工艺进行浮浅的分析。        （1）5个工艺的共同点之一是均采用了厌氧水解酸化池和好氧生化池，这是废水处理中的主要工序和设施。在好氧生化处理之前采用厌氧水解酸化池，这是由印染废水的水质性质决定的。        （2）5个工艺的共同点之二是均有污泥回流到水解酸化池始端。但污泥回流分两种情况，一是后续沉淀池不采用加药沉淀的，则用沉淀池的沉淀污泥回流；二是后续沉淀池采取加药沉淀的，则用氧化池出来的、加药之前的、含水率相对较高的污泥回流。除无机泥渣外，基本上可消除污泥排放，则可不设污泥干化系统和设备，节省投资及处理成本，这个共同点是可取的，设计中应予应用。        （3）高浓度的染色原液、蒸煮废液、碱减量废水等，应进行预处理，把有机物浓度降低后再进入总调节池，与其它废水一起集中处理，这是至关重要的。         （4）5个处理工艺中，前4个均为先生化后物化，只有第5个处理方案为先物化后生化、再物化，这是因为第5个方案中CODCr高达2 500mg/L，BOD5/CODCr值不到20%，为了把CODCr值较大幅度地降低下来，同时提高BOD5 /CODCr值，故先采用加药反应沉淀池，使CODCr小于1300mg/L、BOD5/CODCr值提高到＞30%。但首先采用加药、反应、混合、沉淀法需先选择好药剂的品种和投加量，即选用的药剂尽可能不要对后续的微生物生长造成影响，因未沉淀去除的小颗粒悬浮物，一是无活性，二是可能带有少量药剂。加药反应混合沉淀主要是去除水中的悬浮物（SS），因不少有机物附着在悬浮物上，故也同时被去除了，但是对未去除的大分子，不溶性的难分解的有机物不能变成小分子、可溶性的有机物，需进入水解酸化池进行水解酸化，否则好氧处理仍无法去除。至于采用何种型式的沉淀池也应研究，气浮池和斜管（板）沉淀池要防止堵塞及塌掉，排泥应畅通，为安全和便于管理，小水量采用竖流式沉淀池，大水量采用辐流式沉淀池为妥。        （5）对于pH值高的废水（如碱减量废水）应先加酸中和；对于营养源不足的在进入水解酸化池前需投加P和N；为加速水解酸化的进行，应回流一定量的、未加过药剂具有活性的污泥回流到水解酸化池始端。提高BOD5/CODCr值有利于生化处理的进行。一般来说，希望进入水解酸化池的BOD5/CODCr值＞30%，进入氧化池的BOD5/CODCr＞40%。通常情况下，只要进入水解酸化池的BOD5/CODCr＞30%，则进入氧化池的BOD5/CODCr值基本上能达到≥40% ，这是因为在水解酸化池中CODCr约去除30%左右，而BOD5却去除很少，有时不仅没有去除，BOD5值反而会增加，常增加5%～10%，因而进入氧化池的水BOD5/CODCr＞40%以上，提供了较好的可生化条件，在5个方案中均满足了此要求。        （6）在达到设计所要求排放标准前提下，工艺处理流程尽可能简化，进行最佳的优化组合，以节省投资，减少占地面积，降低处理成本，便于管理操作。上述介绍的处理工艺方案及浅析供参考，不妥之处欢迎批评指正。        参考文献        1［美］C P 小莱斯利格雷迪,享利C 利姆编著. 废水生物处理理论与应用.李献文，杨西昆等译. 北京：中国建筑工业出版社，1989        2乌锡康，金青萍编. 有机水污染治理技术. 华东理工大学出版社，1989（4）         3娄金生，姜广生,等. 酸化水解-接触氧化-生物炭法处理印染废水的应用. 给水排水，1997(2)        4崔青安，周长希. 水解-接触氧化-合建式氧化沟工艺处理工业废水的应用. 给水排水，1998（1）        5王田，厌氧-好氧-气浮组合式工艺处理印染废水的设计与研究. 给水排水技术动态, 1997（2）        6蒋震华，朱月海. 浙江省某印染厂废水处理方案设计，1999（6）        7 汪凯民，靳志年. 印染废水治理技术的进展. 给水排水，1993（10） 印染污水处理的工艺选择用于印染废水处理常用的工艺主要分为两大类：（1）物化法：利用加入絮凝剂、助凝剂在特定的构筑物内进行沉淀或气浮，去除污水中的污染物的一种化学物理处理方法。但该类方法由于加药费用高、去除污染物不彻底、污泥量大并且难以进一步处理，会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；（2）生化法：利用微生物的作用，使污水中有机物降解、被吸附而去除的一种处理方法。由于其降解污染物彻底，运行费用相对低，基本不产生二次污染等特点，被广泛运用于印染污水处理中。                  1. 物化工艺简介                        常用的主要有：絮凝沉淀、气浮、吸附、过滤。                  1.1絮凝沉淀：通过加入絮凝剂、助凝剂，使胶体在一定的外力扰动下相互碰撞、聚集、形成较大絮状颗粒，使污染物被吸附去除的处理方法。常用的处理设施有：竖流沉淀池、斜管沉淀池、辐流沉淀池、平流沉淀池等。絮凝沉淀在印染废水处理中常用，一般可去除40～50％的CODCr、60～80％的色度。      1.2气浮：气浮是以微小气泡作为载体，粘附水中的杂质颗粒，使其密度小于水，然后颗粒被气泡携带浮升至水面与水分离去除的方法。主要设施有：传统溶气气浮、CAF涡凹气浮、超浅层气浮等。气浮在印染废水处理中常用，一般可去除40～50％的CODCr、60～80％的色度。      1.3吸附：利用固体表面的分子或原子因受力不均匀而具有多余的能量，当污染物碰撞到固体表面时，受到这些吸引而停留在固体表面的过程。常用的有：活性碳、硅藻土、树脂吸附剂等。吸附在印染废水处理中不常用。      1.4过滤：去除化学沉淀和生物过程未能去除的微细颗粒和胶体物质。主要有：各类滤池、各种膜材过滤器等。过滤在印染废水处理中不常用，除非回用水的深度处理或针对某些难降解化合物的处理。                  2.  生化处理技术介绍                        主要分为厌氧和好氧。厌氧包括：水解酸化、UASB等；好氧主要包括：生物膜法、活性污泥法等。      2.1厌氧技术：在无氧的条件下，由兼性菌及专性厌氧菌降解有机污染物，最终产物是二氧化碳和甲烷。厌氧生物反应通常被划分成两个阶段过程：第一阶段水解酸化阶段，第二阶段是甲烷发酵阶段。在印染废水处理中常将厌氧控制在水解酸化阶段，来降解废水中部分污染物，同时提高废水的可生化性。即印染废水中常用的水解酸化工艺，一般CODCr去除率为20～40％，色度去除率可达40～70％。      2.2好氧技术：由好氧微生物降解污水中有机污染物，最终产物为水和二氧化碳。在印染废水中常用的主要有：活性污泥法、接触氧化法，一般CODCr去除率为55～88％。                  3.印染废水常用的生化处理工艺组合                         根据我公司多年处理印染废水经验，总结出：“水解酸化＋接触氧化”或“水解酸化＋活性污泥”是比较经济适用的印染废水处理技术，单独使用厌氧或纯粹只用好氧都不是很好的处理方法。尤其对：高难度、中难度处理印染废水，如没有水解酸化段将很难处理达标。即使较易处理的牛仔洗漂废水，采用厌氧不仅降低处理成本，同时也减少投资，方便运行。                  4. 随着人们对环境质量要求越来越高，印染废水排放标准业越来越严。                        对于高、中难度处理印染废水单独的生化或物化处理都难以达到排放要求。根据国家印染行业废水污染防治技术政策：印染废水治理宜采用生物处理技术和物理化学处理技术相结合的综合治理路线，不宜采用单一的物理化学处理单元作为稳定达标排放治理流程。这样既保留了物化除色、前处理去除部分污染物降低生化负荷、去除生化剩余污染物的特点，又充分发挥生化处理技术可降解大量有机污染物和一定除色功效的特点。结合我公司多年治理印染废水的工程经验，并提出、总结了一些有针对性的印染废水处理工艺组合。                  4.1     具体的各种废水对应处理工艺      4.1.1  梭织布的退煮漂废水、牛仔浆纱废水一般采用：“物化沉淀+厌氧+好氧+物化沉淀”的组合工艺。      4.1.2  丝绸印染、印花废水一般采用：“物化沉淀＋厌氧＋好氧＋物化沉淀”的工艺组合。      4.1.3  缝纫线、拉链布废水一般采用：“物化沉淀＋厌氧＋好氧＋物化沉淀” 的工艺组合。      4.1.4  毛线、毛绒废水，一般采用：“厌氧＋好氧＋物理沉淀”的工艺组合。      4.1.5  牛仔洗漂废水，一般采用“厌氧＋好氧＋物理沉淀”的组合处理工艺。      印花废水是一种很难处理的印染废水，特别是糊料印花工艺，因废水中含有大量的PVA，常规的工艺组合处理很难达标。'