【毕业学位论文】印染废水深度处理中试研究

目录 I 目 录 1 绪论 . 1 织印染废水概述 . 1 水来源 . 1 织印染废水水质及危害 . 2 织印染废水深度处理与回用技术的现状 . 3 染废水深度处理技术 简介 . 3 究目的与意义 . 6 染废水回用的意义 . 6 内印染废水深度处理与回用存在的问题 . 7 染废水深度处理与回用的发展方向 . 8 题创新性 . 8 波无极紫外光催化氧化简介 . 8 波无极紫外光催化氧化法的原理 . 9 波无极紫外光催化氧化 /生物活性炭滤池的基本原理 . 10 2 课题研究路线 . 11 究背景 . 11 究路线 . 11 3 现场实际废水的混凝试验 . 13 凝与脱色基本原理 . 13 验设备与材料 . 14 验仪器 . 14 验药品 . 14 验测试方法 . 14 验水质 . 15 验装置 . 15 杯试验方法 . 16 果与讨论 . 16 一混凝剂烧杯定性试验 . 16 佳投加量的确定 . 17 目录 佳投加量的确定 . 17 色剂最佳投加量的确定 . 18 试气浮设备上药剂最佳投加量验证 . 19 浮设备工艺参数： . 19 浮设备操作方法 . 20 浮设备 . 20 测项目 . 22 果与分析 . 22 章小结 . 23 4 微波无极紫外催化氧化 /合工艺中试试验 . 24 验材料与方法 . 24 验装置及流 程 . 24 试项目和分析方法 . 26 验污水 . 26 果与讨论 . 26 物活性炭滤池挂膜与启动 . 26 催化氧化氧化剂最佳投加量实验 . 29 外灯开启数对降解效果的影响 . 31 化方法 /同组合的降解效果对比 . 32 章小结 . 33 5 工程连续运行效果和成本分析 . 34 言 . 34 试项目概况 . 34 目背景 . 34 艺设计说明 . 34 计水质和水量 . 36 要构筑物、设备型号及参数 . 37 艺各处理单元特点和注意事项 . 37 质分析方法 . 38 续运行近二个月结果 . 38 本核算 . 41 地面积 . 41 水 处理成本 . 41 程小结 . 41 目录 结论 . 42 目 总结 . 42 望 . 42 致 谢 . 44 参考文献 . 45 附 录 . 49 1 绪论 1 1 绪论 纺织印染行业是我国重要的国计民生产业，同时也是国际竞争中比较有优势的产业之一。纺织工业对满足人民群众生活需要、增加就业、资金积累、出口创汇、带 动相关产业和促进地区经济发展发挥了重要作用。纺织业对我国实现宏伟的经济目标有着不可替代的作用。纺织印染行业中运用到种类繁多的染料，染料 工业是传统的精细化学工业，每年我国印染行业的染料用量迅猛增加，同时随着染整技术的发展，各种新型印染助剂和染化料的使用也成为纺织印染行业一大特点，我国已成为世界上纺织印染第一大 国 1。 但 同时 纺织 印染 行业 也 是我国工业 污染源的一大主要来源，据相关资料显示， 2007年，我国有关部门对年销售额 3000 万元以上的纺织印染企业进行的能耗、用水、排污和节能减排等方面的调查发现， 2006 年 能源成本占到企业总生产成本的近 20%，是仅次于染化料的，每百米印染布的用水量为 ，是欧美发达国家同行业的 2 倍多。另据不完全的统计，我国印染行业的日平均印染废水排放量约为 3000 4000 千吨，并且新型染整染料和各种印染助剂等可生化性差的复杂有机物进入印染废水中，增加了印染废水的处理难度， 由此而造成的生态破坏和所带来的经济损失是无法估量的。因此解决好纺织印染水污染问题和回用是当务之急。 自国家和发展改革委员会于 2008 年正式施行“印染行业准入条件” 以来，节能减排和环境保护以成为各级政府部门和行业的管理目 标，纺织印染行业正面对着巨大的挑战，由此印染废水的深度处理以及回用已然成为纺织印染行业能否长久健康发展的关键环保指标，也是基于此行业的发展需求，低成本和高效率的印染废水深度处理和回用技术以成为纺织印染企业必不可少的一部分 2。 织印染 废水 概述 水来源 纺织印染废水主要来源于印染生产各种工序中：预处理工序 (烧毛、退浆、煮炼、漂白、丝光等工序 )排出的退浆废 水 、 煮炼 废水、漂白废水、丝光废水，染色阶段需要排出染色废水，印花阶段排出印花废水，最后的整理阶段排出整理废水。除此以外，还有各种 产品 和中间体结晶的母液、生产过程中流失的物料及冲刷地面的污水和生产车间的生活废水等 。 在印染 生产过程中，约有 10%机染料转移到废水中，造成废水中存在大量的芳香族 、 稠环芳香族或杂环化合物，约 有 90%无机酸、碱和无机盐 转移到废水中，使得废水酸碱度变化很大 。 但综合废水大多呈碱性，废水中有时还存 在重金属离子 等 3。 1 绪论 2 织印染废水水质 及危害 纺织印染废水的水质随着所采用的纤维种类（麻、棉、丝、化纤）加工工艺的不同污染物组分的差异非常大。一般的印染废水 为 6 10， 300 1000， 100 400，色度为 200 800 倍。 但近 几年 来 ， 伴 随着 纺织印染 技术的发展 和科技水平的提高， 染料的使用正朝着 抗氧化和抗生物降解的方向发展，特别是 化学纤维织物 的发展 ， 聚乙烯醇（ 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 度也由原来的 几百 几千 上升到 几万 ， 色度也大幅增加，这给废水处理增加了很大 难度 4。 可以看出，纺织印染 废水的 难处理二个方面：一方面是 组分复杂 ， ，而 较小，可生化性差；二 是色度高 。 印染 生产 的四个主要工序：预处理、染色、印花和整理，各阶段排出的废水给都有不同的特点， 现 主要 介绍 一下各处理阶段产生 废水 的一般 特征 5： 退浆水：退浆是用药剂将织物上所带的浆料去除 (被水解或酶分解为水溶性分解物 )。 所产生的水量较小，可是污染物浓度较高，其中含有多 种浆料、浆料分解 产 物、纤维细屑、各种助剂以及淀粉碱等， 废水呈 强 碱性，上浆 主要 以淀粉为主的退浆废水，其 都很高， 其 生化 性较好；上浆则以 主的退浆废水， 废水 的 生化性较差。 煮炼水：用 表面活性剂等 的 水溶液，在高温 (120 )和碱性 (0 13)条件下对 织物进行煮炼。 所产生废 水量大， 并且污染物浓度较高，其 含有表面活性剂 、油脂 、纤维素、蜡质、 碱等，废水呈强碱性，水温 较高。 漂白 水：漂白是用 氧化剂去除纤维表面和内部的有色杂质。 所产生的废 水量大，但污染较 前两种废水 轻，其中含有残余的硫代硫酸钠 、漂白剂、醋酸 等。 丝光 水：丝光 就 是将织物在 浓 液中进行浴液处理，以此 提高纤维的张力强度，增加纤维表面光泽。 产生的 废水含碱量高，含量在 4 5， 印染厂 一般 通过蒸发浓缩回收 氢氧化钠，因此丝光废水 排出 很少 ，经过工艺多次重复使用 后 排出 ，其仍有强碱性， 较高。 染色 水： 所产生废 水量较大，水质 则 随所用染料的不同而 各异，其 含 有 表面活性剂 、 染料 等， 色度很高 ，呈强碱性， ，可生化 很 差。 印花 水： 所产生废水量较大，此过程中印花工序和 印花后的水洗 、皂洗 水， 产生的污染物浓 度较高，其 含有浆料、染料、助剂等， 很 高。 整理 水： 所产生废水量较小， 含有浆料 、 油剂 、纤维屑 等。 纺织印染废水若不经过合适的处理，直接排入天然水体，其含有的复杂有机污染物，1 绪论 3 进 入水体 后在被好养 /兼氧微生物分解的过程中消耗水中的氧气 ， 进而 恶化水生生物的生存环境，造成水生生物大量死亡和水质恶化 。 此外，进入水体底层的污染物 ， 在厌 /缺氧条件下，厌氧型细菌会分解废水中的有机物，生化过程中会产生 染气体或 温室气体，进而污染大气 环境 。不仅如此，印染废水普遍色度较高 ， 排入水体会影响水体观感。 织印染 废水 深度处理与回用技术的现状 染废水深度 处理 技术简介 印染 废水 因其产废水量大，污染物成分复杂，处理难度大，其一直 是 废水治理工艺研究的重点和热点之一 ， 也是 纺织印染行业 亟 待 解决的问题 。目前，国内外对纺织印染废水的深度处理大体上采取以生化方法为主，物理化学法为辅相结合的处理方法。而常用的方法一般有以下几种类型： （ 1） 生化法 生化法分为厌氧生化法、好氧生化法、厌氧 好氧处理法。 厌氧生物处理方法，此种方法具有能耗低，有机负荷高，剩余污泥较少的特点。厌氧生物法中不同 种类的厌氧细菌把难降解的大分子有机物降解成小分子的有机物。目前厌氧生化法的应用多为其改进工艺，李亚新等设计的厌氧生物滤池实验得到了不错的效果，在废水污染物浓度不高的前提下， 可使 除率达到 70% 86%， 色度去除率为 60% 84% ， 出水水质 较为 稳定。但是 ， 单一的厌氧处理运行周期比较长 ， 而且往往很难达到排放标准 ， 特别是在气味和色度上 ， 还需进一步处理。 好氧生物处理法是一种处理废水的常用工艺，其具有可分解大量有机物，效率高且运行费用低等特点。目前采用的多为此种方法的改进工艺。 厌氧 好氧处理 法，此种方法结合了厌氧和好氧各自的优点，废水中的大分子有机物先在厌氧环境分解成小分子有机物，非溶性有机物转化为溶解性物质，可生化性低的物质转化为可生化性较高的物质，在通过好氧处理法进一步处理。 6用 好 氧 度 处理酸性染料废水 ， 得到了很不错的处理效果 。 除此以外，随着近年来新技术的开发与应用， 生物吸附 与混凝、生物固定化技术、高效菌种的应用，也都在印染废水深度处理中发挥更高效的作用。 戴 小 红等 7在 印染厂的污水处理厂的好氧生物处理工艺段筛选出 菌株 B，研究表明此菌对 酸性红 B 有 较好 的脱色率 。 研究了 白粑齿菌 ，这种细菌 能降解 诸多 蒽醌 、 偶氮、三苯甲烷 、酞菁和 噻嗪 等 染料。 9运用 霉菌 吸附处理印染废水中 含有的重金属 铬。 韩国民 等 10从 竹林土壤分离并筛选能够降解多种类型染料的真菌 及其 对多种染料的良好去除效果 。 杨清香 等 11等 采用 高效混合 酵母 菌 构建的生物膜系统处理印染废水 ， 其 出水 水1 绪论 4 质达到了 纺织染整工业水排放物排放标准 的 标准。 （ 2） 强化 混凝法 传统 混凝法是 以胶体化学为理论依据的纺织印染废水的处 理方法中最常用的化学方法。其中混凝剂发挥着主要作用，它是一种可以分离出污水中细小悬浮颗粒物的化学药剂，他主要去除废水中直径在 10- 7m 10- 9m 范围内的胶体物质。混凝的机理目前为止并未完全被弄清，一般认为，混凝是通过 压缩双电层 、吸附架桥、网捕三种作用方式去除 印染废水 中胶体物质和悬浮颗粒物 ， 产生的絮体污泥通过气浮、过滤或静置沉淀等方式去除 。 常用的 混凝剂 有 无机 物 混凝剂、 无机聚合物混凝剂和有机类混凝剂以及比较新兴的 生物混凝剂 等 。 强化混凝是相比于一般的混凝法存在的脱色效果一般和 除率较低的缺点，通过各种 强化方法加强混凝效果的一种混凝方法。选择合适的混凝脱色工艺和高效的混凝剂对印染废水深度处理有重要作用。 陈凌 等 12制备的 聚硅酸铝铁 ( )镁 (合 混凝剂 对活性染料印染废水有较 为良好 的脱色 和 除 效果。 司鹏敏 等 13运用 混凝脱色剂处理针织印染废水 ， 隋智慧等 14合成的 混凝剂 及 陆雪梅等 15合成的 混凝剂 陈建琴等 16制成的 凝剂 ，壮亚峰等 17等制成的 氢氧化镁 淀粉复合混凝剂 都对印染废水都有不错的色度去除效果。 许佩瑶等 18以 氯化铁和硅酸钠 为 材料 ， 在一定条件下制备出不同的 聚铁硅 混 凝剂， 当 碱化度为 e 体积比为 1 30 时，去色度和 除率效果良好 。 在实际运用中，混凝法与其他工艺结合，有着不错的效果。潘碌廷 等 19利用具有催化氧化耦合作用的混凝 剂 某 印染 污水处理 厂 二级 生化出水 进行强化混凝，其 度去除率都极高。 需要注意的是，强化 混凝法 的效果还取决于染料本身的特性，如酸性染料、还原性染料和分散染料，这些染料或直接以胶体形式存在，或因其组分具有疏水性，或含有像较容易从水中去除，但如活 性染料、直接染料这类水溶性好的，加大剂量或强化混凝都无很好的效果。 （ 3） 高级 氧化法 高级氧化法的原理主要是通过各种方式产生的强氧化性活性自由基破坏高分子有机物的分子结构达到氧化去除污染物的目的。高级氧化法常用的方法有如下几种方法。 化学氧化法 ，运用强氧化剂如臭氧、氯气、次氯酸钠、 剂等去除污染物的目的，一般这些氧化剂主要是进一步去除印染废水的色度，对 去除率较低 。 而臭氧和 剂是两种较为常用的氧化剂。 臭氧氧化法 能够有效的去除印染废水的色度 ，对于 溶解性的 染料废水 有较高的 脱色率 ，但 对 于废水中的还原、硫化黑涂料脱色效果较差。因臭氧氧化法对各种染料都有一定的脱色效果，且不会产生二次污染物，其具有广泛的工业应用前景。 臭氧氧化也 一般与其它污水 处理技术结合应用。 陈曦等 20用制备的 为催化剂 ， 对某印染污水厂 二级 生化处理后的低浓度印染 废水 进行1 绪论 5 催化臭氧化深度处理 。 王书飞等 21采用自制的 V 催化体系 ，对低浓度的模拟印染废水进行处理，脱色率达 99%以上，取得了良好的效果。 汪晓军等 22用艺处理模拟 印染 废水 ， 工艺简单 ， 投资费用低 ，去除 效果较好 。 臭氧与 紫外光想结合 可提高氧化效率，如： 李兵宇等 23研究了 V 与生化 工艺 组合 深度 处理印染废水 ，有良好的色度和 除率 。 李达宁 等 24采用了臭氧 与生化 工艺 组合处理印染废水的工艺 “ 臭氧氧化 组合工艺法深度处理某印染厂二级生化废水，经该工艺最优条件下运转的系统，出水 75%以上，色度降到 4 倍以下。 传统 芬顿法是利用 在催化剂 用下， 产生两种活泼的氢氧自由基，从而引发和传播自由基链反应，加快有机物和还原性物质的氧化 ，达到去除污染物的目的。但传统芬顿（ 法 氧化能力相对较弱 ， 随着研究的 不断 深入 ， 紫外光 ( 紫外光、氧化剂等加入到传统芬顿法中，加强其氧化能力，更有效的去除污染物 。 等25研究了光助 系对偶氮染料的脱色过程。朱洪涛 26进行了 化氧化处理印染废水 的研究 。 施帆君 等 27研究了 微电解 +剂预处理染料废水 。顾晓扬等 28开展了 剂化学氧化处理酸性玫瑰红印染废水 的研究 。 陈娴 等 29进行了 化剂光助 处 理 甲基蓝染料废水 试 验研 究 ，都取得了一定的去除效果 。 光催化氧化 30，是在光参与的条件 下， 破坏许多结构稳定的 可生化性差 的有机 高分子 污染物 ， 最终得到完全矿化的物质，例如 ，达到污染治理的目的 ，是一种高效节能的技术 。 等 31研究了光助 系对偶氮染料的脱色过程。 ， 有 性质稳定、 无毒难溶解等诸多优点，使得其成为光催化氧化所用催化剂中最具代表性的一种 。 李叶青 等 32研究了 负载及其对染料废水光降解研究 。 杨克莲 等 33采用纳米 孔微粒光降解技术对活性蓝染 料进行降解， 除率可达85%以上 。 阮新潮 34等进行了 氟硅掺杂 化剂的制备及光催化性能研究 。 36采用光催化氧化 /微滤系统对印染废水生化出水进行深度处理 ，处理出水能满足纺织印染回用水质的要求 。 电 氧化 法 ，其原理是通过阳极反应直接降解高分子有机物或产生强氧化性的羟基自由基 (臭氧氧化有机物，此种方法对有机物分解较为彻底，也不易产生有毒的中间产物 。 电化学法中常用到三维电极反应器，因其具有比二维电极更高的传质速率，电极面积大等优点，在电化学法中应用广泛。 37采用三维电极处理 印染废水 废水。 38将 三维 三 相 电极电化学反应器 运用于印染废水的处理。 原金海等 39 运用 铁碳微电解及 化法 处理 染料废水处理 。 刘弋潞 等 40进行 了 电催化氧化法处理印染废水的实验研究 。 （ 4） 吸附 法 吸附 法 是通过具有比表面积大，空隙大的物质吸附水中的污染物，达到去除污染物1 绪论 6 的效果，如树脂、活性炭、硅藻土等，最常用的是活性炭。活 性炭比表面积高达 500600 m2/g ，对很多水溶性的染料有很强的吸附功能。同时活性炭对很多金属离子有较强的吸附功能。 金晶 41等运用生物活性炭深度与生物膜法相结合的工艺深度处理二级生化印染废水，取得了良好的效果。 42利用臭氧与生物活性炭技术 对印染废水的处理得到了良好的环境与经济效益 。 43研究了混凝法与活性炭工艺组合处理印染废水的效果，处理后的出水能满足一定的回用标准。 （ 5）膜分离 技术 膜分离技术原理是运用多孔材料的阻截功能对废水中的污染物分离、浓缩， 对废水的色度、 味等有良好的去除效果，其 设备简单、 不产生二次污染 、 可以重复使用、能耗低等诸多优点 。 膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤、反渗透等技术。 44运用纳米膜处理印染废水 ， 染料的去除率达 且 70%的印染废水可以得到回用。 Z. 45采用分离式膜生物反应器处理印染废水 ， 脱色率 分别达到 97%、70%以上。 邵文尧 等 46开展了纳滤膜处理染整废水的研究 。 o47等研究在膜分离 与 预凝结处理 技术想结合 ， 废水处理可以达到很好的 效果。 48研究了臭氧氧化 纳米膜处理技术。 江苏省水文水资源勘测局南通分局 49运用 连续微滤 (反渗透 (处理技术再生处理综合印染废水 。 50研究了进水 A/O 膜生物反应器处理印废水效果的影响， 在一定条件下 ， 除率 最高可达 90%，脱色率也 在 85%以上 。 究目的与意义 染 废水回用的 意义 纺织印染废水通过各种组合工艺处理，一般情况下，都可以达到国家关于 纺织染整工业水排放物排放标准 的排放要求，但我 们必须注意的是，纺织印染业耗水量巨大，对产生的废水仅仅处理达标排放是不够的，这样会导致大量的水资源浪费。有资料显示，我国印染废水 90%以上作废水排放， 回用率不到 10%，且能回用的水水质不高，仅能用于对水质要求不高的工艺过程当中，如冷却循环水等，印染行业废水利用率在工业用水回用率中处于很低的水平。 水资源污染和短缺问题一直是 21 世纪困扰人们的重大环境问题。我国是一个水环境问题较为严重的国家，七大水系受到不同程度污染，几百个城市处于缺水或严重缺水的的状况。近几年来，我国各地不断突发重大水污染事件，以及变幻莫测的 气候导致的局部严重干旱等问题。面对日益严重的环境压力，我国对工业废水排放的标准不断提高，对于环境敏感区的纺织印染行业的排放标准的要求甚至要达到污水综合排放标准的的一级标准。面对如此众多的压力，纺织印染企业要想继续发展，就必须对现有的污水1 绪论 7 处理设备进行升级改造，以应对越来越严格的排放标准。同时为了解决水资源紧张，自来水费和排污费的双重上涨，对印染废水的深度处理和回用，使其达到印染行业的回用标准，将是纺织印染企业一种明智的选择。因为废水的深度处理不仅可以降低企业的一部分生产成本，也可以减少对水环境的污染。目前 国家也鼓励印染企业开展废水的深度处理和回用，并有相关的优惠政策给予扶持。可以预见，我国庞大的纺织印染业对废水的深度处理和回用的需求将会越来越多。 内印染废水深度处理与回用存在的问题 虽然目前的一些印染废水深度处理技术得到了一定的应用，但是还存在着一些问题。如 中所介绍的一些常规的处理方法，但运用单一的的处理方法深度处理和回用印染废水还存在着很多问题： 化法对水质要求较高，成分过于复杂或含有有毒有害物质的废水，会对生化系统产生很大的损害；强化混凝法受水体 响较大， 大幅度的变化会对混凝剂的絮凝效果产生很大影响，有些新型混凝剂可能含有对环境有害的成分，会带来二次污染，反应条件若控制失当，可能导致混凝剂的处理效率降低；高级氧化技术中化学氧化对反应条件要求较高，光催化氧化因其是基于物质对光的吸收的原理，所以其反应对水质的色度有较高的要求，此外，类似用到 样的催化剂，还要考虑催化剂的流失问题；电化学氧化用电量、电极消耗较大，生成的沉淀物不易处理，整体运行成本较高；活性炭吸附法几乎为一次性消耗，吸附饱和后若再生能耗很大；膜分离技术初次投资成本较高，同时还存在如膜污染 、膜通量减少、膜清洗、膜材料的抗酸碱和抗腐蚀问题，这些都限制了其大规模的使用。 此外，我们结合印染废水生产的实际情况来看，每天产生的几千甚至几万吨的废水，上述深度处理方法在实验室水平上可以取得良好的效果，但大规模的工业应用会存在成本过高的问题，无法体现出经济效益。 一般在 10%右， 处理后的水质不高，回用水也只运用于对水质要求不高的地方 。 处理到一定标准回用，但水中还有一些污染物质不能被去除，这些物质继续留在水中，长此以 往，这些物质会在污水处理系统中积累，因其不易降解，会对污水处理系统产生不小的影响。 氯化钠、 多聚磷酸钠 、 硫酸钠 等，而一般的处理法是无法去除这些盐类的，不经脱盐处理，长期大量回用，积累至一定程度后会对生产和污水处理系统产生很大的影响，若要大规模的采用回用水，脱盐处理是不容回避的问题。 1 绪论 8 染废水 深度处理与 回用的 发展方向 随着现在纺织技术的新发展，许多 新工艺和新原料加入到纺织印染工艺中，导致废水的成分变得更加复杂 。在技术上，单一的深度处理 技术已不能达到理想的处理效果，现在更多的是将物理、生物和氧化技术 按照一定的原理结合起来联合使用 ，以处理成分更加复杂的印染废水，使其达到回用标准。 有机物 和 无机盐的积累 会使污水处理系统无法运行，印染废水的深度处理费用较高，对于规模较小的的纺织印染厂不太合适，而对一些较大的纺织印染厂就会显示出规模优势，为企业带来可观的经济效益和环境效益，这些都是印染废水回用时 存在 的 问题 ，并影响到废水的回用， 制约 了 其广泛应用 。 未来印染废水的深度处理和回用应在以下几个方面发展 51 （ 1） 印染废水的深度处理与回用应从过去的仅仅靠末端处理的方式向清洁生 产工艺的方向发展。在生产中提高染料和助剂利用率、资源循环使用率，从源头开始预防，综合治理，最大限度减少污染物的排放，此外采用经济有效的印染废水深度处理回用技术回用废水，最终实现污染物的零排放。 （ 2） 印染废水回用可以采取不同的方式进行，一种是按照水质要求最高的处理，另一种是按照水量要求最大处理，企业可以根据自身的实际情况选着合适的处理方式。 对于印染工艺中的一些前处理工序（如退浆废水、 煮炼 废水、漂白废水、丝光废水）采取 的介绍的深度处理方法有机结合起来进行处理，是可达到一定回用水标准的。若将回用水用于 对水质要求较高的后续处理工艺，则要采取更严格的深度处理工艺。 （ 3） 为了解决大规模回用产生的无机盐积累问题，膜分离技术应得到更加充分的应用，使得印染废水深度处理系统得到长期稳定的应用。并且为了避免废水污染物浓度过高导致的膜的快速老化、堵塞等问题，应加强印染废水预处理，并对膜进行定期的清洗和过滤物的清运。 （ 4） 印染废水深度处理经常有一些预处理设施，如加药混凝等，由此产生的污泥也是一个问题。应采用污泥脱水设备对其进行脱水处理，干的剩余污泥可以与煤按一定比例混合投入锅炉一起燃烧，充分利用剩余污泥的的热能，达到废 物利用的效果。 题创新性 波 无极紫外光催化氧化简介 53 本课题中将使用到微波无极紫外催化氧化这项较为新兴的技术，这里对其做一简单的介绍。 1 绪论 9 光化学反应，是指 在光的作用下进行的化学反应。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，之后才会发生化学变化到一个稳定的状态，或者变成引发热反应的中间化学产物 54。 微波是一种电磁波，微波包括的波长范围没有明确的界限，也就是从 1右的电磁波。由于微波的频率很高，所以又叫超高频电磁波。在微波波段，电磁场的频率高达 108 数量级，辐射效果明显。 微波的特点如下：热量是从内部产生，因而加热均匀，使温度敏感材料免受环境温度的影响；选择性加热； 电场越强，吸收功率越大，即加热温度就越高 ， 高频高温 ；穿透能力强；高安全性，容易加以屏蔽，有利于劳动安全和保护 55。 无极放电光源是一种气体放电光源，它的发光机理上突破了传统光源的发光机理和设计概念，是 气体放电光源发展 的一次技术创新。由于此类光源无 电极， 因此 不会 出现像其它类型的放电光源那样出现因为电极氧化、损耗或封接密封问题而引发 的发黑现象， 此外这种电极可 使用任意电压 ，在 工作电流 、 工作 频率、光效 、 光色、形状 、 寿命 、填充材料等诸多方面 都取得 很大 的进步， 近年来 受到人们的 广泛关注 56。 无极紫外灯具有以下特点： 光 源 输出稳定；是高频点灯，线路体积小，易于调光；寿命长 ， 大于 15000小时；发光管小型化，光电转换效率为高压汞灯的 ，其光强是普通光源的 ；没有电极，灯内填充物 主要是金属汞和一些惰性气体 。 微波无极紫外灯的 发光过程可以 大致的划分为四个发展过程 ：（ 1）微波发生器 产生的高频率电磁波耦合进 石英灯管中；（ 2） 石英灯管 内的惰性气体原子（如 受电磁波的作用而被 激发；（ 3） 惰性气体原 子 处于激发态后 与金属原子相碰撞， 碰撞过程中产生能量 转移， 使得金属原子从基态发展为 激发态；（ 4） 金属原子 处于激发态时极为 不稳定的， 当其恢复到 基态的时 ，会向外 辐射光 能 57。微波无极灯主要应用于 有机合成、空气消毒、水消毒、 水中污染物的降解 等。 光催化氧化技术已在 有基本的原理介绍，这里不再赘诉，光催化氧化中的光源由微波激发，使得光催化氧化的效率更高。我们要注意的是，由于此技术是基于物质对光吸收后产生的化学反应，所以此反应要求水质的色度和浊度不能过高，否则会影响其处理效果。也正因为如此，微波无极紫外催化氧 化对印染废水深度处理以前，要对印染废水进行一定的预处理降低废水的色度和浊度，以确保光催化氧化过程的顺利进行。 波无极紫外 光催化氧化 法的原理 不同氧化剂协助紫外光催化氧化分解染料的反应原理 如下： 在微波 过程中，微波激发 产生的强紫外光与 氧气 产生光化学反应，生成原子态的氧，接着 与水反应生成 有 强氧化性的 解染料分子。投加辅助的氧化剂后（ ），在微波和 强紫外光的共同作用 下， 体系内发生一系列的1 绪论 10 化学反应，使得 含量大幅提高，极大的将 光降解效率 提高 。 此外，染料大分 子可 吸收一部分可见光，产生跃迁， 可 加速染料 大 分子 的 降解。反应方程式如下： 2 O 式（ O + 式（ 式（ 2 式（ 式（ 1， 3 式（ 1， 3+ + 式（ 目前， 微波无极紫外 光催化氧化降解技术由于其氧化 充分 、无二次污染，是 受到广泛关注的 具潜力的水污染处理技术 58。 波无极紫外光催化氧化 /生物活性炭的基本原理 本课题将采用无波无极紫外光催化氧化与生物活性炭滤池 (主体的强化组合工艺深 度处理印染废水。 经过微波无极紫外光催化氧化后的印染废水，一部分简单的有机化合物和一些还原性物质，可以被完全矿化，变为 生化性差的大分子有机物经过光催化氧化处理也变为小分子的可生化性较高的有机物，被氧化后的小分子有机物的极性和亲水得到提高，进入生物活性炭滤池后更容易被活性炭吸附和生物膜上的工程菌降解。光催化氧化过程中使用的催化剂 在一定使用剂量范围内，经过光催化氧化过程后会转化为氧气和水等无害的物质，不产生二次污染，同时无极紫外光和 以杀死原水中的一些微生物，保证生物活性炭 滤池工艺中采用的工程菌的优势地位，保证最终的出水水质。 生物活性炭滤池是一种应用较为成熟的污水处理工艺。活性炭具有的巨大比表面积和多孔特性，不仅可以有效的去除废水中的一部分无机物、有机物和一些表面活性剂，同时为工程菌的附着提供了良好的场所，生长成熟的生物膜通过生化作用，进一步分解微波无极紫外光催化氧化处理后的小分子有机污染物和其他污染物。活性炭的吸附作用和工程菌的生化作用联合去除水体中的污染物，使得最终的出水达到回用的标准。 2 课题研究路线 11 2 课题研究路线 究背景 多年来，武汉 纺织大学纺织印染清洁生产教育部 工程研究中心一直致力于纺织印染废水的深度处理与回用 技术 的相关技术 研究。 经过多年潜心研究，形成了以 微波 无极紫外催化 氧化为核心 技术的印染废水深度处理技术，并研制了相关成套化设备，并在生产实际中得到了一定规模的应用，取得了不俗的成绩 。 在此技术基础上，我们将探讨研究微波 无极紫外催化氧化的 方法 与传统生化处理工艺相结合深度处理和回用的印染废水的可行性。 按照此研究思路，我们设计了以 “ 混凝气浮 ” +“微波无极紫外 催化氧化” +“生物活性炭滤池”为主体的新型强化组合工艺处理印染废水的研究方案。并在实验室进行了以模拟印染废水活性 艳红 主要研究对象的此组合工艺的小试研究（小试研究由其它研究人员进行），其中“生物活性炭滤池”工艺部分采用了 武汉 纺织大学 纺织印染清洁生产教育部工程研究中心 自行筛选的工程菌，研究表明，此项工艺对模拟印染废水活性艳红 有极为良好的处理效果，处理后出水完全达到回用标准。以此小试工艺为基础，我们在山东某纺织印染企业建立了一套中试设备，研究此强化组合工艺对实际印染废水深度处理的效果，并进行相关的经济分析，以及探讨此工艺大规模工业应用的可行性，为印染行业废水深度处理与回用工艺提供一种新方法，为我国印染行 业节能减排做出一份贡献。 究路线 通过建立 “ 混凝气浮 ” +“微波无极紫外光 催化氧化” +“生物活性炭滤池”为主体的 强化组合工艺 的方法，对 现场实际二级生化处理印染废水 进行加药 混凝 、23+合工艺处理 ，考察该方法对 印 染废水脱色和 除的效果， 采用适当 方法研究各阶段的最佳工艺参数 ， 以此确定体系运行的最优条件 。 具体 分为以下三 个部分： 第一部分 ： 现场实际 废水的 混凝烧杯 试验 和气浮设备验证 首先以本印染厂污水处理厂的二级生化处理的印染废水为研究对象，并以小试阶段混凝烧杯实验相关数据为基 础，以废水脱色率、 除率 、 指标，确定一个经济有效的最佳 混凝 剂投加量， 其次将最佳药剂投加量应用于中试设备预处理阶段的气浮设备上，研究实际运行的处理效果。并为第二部分“微波无极紫外光 催化氧化 +生物活性炭滤池”工艺 试验提供最佳 混凝 条件下的清液参数。 2 课题研究路线 12 第二部分： 膜启动和微波无极紫外 催化氧化 +合工艺 试验 通过合适的方法进行生活性炭滤罐的挂膜启动。挂膜完成后再对预处理阶段二级