文献综述-500td印染废水排放及回用处理工程设计.doc

毕业论文：正文 学生姓名： 定稿时间：2014-02-28毕业论文（设计）文献综述 题目：印染废水处理工艺及回用技术研究现状学 院：环境科学与工程学院专 业：环境工程班 级：环工1001学 号：学生姓名指导教师：二一四 年 二 月印染废水处理工艺及回用技术研究现状摘 要：印染废水是一种有机物浓度高、色度深、碱度大、水质水量变化大的难处理工业废水。根据印染废水的特点，本文在综合考虑经济、技术、节能、环保的基础上，就物理方法、化学方法和生物方法这三个方面，对印染废水处理工艺及回用技术现状进行研究和分析，提出了各处理工艺的有效组合是印染废水处理和回用技术的研究趋势。关键词：印染废水；处理工艺；回用技术Printing and dyeing wastewater treatment and reuse technology researchAbstract: Printing and dyeing wastewater is a high concentration of organic matter, deep color, high alkalinity industrial wastewater, whose water quality and quantity changes big and difficult to deal with. According to the characteristic of printing and dyeing wastewater and based on the comprehensive consideration of economy, technology, energy saving, environmental protection, to make a study and analysis on the situation of printing and dyeing wastewater treatment and reuse technology, and proposed the effective combination of processing technology is the research trend. Keywords: printing and dyeing wastewater; treatment process; reuse technology1 引 言纺织工业是我国传统的支柱产业之一，印染业是其重要组成部分。据不完全统计, 全国印染废水排放量约为31064106 m3/d，约占整个工业废水的35%1。因此，印染废水的处理是当前我国水污染治理迫切需要解决的重要问题之一。印染废水是一种高浓度有机废水，具有成分复杂、色度高、碱度大、水质水量变化大等特点，是一种难降解的工业废水。随着经济的发展、工业需水量的不断增加、新型印染工艺的发展、水质水量标准的提高，印染废水处理的要求和难度也不断提高。针对这一现状，现阶段的研究方向集中在对传统单一工艺方法的基础上做进一步的研究，增加印染废水处理与回用能力。印染废水的处理与回用方法多种多样，主要可分为物理化学法、化学法和生物法三种。2 物理化学法2.1 吸附法吸附法是利用固体吸附剂的物理吸附和化学吸附，去除废水中多种污染物。选用的固体吸附剂表面具有吸附水中溶解及胶体物质的能力和比表面积大等特点，常见的有活性炭。由于印染废水中有许多物质是剧毒和难生物降解的，因此吸附法常被应用于废水深度处理，但处理成本高，再生能耗大，常与其它工艺组合对纺织印染废水进行深度处理。张健俐等2用臭氧-活性炭法对某企业实际印染废水进行治理，对进水COD为80100mg/L、色度为0.250.35的废水，其COD去除率为90%以上，色度去除率达到93%以上，处理后出水可用作企业冷却水进行回用，提高了工业用水利用率，经济效益明显。杨占红3用超声波-活性炭联合法对某印染厂已生化处理过的排水进行处理，其COD为240mg/L，出水COD为25mg/L，去除率为89.6%，其去除率和处理成本均优于一般臭氧氧化法。此外，固体吸附剂材料的开发研究也是吸附法研究的重点之一。Franco Ferrero等4通过与活性炭进行对比，发现采用阳离子化的纤维材料，如3-氯，2-丙醇，三甲基氯化铵材料，对印染废水中的染料具有良好的吸附作用，大大降低了处理成本。Mohd. Rafatullah等5在去除亚甲基蓝的研究中也提到了目前研究的各种新型吸附剂，如粘土矿物、沸石分子筛、生物吸附剂，以及一些农业和工业废弃物等，均能有效用作吸附剂，降低处理成本。2.2 混凝法微小悬浮物和胶体杂质在水中长期保持稳定分散状态，难以在自然条件下沉降。混凝法通过投加适当的混凝剂6，提供大量正离子，降低胶体的电位，利用压缩双电层作用，使胶体脱稳，凝聚沉降，同时由于吸附架桥作用，使胶粒被吸附在具有线性结构的高分子聚合物上，从而使颗粒逐渐增大，产生絮凝。混凝法对于疏水性污染物含量高的印染废水，具有较好的脱色效果，因此常被用作印染废水的深度处理或预处理。高秀媛等7在对某印染厂进行废水处理中，采用混凝沉淀的工艺对初始COD为1300mg/L，BOD5为340mg/L，色度为800倍的染色水进行预处理，处理后染色COD去除约50%，BOD5去除约20% , 色度去除约70%。李莉8在某实际工程中，将混凝沉淀作为接触氧化的预处理，减轻了后续工艺负荷。毕东苏等9在对江苏某企业进行印染废水深度处理工艺改造的过程中，采用混凝气浮的方法，先加混凝剂PAC，后加絮凝剂PAM，使COD为197mg/L，色度为60倍的废水，经处理后，COD和色度的去除率均达到50%以上。朱建忠等10也将混凝沉淀法作为生化反应后的深度处理工艺，得到了较好的效果。同时，以混凝为理论基础的微絮凝技术，作为膜系统的预处理工艺，也越来越得到广泛的应用11-12，如微絮凝过滤13技术就是综合了絮凝和过滤2个过程，省去了传统混凝工艺所需的反应池和沉淀池，是经济高效的工艺组合14。2.3 膜分离法膜分离技术一般以压力差为动力，利用一张选择透过性的膜，使膜两侧物质进行分离提纯的技术。印染废水经过传统的二级生化处理之后，出水基本能够达到排放标准，但由于处理后的出水盐度和电导率较高，不利于回用15，因此，膜分离技术被广泛应用于印染废水的深度处理及中水回用之中。在处理印染废水时，常用的膜分离技术有微滤(MF)16、超滤(UF)、纳滤(NF)17和反渗透(RO)18-19，其中MF和UF常作为NF和RO的预处理。王君等20以某印染厂经二级生化+BAF+微絮凝处理后的排放水为研究对象，将UF作为NF的预处理，其中UF对浊度、SDI和COD的去除率分别为96%、68%和5%，出水浊度1NTU、SDI3，提高了NF膜的进水水质，对NF膜具有良好的保护作用，纳滤处理后的出水满足回用水水质标准。G.Capar等21分别利用MF和NF，对不同工序产生的印染废水进行联合治理，出水效果较好。阮慧敏等22利用MF、UF和RO，组成膜集成技术，对印染废水进行深度处理。在传统膜分离基础上，马春燕等23利用陶瓷膜代替传统膜材料处理印染废水，降低了成本。谢丹平等24采用连续微滤-活性炭联用工艺，出水效果较单独工艺更好。陈前荣等25采用膜生物反应器-反渗透(MBR-RO)组合工艺对印染废水进行深度处理并回用，RO 系统出水CODCr10 mg/L。随着印染废水回用需求的不断提高，膜分离法也越来越成为研究的重点，如何开发高效的新型膜以及新型膜技术，将是膜分离法未来研究的趋势。3 物理化学法3.1 氧化法氧化法是通过电子得失来去除污水中有机物的方法。高级氧化工艺是近二十年来发展起来的一种新型氧化工艺，其原理是利用氧化反应，产生羟基自由基，进而发生一系列链式反应，能够高效去除印染废水中的有机物和其他有毒物质。常见的氧化剂有臭氧和Fenton试剂26。郭春芳等27利用简便合成的纳米ZnO作为催化剂，催化臭氧氧化反应，印染废水COD的去除率从4298%提高到9051%，达到印染废水回用和环保排放要求。由于成本较高，大规模应用有困难，所以一般将高级氧化工艺和其他工艺进行联用28。郑钦炜等29采用厌氧序批式反应器(ASBR)-分置式膜生物反应器(RMBR)-反渗透(RO)-浓水氧化(Oxidation)工艺组合处理印染废水，Fenton法氧化后COD和色度去除率分别为53.6%和49.3%，处理出水达到排放标准要求。Adriana Maria Lotito等30用投加臭氧的方式，优化间歇式生物滤池反应器的去除效率。In-Soung Chang等31在超滤-反渗透系统前投加臭氧，其COD和色度的去除效率为63%和81%，有效保护了超滤-反渗透系统，使其使用寿命增长，改善经济效益。3.2 电解法电解法是指施加外部电流的情况下，使印染废水发生电化学反应的过程。其原理是利用电解过程中的电子转移，在阳极产生氧化反应，产生具有强氧化性的自由基，以去除废水中的COD和其他有毒物质。在处理印染废水时，电解法主要具有氧化作用、还原作用、混凝作用和浮选作用这四种作用，分别能够起到降低水中的COD值、水体脱色、减少悬浮物质和降低嗅味的效果。常用的电解方法有Fe-C微电解等。程春民32采用铁屑内电解-生化工艺对某印染厂废水原处理工艺(水解酸化-好氧)进行改进，铁屑内电解作为生化工艺的预处理，脱色率达到95%，COD去除率达到40%，且大幅度提高了废水的可生化性。电解法是处理印染废水的一种非常有效的技术，具有设备小、占地少、运行管理简单、COD去除率高、脱色效果好、效果稳定等优点33。但电解法同时也具有电极损耗、能耗大、成本高等缺点，如何克服这些问题将是电解法进一步研究的重点。目前，电解法常作为预处理或联合治理工艺而被广泛应用，如电助Fenton就是在此基础上而发展起来的一种强化氧化工艺。4 生物法生物法是指通过培育一定浓度的特定微生物，利用微生物能够在合成自身有机质和其他代谢过程中的作用而将废水中的有机物等污染物去除的废水处理技术。常用的生物法有好氧法、厌氧法、厌氧-好氧法三种。4.1 好氧生物处理好氧生物处理是指在有氧条件下，利用好氧微生物的代谢作用，降解废水中有机物的一种方法。在废水治理中，好养生物处理有活性污泥法和生物膜法两大类。4.1.1 活性污泥法活性污泥法是使微生物群体在反应器内呈悬浮状，并与废水接触而使之净化的一种方法。它是水体自净作用的人工化和强化。利用活性污泥法，能够从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解的有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，具有适用水量变化大、运行方式灵活、运行费用较低等优点。活性污泥法主要有普通活性污泥法、完全混合式活性污泥法、阶段曝气法、延时曝气法、吸附再生法、氧化沟法、序批式活性污泥法(SBR)、AB法等。程建萍等34设计处理的实际印染废水经过组合工艺混凝沉淀-超声-SBR-混凝沉淀处理,出水水质达到国家二级达标要求。黎松强等35采用平流隔油-气浮混凝-厌氧水解-好氧强化处理工艺处理某印染废水，其中塔式生物滤池-活性污泥处理工艺作为好氧生化反应的主体工艺，出水水质达到国家一级达标要求。由于印染废水难生物降解成分的增加，导致传统的活性污泥法对COD和色度的去除效率不高，且易产生污泥膨胀36。如何解决这一问题，将是活性污泥法进一步研究的重点之一。目前的方法有向活性污泥中投加铁、采用固定化技术、优选高效菌种以及对废水进行有效的预处理或后续处理等37。4.1.2 生物膜法生物膜法是使微生物群体附着于其他物体表面上呈膜状，并让它与废水接触而使之净化的方法。是土壤净化作用的人工化和强化。生物膜法的主要设施是生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和生物流化床等。由于生物膜法较之活性污泥法，具有无污泥膨胀、操作稳定性好、生物相更长等优点，而被广泛应用于印染废水和其他工业废水的治理。在印染废水方面，常用的生物膜法有曝气生物滤池法(BAF) 38和生物接触氧化池39-40。朱乐辉等41采用混凝曝气生物滤池纳米材料复合膜工艺对某针织坯布染整废水进行治理，其中曝气生物滤池作为复合膜工艺的预处理工艺，在不同工况下对COD的去除效果稳定在80%左右，浊度的去除效果在85%95%的范围内，色度的去除效果在50%95%的范围内。黄瑞敏等42以活性染料为主要染料的针织棉布染色废水的特点为根据，采用混凝脱色-曝气生物滤池，再深度处理的回用处理工艺，色度去除至10倍以下，COD处理至20 mg/L以下，SS达到2 mg/L以下，浊度低于3NTU。Xujie Lu和邱仁荣等43-44在相关研究报告中得出了相似的结论。高品等45采用混凝沉淀-水解酸化-接触氧化的工艺对某珠绒厂印染废水进行处理，接触氧化过程COD去除率达到80%，BOD去除率达到75%。罗道成46和冯家乐等47在此基础上采用了二级接触氧化工艺，取得了更为良好的处理效果。4.2 厌氧生物处理厌氧生物处理是指在无氧条件下，利用兼性菌和厌氧菌降解有机污染物，分解的主要产物是以甲烷为主的沼气。厌氧生物处理具有剩余污泥量少、运行费用较低等优点。主要包括厌氧滤器工艺、上流式厌氧污泥床工艺(UASB)、厌氧折流板反应器工艺(ABR)。J. Wang等48发现利用UASB能够有效的去除印染废水中的有机物，特别是烷烃类的去除率达到75%。由于印染废水有机物浓度较高，且可生化性较差，所以经常采用厌氧生物处理作为前处理工艺，可有效降低经济成本49。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，目前厌氧生物处理的应用主要是其复合或改进工艺50。4.3 厌氧-好氧生物处理厌氧-好氧生物处理是在两者单一工艺基础上进行的优化整合，此时的厌氧反应由于水力停留时间较短，主要起到水解酸化的作用，为后续的好氧生物处理提供有利的可生化降解条件。常见的设计有A/O51工艺和A2/O工艺等。许明等52采用水解酸化-A/O-超滤-反渗透这一套经典回用工艺处理印染废水，进水COD为430590mg/L，色度为3201024倍，出水COD和色度分别为1843mg/L和816倍，去除率分别为92.4%和98.7%。Huifang Wu等53进行了分别以ABR和生物接触氧化池为A/O工艺主体的处理方法，对某印染废水的COD和色度去除率分别达到了86.6%和92%。在传统工艺的基础上，毛艳梅等54提出了印染废水-混凝沉淀-内循环厌氧-HCR/生物活性炭-接触氧化-纤维球过滤的新型复合生物处理工艺。厌氧-好氧生物处理作为生物处理的联合处理方法，具有经济节能、高效环保等优点，是印染废水生物处理的重要处理技术。厌氧-好氧生物处理未来的研究重点应该放在开发高效的单一工艺及整合新型有效的联合工艺上。总结与建议随着产业的发展，印染废水越来越成为制约印染行业发展的限制性因素。因此，必须加强对印染废水的管理和治理，加强对印染废水产生的全过程控制，做到源头削减，过程控制，末端治理。随着水质标准和印染废水回用需求的不断提高，加强对印染废水治理技术的研究十分必要。在现有技术基础上，加强各个工艺单元的技术优化，特别是对膜技术的进一步研究，以及对生物处理方法的改良，并对各工艺进行有效组合，建立起能够高效处理并且回用各类印染废水的处理工艺系统，并满足节能环保、经济可靠的要求，将是未来印染废水治理技术的重点研究课题。参考文献1 张挺, 唐佳坞, 高冲. 印染废水深度处理及回用技术研究进展J. 工业水处理, 2013, 33 (9) : 6-9. 2 张健俐, 于长华, 戚俊. 采用二级组合处理并回用印染废水的应用研究J. 水处理技术, 2003, 29 (2) : 117-118. 3 杨占红. 不同方法深度处理印染废水的比较研究J. 工业水处理, 2010, 30 (7) : 42-45. 4 Franco Ferrero, Monica Periolatto. 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