（环境工程专业论文）碱减量印染废水剩余污泥减量化工艺研究.pdf

摘要 本文以某地综合印染废水为调查对象，较详细的了解了碱减量印染废水的水 质，研究了兼氧、接触氧化法处理特征污染物t a 的技术，对其产生的大量污泥如 何减量进行了工艺和理论分析，揭示了一些特征与本质问题。 与传统印染废水相比，碱减量印染废水具有高得多的有机污染物浓度、色度、 洲，含有较高浓度的特征污染物_ t a 。废水c o d 为6 4 8 2 2 6 5 m g l ，b o d 为 3 2 5 1 3 4 6 m g l ，月平均b c 值为0 3 5 0 4 9 ，p h 1 0 的废水占7 5 ，色度2 5 0 6 0 0 ；废水中c o d ：n ：p = 1 0 0 ：o 5 8 ：0 2 4 ，从生物处理角度而言，n 、p 含量明显偏低； t a 浓度为2 8 6 1 2 7 9 m g l 。 在静态兼氧条件下考察了温度、微生物浓度、搅拌强度对模拟废水生物处理 的影响，确定了生物处理的上限4 5 5 0 左右，温度在3 5 4 0 之间较适宜生 物生长；随着污泥浓度的提高，可以提高水解的效率，污泥浓度过大对水力混合 的影响不利；在试验叶轮直径下应当控制搅拌速度为3 0 r m i n ，才能很好地完成 对污泥的减量。 在连续式两级兼氧一好氧生化系统中考察了c o d 负荷、水力停留时间、污泥 回流对生物处理的影响。确定了最佳c o d 负荷为2 4 k g c o d m 3 d ；单反应器水力 停留时间为1 0 1 2 h ；对有剩余污泥回流和无污泥回流情况下废水处理过程中的 c o d 、色度、氨氮、s s 、p h 等水质指标进行全面探讨，从而确定了剩余污泥回流 减量的可行性。结果表明，在剩余污泥全部回流减量的情况下，系统仍能够保持 良好的印染废水处理效果，保证出水c o d 的去除率为9 1 - 3 、b o d s 的去除率为 9 7 、s s 的去除率为6 2 、色度的去除率为9 6 。剩余污泥的回流还可以有效补 充系统内微生物正常生命活动所需的氮和磷，并有助于系统对于印染废水的脱色， 降低出水色度3 7 5 。 在进行剩余污泥全回流的情况下，各反应器的污泥浓度都有所增加，好氧反 应器的污泥排放量增加了约3 0 ，由于好氧反应器产生的剩余污泥全部回流入系 统成功进行了减量，从整体上看，有污泥回流的情况下污泥的排放量比无污泥回 流的情况减少了4 4 8 酣，由于时闯所限，在试验条件下缩减率达到1 0 0 。因此， 该工艺可有效实现了剩余污泥零排放。 碱减量印染废水中的t a 在好氧状态下，属于易降解有机物，h r t 为1 2 1 6 h ， 去除率在9 6 以上：在兼氧状态下，属于难降解有机物，h r t 2 1 0 h ，其去除率只 有r t t a l 5 3 。1 a 占碱减量印染废水c o d 的4 0 7 8 ，平均为5 5 ，1 l a 的可好 氧生物降解性决定了碱减量印染废水处理工艺有必要以好氧生物法为核心。 建立了剩余污泥水解酸化减量的模型和t a 生物降解动力学模型。对t a 降解 动力学模型参数拟台的方差分析表明实验数据与模型的拟合是良好的。动力学分 析表明，易降解有机质存在对t a 降解有抑制，在一定程度的抑制范围内，分段 运行可保持各反应器的正常运行。 关键词：碱减量印染废水；对苯二甲酸( t a ) ：剩余污泥；剩余污泥减量化：兼 氧；接触氧化；污泥回流 s t u d y o ne x c e s ss l u d g er e d u c i n gf r o ma l k a l i - m i n i m i z a t i o nd y e i n g p r i n t i n g w a s t e w a t e r b i o l o g i c a lt r e a t m e n t a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , c o m p r e h e n s i v ed y e i n gp r i n t i n gi n d u s t r i a lw a s t e w a t e r , w h i c hw a s m a d eu pm o s tb ya l k a l i - m i n i m i z a t i o n d y e i n gp r i n t i n g i n d u s t r i a lw a s t e w a t e rf r o m s o m e w h e r e ，w a ss u b j e c t e dt o b ei n v e s t i g a t e d f r o m r e s e a r c h i n gb i o l o g i c a lp r o c e s s t r e a t e dw i t hf e c u l t a t i v e - c o n t a c to x i d a t i o nt or e m o v et h e d i a g n o s t i cp o l l u t a n t t e r e p h t h a l i ca c i d 仃a ) ，t e c h n i c a la n dt h e o r e t i ca n a l y z e dh o w t or e d u c et h ee n o r m o u s e x c e s ss l u d g e o p e n e do u ts o m ei n t r i n s i c a la n dd i a g n o s t i cp r o b l e m c o m p a r e d w i t ht r a d i t i o n a l d y e i n gp r i n t i n g i n d u s t r i a l w a s t e w a t e r a l k a l i m i n i m i z a t i o nd y e i n g p r i n t i n gw a s t e w a m r w h i c hw a sc h a r a c t e r i z e dw i t ht aa st h e p r i n c i p a lp o l l u t a n t , h a dm u c hh i g h e ro r g a n i cc o n c e n t r a t i o n ，c o l o ra n dp h i tu s u a l l yh a d a h i g h c o dc o n c e n t r a t i o no f6 4 8 您6 5 m g t b o d3 2 5 1 3 4 6 m g l c o l o r 2 5 0 6 0 0 ( d i h i t i o nr a t i o ) ，t a2 8 6 - - 1 2 7 9 m g l ，m o n t ha v e r a g e b c0 3 5 o 4 9 w a s t e w a t e ri uw h i c h p h 1 0 t o o kl l p7 5 o f t o t a lw a s t e w a t e ra r o u n day e a r t h e r a t i oo fc o d ：n ：pw a s1 0 0 ：0 5 8 ：0 2 4 w h i c hi n d i c a t e dt h en u t r i e n to fna n dpf o r m i c r o b eo f b i o - t r e a t m e n tw e r ef a rl e s st h a nt h e n e c e s s a r y s o m e i m p o r t a n t f a c t o r s a f f e c t i n g w a s t e w a t e r b i o l o g i e a lt r e a t r a e n t ，s u c h a s t e m p e r a t u r e ，m l s s ( m i x e dl i q u o rs u s p e n d e ds o l i d ) ，s t i ri n t e n s i t yw e r er e s e a r c h e di n t h ef a e u i t a f i v es t a t i cs t a t e 1 1 豫他s m ts h o w e dt h a tt h el i m i tt e m p e r a t u r es h o u l db e c o n 口o u e db e l o w4 5 - 5 0 t e m p e r a t u r eb e t w e e n3 5 4 0 s u i tt h em i c r o o r g a n i s m g r o w i n g a l o n gw i t ht h ei n c r e a s i n go fc o n c e n t r a t i o no fm l s s ，t h er a t eo fh y d r 0 1 ) 7 s i s a l s oi n c r e a s e d , b u tt o oh i g hc o n c e n t r a t i o nm l s sb l o c k e dt h eh y d r a u l i cb l e n d i n g t o r e d u c ee x c e 嚣s l u d g ew e l l , a tt h ee x p e r i m e n t a ls t i r r e ri m p e l l e rd i a m e t e r , t h es t i rr a t e s h o u l db ec o n t r o la t3 0 r l m i m s o m e t e c h n i q u ea n dp a r a n l e t e rs u c h 腿c o dl o a d i n g , 强r t ( h y d r a u l i cr e t e n t i o n t h n e ) ，s l u d g er e f i u e n c e ，w h i c ha f f e c t i n gb i o l o g i c a lt r c a l m e n t , w e r eo p t i m i z e di nt h e d y n a m i ct w o s t e pf a e u l t a t i v ea n dc o n t a c to x i d a t i o nb i o - t r e a t m e n ts y s t e m t h er e s u l t s h o w e dt h a tt h ec o dl o a d i n gs h o u l db e2 4 k g c o d l m 3 d h r to fs i n g l er e a c t o r s h o u l db e1 0 1 2 h c o m p r e h e n s i v ep r o b e di n t ow a s t e w a t e rq u a l i t yp a r a m e t e rs u c ha s c o d ，c o l o r , n h 3 - n ，s s ，p ho nb o t he x o e s ss l u d g er e n u e n c ea n dn oe x c e s ss l u d g e r e f l u e n c e ，c o n s e q u e n t l yc o n s i d e r e de x c , e g ss l u d g er e f l u e n c ew a sf e a s i b l e t h er e s u l t s s h o w e dt h a ta l lt h ee x c e s ss l u d g ec a nb er e d u c e di nt h ec o n t a i n e r , a n d 啪b e g o t ag o o d e f f l u e n tq u a l i t y e n s u r e dar e m o v a le f f i c i e n c yo f 9 1 3 c o d e r , 9 7 b o d s 6 2 s s a n d9 6 c o lu n d e re x p e r i m e n tc o n d i t i o n a n ds l u d g ee y c l e db a c kt oa c a l lb e b e n e f i tt og e tr i do f t h ec o l o rf r o mw a s t e w a t e ra n dn 地r u i tn u u - i t i o na n d p h o s p h o rt ot h e s y s t e m 。r e s e ts h o w e d t h a ts l u d g ec y c l e di m e kc 雎r e d u c e3 7 5 c o l c o m p a r e dw i t h n os l u d g er e f l u c n c e t h ec o n c e n 扛a t i o no fm l s si ne v e r yc o n t a i n e ra r i s ew h e nt h ee x c e s ss l u d g ef u i l b a c kt oa i ，t h em l s sc o n c e n t r a t i o no f 0 ( o x i d a t i o n ) c o n t a i n e ra r i s ea b o u t3 0 b u t t h ee x c e s ss l u d g er e d u c i n gi ss u c c e s s f u l l yf r o mi n t e g e r t h eq u a n t i t yo fe x c e s ss l u d g e d i s c h a r g e r e d u c e , d 4 4 9 9 dc o 畔dw i t h n oe x c e s s s l u d g er e c y c l i n g w i t l l i i l e x p e r i m e n t a lt i m e , u n d e r t h ec o n d i t i o no f e x p e r i m e n t , t h ee x c e s ss l u d g er e d u c i n gr a t e j s 】0 0 ，s ou s et h i sp r o c e s sc a ng e tt h er e s e to f n oe x c e s ss l u d g ed i s c h a r g e t ac o u l db er e m o v e d q u i c k l yf r o mw a s t e w a t e ri na e r o b i cc o n d i t i o n ，t h er e m o r a l r a t eo ft ac a nb ea b o v e9 6 w i t h i n1 2 - 1 6 ho fh r t b yc o n t r a s t f a c u l t a t i v es y s t e m c o u l do n l y d e g r a d e d1 5 3 埘t 1 1 i n 2 l o h o f 职t t a m a d e u p 4 0 7 8 o f t h e t o t a l c o d o fa l k a l i - m i n i m i z a t i o n d y e i n gp r i n t i n gw a s t e w a t e r , t h e m e a ni s 5 5 t h e b i o d e g r a d a t i o nc h e r a e t e r i s t i co f t ai i l u s t r a t e dt h a ta e r o b i cb i o l o g i c a ls y s t e ms h o u l db e i nc h a r g eo f t h i sk i n do f w a s t e w a t e rt r e a t m e n t i i w a s t e w a t e ri ss u g g e s t e d d i n gk a i ( e n v i r o n m e n te n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db y p r o f e s s o rc h e nj i h u a k e yw o r d s ：a l k a l i m i n i m i z a t i o nd y e i n gp r i n t i n gw a s t e w a t e r , t e r e p h t h a l i c a c i d ( t a ) ， e x c e s ss l u d g e ，e x c e s ss l u d g er e d u c i n g ，f a c u l t a t i v e ，c o n t a c to x i d a t i o n ， s l u d g er e f l u e n c e 1 1 1 附件一： 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的 指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包 含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：了 多v 日期：口争盆年多月铲吕 附件二 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以 将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于， 不保密 学位论文作者签名：j 巍 日期：。p 年j 月目日 甲卿 日期：唧年3 影日 c o d c o d c ， c o l p v a t a d h s s b o d b o d e e g b c n nt a nc o d u a s b a f b a h r h r t d h r o u r m l s s m 【s s s h s w a 0 m b r s a n h 3 n n q t a l k a d p a t p c 5 h 7 n 0 2 k c c o 4 r l 2 b u q a 1 a ， o d o t 符号说明 一化学需氧量，n 7 i l k 2 c r ：1 0 4 法测定的需氧量，m g l 一色度，倍 一聚乙烯醇 一对苯二甲酸 一酸度，无量纲 一悬浮物，m g l 一生化需氧量，m g l 一五日生化需氧量，m g l 一乙二醇 一b o d 5 c o d c r ，无量纲 一去除率， 一t a 去除率， 一c o d 去除率， 一升流式厌氧污泥床 一厌氧生物滤池 一厌氧复合反应器 一水力停留时间，h 一脱氢酶活性 一氧摄取速率，m 9 0 2 l h 一污泥浓度，m g l 一挥发性污泥浓度，m g ，l 一过热蒸汽 一湿式氧化法 一膜生物反应器 一污泥泥龄，d - 1 一氨氮，m g r l 一总氮，m w l 一总碱度，无量纲 一二磷酸腺苷 一三磷酸腺昔 一细胞原生质 一水解反应速率系数d 1 一可降解的非溶解性底物浓度，m g l 一非溶解性底物的初始浓度，m g l 一反应时间，h 一分散橙偶氮染料 一分散蓝偶氮染料 一l 号水解反应器 一2 号水解反应器 一好氧生物反应器 一溶解氧，m g l 一绝对温度，k r k e c v f a r 【v s s s s 】 1 4 c 一气体常数，无量纲 一反应速率常数 一活化能，j 一积分常数，无量纲 一挥发性有机酸，m g l 一回流比，无量纲 - - m l v s s m l s s ，无量纲 一原子量为1 4 的碳原子 一进水颗粒性有机物浓度，m g , l 一颗粒性可生物降解有机物浓度，r n g , l 一颗粒性不可生物降解有机物浓度，m g a 一溶解性c o d ，m g l 一溶解性可生物降解有机物形成的c o d ，m e j l 一溶解性不可生物降解有机物形成的c o d ，m g l 一回流污泥的水解速率，m e e t , d 一回流污泥水解速率常数，d “ 一颗粒性不可生物降解有机物的变化速率，m g r l d 一单位回流污泥水解后产生的颗粒性不可生物降解有机物系数，无量纲 一 溶解性可生物降解有机物变化速率，m g l d 一溶解性有机物可生物降解物质的系数，无量纲 一回流污泥水解后转变为溶解性有机物系数，m g c o d c r m g m l v s s 一溶解性可生物降解有机物最大降解速率，d 4 一饱和常数 一溶解性有机物中不可生物降解物质的系数 一微生物生长速度，gv s s m g t a d 一微生物最大生长速度，gv s s m g t a - d t a 比降解速率，m g t a g v s s d t a 最大比降解速率，m g t a g v s s d 一底物饱和常数，g t a l 一底物抑制常数g t a l 一自由度，无量纲 一f 检验值，无量纲 一抑制剂浓度负荷，e , l 一抑制荆抑制常数，g l x。鼠&百k慨陌西百矗y墨k矗。妫也n f 。 东华大学倾 学位论义碱减量印染废水剩余污泥减量化工艺研究 引言 人类是在与自然环境之间不断作用、不断协调的过程中发展的。水是人类生 存的基本条件之一，也是国民经济的生命线。随着人口和经济的增长，人类对水 的需求量和品质的要求的提高与水污染范围和程度的逐步扩大之间的矛盾愈来愈 突出。全球性的水污染问题已对人类的生存和社会经济的发展构成愈来愈严重的 威胁，环境与可持续发展是当前世界人类面临的重要问题之一。 节水、清洁生产工艺和治污是解决我国水资源缺乏的主要手段。节水本身就 是清洁生产的一项要求。清洁生产是一种新的仓造性思想，该思想将整体预防的 环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少对人类及 环境的风险。在生产过程，要求节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，降低废弃 物的数量和毒性；对产品，要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期 的不利影响：对服务，要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。清洁生产工 艺把对污染的末端治理，改为对产品污染全生命周期的污染减量和预防。但是， 清洁生产工艺是个逐渐实施的过程，是一个相对的概念，是对现有的能源、工艺、 产品比较而言。清洁生产的本身是一个不断完善的过程【“。 在加强清洁生产的同时，对污水和废水的直接治理，在现阶段对解决我国水 资源污染问题依然具有决定性的意义。 纺织工业是我国重要的经济部门之一。在可以预见的将来，纺织行业对我国 国民经济的发展和人民生活水平的提高，仍然起到举足轻重的作用。但是，纺织 工业在大量增加国民生产总值的同时，也伴随着大量的印染废水的产生。印染废 水有着水量大、污染严重的特点，其排放量约占工业废水总排放量的十分之一， 每年约有6 7 亿吨排入水环境中，而且印染废水有机污染物含量高、色度深、水 质变化大的特点。水质复杂，大量的未上染染料、助剂等进入水体【2 】。 进入1 9 8 0 s 以来，印染废水水质发生了较大的变化，难以生物降解的染料、 印染助剂和其他化学物质越来越多；c o d ( c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ) 已从传统 的1 0 0 0 m g l l 一下上升到2 0 0 0 3 0 0 0 m g l ，甚至更高：c o l ( c o l o r ) 也从3 0 0 倍以下升高到3 0 0 6 0 0 倍。 近年来，随着化学纺织纤维织物的发展，涤纶仿真丝的兴起和印染后处理技 术的进步，使得大量的p v a 浆料、碱减量废水、新型助剂等进入了印染废水中孙。 碱减置工艺是指利用浓碱液对涤纶织物中的大分子进行水解、腐蚀，促使纤维织 东华大学硕士学位论文 碱减量印染废水剩余污泥减量化工艺研究 物组织松弛，减轻织物重量，从而达到织物真丝感的一种生产工艺。此道工序排 放的废水c o d c ，一般在9 0 0 0 0 m g 1 ，p h 高达1 2 以上，废水中含有大量的对苯二 甲酸( t a 或其钠盐) 4 1 。这部分废水经过酸析等处理，可以对大部分的t a 进行 回收、利用，但是废水中剩余的t a 仍然会混入印染废水，给后续的废水处理带 来困难。 针对如此大水量、水质复杂多变的印染废水，生物处理为现今应用最广泛、 成本较低廉的印染废水处理技术。生化作用对印染废水的处理具有良好的效果， 但是也存在剩余污泥处理的难题。 废水生物处理是利用有关微生物的新陈代谢作用，对废水中的有机基质进行 降解或转化的过程。微生物从外界环境( 废水) 摄取营养物质( 有机污染物) 进 入体内后，通过分解代谢，一方面使得复杂的高分子有机物或高能化合物降解为 简单的低分子物质，另方面，将高能化合物中的能量逐步释放出来。同时，微 生物通过合成代谢，利用从外界摄取的营养物质，通过一系列的生化反应，转化 为复杂的细胞物质。微生物通过分解代谢和合成代谢，一方面去除了废水中的有 机污染物，另一方面微生物本身也得到增殖。增殖的微生物是剩余污泥的主要组 成部分。 活性污泥法进行废水处理，产生的剩余污泥量约占处理水量的0 5 1 ( 含水 率以9 7 计) ，数量十分巨大，而且这些剩余污泥的成分十分复杂，不仅是增殖的 微生物，还含有大量的未分解染料等有机物，必须进行适当的处理【5 1 。 但传统的污泥处理方法投资和运行成本都非常巨大，投资成本要占污水处理 厂总成本的1 2 3 0 ，运行成本更要占到污水处理厂总运行费用的2 0 5 0 左右， 给污水处理带来了沉重的负担【6 l 。 如何对有机废水生物处理中产生的剩余污泥进行有效的处理，是个世晃性的 难题。 + 当前，日本、欧美等发达国家污泥处理，大都采用土地利用、堆肥、浓缩、 消化、脱水、焚烧、卫生填埋的方法，根据污泥的最终用途，组合成几种污泥处 理工艺，消化一般采用厌氧7 18 9 1 。这些工艺对处理设备的要求高，而且处理费用 高，不是发展中国家可以承受，而且焚烧过程容易产生有毒物质。卫生填埋场的 要求高，同时也占用大量的土地资源：卫生填埋过程也极易产生垃圾渗沥水、恶 臭等二次污染问题。 在我国，剩余污泥一般为农用或先通过投加混凝剂、助凝剂使污泥稳定，然 2 东华人学硕卜学位论文碱减量印染废水剩余污泥减量化t 艺研究 后进行脱水处理，形成含水率为7 0 8 0 的泥饼外运，进行卫生填埋。 研究高效、节能的污泥处理工艺和机理，对解决剩余污泥处理这个世界性难 题，无疑具有积极的意义。 东华大学硕士学位论文第一章碱减量印染废水的特征 第一章碱减量印染废水的特征 1 1 印染废水的一般特征 印染行业是工业废水的排放大户。印染废水的水量和水质变化大、成分复杂、 有机污染物浓度高、含有较多的难生物降解有机物，而且色度深、p h 高等特点， 一直属于难处理的废水之一。 印染废水中的污染物种类繁多，极为复杂，主要来自纤维材料和印染加工过 程中的染料和化学药剂，列予表卜1 t 1 0 。 表卜1印染废水中的污染物来源 纤维材料印染加工用料 纤维材料杂质纤维上的浆料染料表面活性剂整理剂 硬挺剂、充填 阴离子、阳离 原棉原生生丝化纤经纱上印花上剂、防腐剂、 种类子、非离子和 材料的杂的杂的杂浆的浆浆的浆柔软剂、增白 繁多两性表面活 杂质质 质质料料剂、树脂、催 性剂 化剂、添加剂 具体印染废水的水质与生产原料、生产辅料、产品种类、生产工艺等因素有 关。印染加工的工序较多、流程较长、不同工序排放的废水水质和水量也有很大 的差别。以棉布印染废水为例，主要工序有：退浆、煮练、漂白、丝光、染色、 印花、整理等，各工序的内容与排放的废水如下： ( 1 ) 退浆：用化学药剂将织物上的浆料水解，转化为可溶性的物质从织物上脱离， 排放退浆废水1 ( 2 ) 煮炼：用热的碱性洗涤剂或表面活性剂去除棉蜡和其他非纤维杂质，排放煮 练废水； ( 3 ) 漂白：加入漂白剂去除纤维上的色素，排放漂白废水： ( 4 ) 丝光废水：为提高织物光泽和对染料的吸附性能，在碱性条件下处理纤维， 排放丝光废水： ( 5 ) 染色：根据纤维的种类和染色的要求，选用不同的染料和助剂进行染色，排 放的染色废水是印染废水的主要来源； ( 6 ) 印花：包括配色调浆、印花、冲洗、水洗过程排放印花废水； ( 7 ) 整理：织物脱水、定型，排放少量废水。 4 东华大学硕十学位论文第一章碱减量印染废水的特征 印染加工过程中所消耗的绝大部分浆料、助剂、油料进入废水，还有大量的 酸、碱和无机盐，染色加工过程中约有1 0 2 0 的染料进入废水。染料结构中硝 基和胺基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素具有较大的生物毒性。纤维成分、 染料、浆料和各类印染助剂是印染废水中的主要有机污染物。 根据印染废水的特点，一般认为主要的有机污染物指标如下： ( 1 ) s s ( s u s p e n d e ds o l i d ) ：纤维、浆料、整理加工药剂等： ( 2 ) p h ：印染过程中使用的酸、碱进入废水中； ( 3 ) c o d ：染料、浆料、表面活性剂、纤维组分等有机物，以及漂白剂等还 原性无机物； ( 4 ) b o d ：好氧微生物可降解的有机物； ( 5 ) c o l ：染料、颜料对废水的染色程度： ( 6 ) 重金属：c u 、z n 、c r 、p b 、h g 等。 印染加工大多是间歇操作的，导致印染废水在一日之内的水质、水量有较大 的变化：市场对面料的需求有鲜明的季节性特征，导致印染废水水质水量的季节 性变化：人们的生活水平的提高和对服饰的追求，促使织物种类、印染工艺、染 料和助剂不断地变化，因而印染废水水质有着年代特征。 1 2 碱减量印染废水的特征 1 2 1 碱减量印染废水发生的背景 1 9 5 2 年英国i m p e r i a lc h e m i c a li n d u s t r i e s 首先发表了聚酯织物的碱减量 加工技术。自碱减量加工技术发明后，碱减量工艺成为印染行业的一个重要生产 工序。到上世纪七十年代中期，日本已大量采用此项技术。我国从八十年代末以 来，也广泛应用此项技术。九十年代初，我国纺织印染行业在涤纶面料预处理工 艺中，也逐步采用了碱减量工艺。碱减量工艺，是在一定温度和压力下，涤纶坯 布在n a o h 的水溶液中发生水解反应。织物表面部分的涤纶溶解、剥离，达到预期 的减量目的，使纤维表面具有真丝的皱型与柔软感。碱减量的化学反应可用下式 表达： h - o o c a r c 0 0 - c h ：c h 2 - - n + n a o h - - n a - o o c a t - c 0 0 一c h ：c h 。- mo h + n a o o c a r c 0 0 一n a + h 肛c h 2 c h 2 一o hn m( 1 一1 ) 碱减量废水产生于碱减量工艺，从涤纶织物上剥离溶解的聚酯成分绝大部分 东华大学硼十学位论文第一章碱减量e 染墩水的特征 以t a ( t e r e p h t h a l i ca c id ) 与e g ( e t h y e n eg y c o ) 的形式存在于废水中，少量 以不同聚合度的低聚物进入废水。碱减量工艺是涤纶织物印染的特征工艺，有间 歇式与连续式两种，工艺流程示于图卜1 与图1 - 2 ， ( 1 ) 间歇式碱减量工艺 苛性碱 。_ _ - _ _ _ _ 一 坯一匝堕卜屯蔓三卜 i 残碱液回收 甲啤一干 碱减量废水 图1 1 间歇式碱减量工艺流程 将织物置于机缸内用n a o h 减量，然后清洗减量后的织物，清洗水直接排放， 碱液套用至一定程度必须排放。有些技术水平低的企业几乎不套用碱液，一次使 用后即行排放。 ( 2 ) 连续式碱减量工艺 将织物在碱液槽中浸泡，然后连续地在高温蒸汽烘箱内减量，减量后的织物 在漂洗槽内逆流漂洗。相对于间歇式工艺，连续式工艺的碱液利用率较高。 坯布一 苛性碱 j + 埋+ 囤砩 图1 - 2 连续式碱减量工艺流程 碱减量废水 1 2 2 废水的特征污染物 由碱减量工艺与化学反应可以看出，工艺废水的主要污染物为涤纶纤维的溶 解产物t a 的钠盐、e g 及部分低聚物，废水的c 0 1 ) 可达到数万m g l 一。碱减量 工艺废水与印花、染色、整理等工段的废水混合朗为碱减量印染废水，与传统的 印染废水相比，具有高t a 含量、高c o d 浓度。高p h 等特点。碱减量工艺废水的 水量一般只占碱减量印染废水的百分之几至百分之十几，但所排放的t a 一项污染 物就占全部废水c o d 的4 0 7 8 。 6 东华大学硕士学位论文第一章碱减量e j 染废水的特征 123 废水的c o d 与b o d 特征】 c o d 是废水畸测的丰要指标，是废水中有机污染物浓度的综合反映根 据某地2 0 0 1 年3 月2 0 0 2 年3 月印染生活混合污水的监测结果见表1 2 。年中 的最高c o d c ，浓度为2 2 6 5m g , l ，最低c o d c 。浓度为6 4 8m g l ，平均c o d c ，浓度 为1 3 9 1 m g l 。 表1 - 2 印染生活混合污水的c o d c ，浓度 嘉巡 监测天数 范围，m g 几平均值，m 朗。标准偏差，m 班 2 0 0 1 0 33 11 3 6 6 一1 9 2 71 5 5 71 4 1 2 0 0 10 43 01 3 2 5 1 9 7 71 6 2 71 9 8 2 0 0 1 0 53 11 2 8 0 - 2 2 6 51 8 1 11 8 l 2 0 0 1 0 63 01 6 4 1 1 8 0 91 3 7 12 7 2 2 0 0 1 0 73 19 5 9 - 1 5 3 11 2 4 l1 5 2 2 0 0 1 0 83 09 2 3 1 3 3 51 1 6 3 11 5 2 0 0 1 0 93 01 2 3 肛1 5 7 31 4 0 61 1 0 2 0 0 1 1 03 11 1 5 1 1 4 6 21 3 2 0 7 9 2 0 0 1 1 13 01 1 2 7 - 1 5 0 7 1 3 3 29 2 2 0 0 1 1 23 01 1 0 0 , - - 1 6 4 71 3 3 61 1 8 2 0 0 2 0 13 01 2 1 9 - 1 6 5 51 4 1 81 0 0 2 0 0 2 0 22 76 4 8 - 1 8 1 21 0 6 34 5 7 印染生活混合污水c o d c r 的频率分布见表1 3 。其中，c o d c r 为1 2 0 0 1 3 9 9 m g l 和1 4 0 0 1 5 9 9 m g l 的出现频率较高，分别为3 6 6 和2 8 3 ，两者之 和为6 4 9 。 表1 - 3 印染生活混合污水c o d c ，的频率分布 、q & 潮 项目 1 8 0 0 m g l ；c o d 1 5 0 0 和1 0 0 0 m g l 的废水分别占全年废水量的5 4 和9 6 。 2 废水的p h 高，3 、4 、5 月份的平均p h 1 1 3 t 最高达到1 2 7 8 ；p h l o 0 的废 l l 东华夫学预，l j 学位论文第一章碱减量印染j 囊水的特缸 水占7 5 。 3 废水的色度较高，最高达6 0 0 倍，月平均为3 0 0 4 8 0 倍。 4 废水的b o b 绝对值较高，为3 2 5 1 3 4 6 m g l ；b c 为0 ，3 5 o 4 9 。 5 废水成分十分复杂，含有数以千计品种的染料、众多的助剂及其他化学药品； 染料以分散染料为主。 6 废水中c o d ：n ：p = 1 0 0 ：0 5 8 ：0 2 4 ( n 、p 分别以氨氮和磷酸盐计算) ，若以生物法 处理碱减量印染废水，则n 、p 含量明显偏低。 7 废水c o d 、p l i 、b o d 的月平均值变化规律基本一致，一年之中呈现相似的两峰 两谷的形态，与某地印染行业的生产周期相致；色度月平均值的变化与c o d 、 b o d 、p h 的月平均值变化基本相反，即废水c o d 浓度越高，色度越低；废水水 质日变化显著。 8 t a 是废水的特征污染物，占全部废水c o ) 的4 0 7 8 ，平均5 5 。 东华大学硕士学位论文 第二章文献综述与研究内容 第二章文献综述与研究内容 2 1 前言 碱减量印染废水是印染行业排放的一种特殊类型的印染生产废水，和传统印 染废水有许多共性；含有纤维织物、染料、印染助剂，有类似的水量变化规律。 碱减量印染废水又有别于传统印染废水，特征污染物t a 占废水全部c o d 的4 0 7 8 ，如何去除t a 是废水处理过程要重点关注的问题；另外该废水c o d 浓度较高， 生物处理过程中，势必产生大量的剩余污泥，给后续污泥处理带来沉重负担。如 何在生化系统中去除这部分污泥，及其在系统中减量的工艺及机理，无疑具有十 分重要的经济意义和环境效益。 2 2 含t a 的废水处理技术 2 2 1 物理化学处理方法 处理含高浓度t a 的废水，一般可考虑回收t a ，常见处理方法为酸析。一般 调节废水的p h 至2 4 ，i i t a 可达7 0 9 0 ，t l c o d 达到5 0 9 0 ，酸析的最佳 p h 、r l t a 和废水水质有关，废水中t a 含量高者去除率也高f 1 2 , 1 3 , 1 4 , 1 5 l 。 酸析可以去除废水中绝大部分t a 、c o d 的去除率也可以达到很高，但是析 出的t a 颗粒细小，粒径以5pm 为主，沉淀分离较为困难，脱水性能差。采用 向废水中投加混凝剂的方法，能够形成沉淀性能、脱水性能良好的絮体，而且絮 体还具有捕捉、吸附其他有机物的能力【1 6 1 。 为了减少加酸量，在酸析时。加入碱土金属的氯化物或硝酸盐，只需调节废 水至中性，即可得到良好的去除t a 的效果，与常规酸析法相比可减少3 5 的加 酸量，而且所加盐具有絮凝剂的作用，沉淀物易于脱水【1 7 】。 酸析技术简单、t a 回收率高、操作简便，但是加酸量大，从处理成本上考虑， 适合于t a 浓度很高的工艺废水，不定能适合工厂综合排水。 2 2 2 生物处理方法 22 2 1t a 的生物降解性 t a 是一种简单的苯双羧基取代物。a l e x a n d e r 等( 1 9 9 6 ) 对比了羧基、酚 式羟基、硝基、氨基、醚式氧基、磺基和卤代基为苯取代基时对微生物降解速度 的影响，结果表明羧基取代物是最易降解的，苯二甲酸异构体中t a 比邻苯二甲 1 3 i 东华大学硕士学位论文第二章文献综述与研究内容 酸更容易降解。c h e n g 等( 1 9 9 7 ) f 1 9 j 证明在苯环上有功能团取代的物质中易降解 的顺序如下：一c o o h ，c h o ，一c h 3 。因而，在单或双取代基的苯类化合物中， 1 a 可能是最易生物降解的化合物之一。t a 的可生物降解性意味着生物法可能适 合于处理含高浓度t a 的废水。 包志成等( 1 9 8 5 ) 1 2 0 l 研究了含较高浓度1 a 的化工废水的生物降解情况，认 为t a 属于难生物降解的物质，不过可被驯化良好的微生物快速降解。彭建国等 ( 1 9 9 0 ) 在城市污水净化、资源化生态工程模拟系统中发现当溶解氧大于 5 m g l 时，t a 降解率为9 8 。不同来源的活性污泥降解t a 的性能与速度差别相 当小【2 2 1 。 研究表明，t a 可以被单一菌种、混合菌或活性污泥在有氧或兼氧条件下降解， 好氧降解速度比兼氧降解速度要快得多。 2 2 2 2 厌氧生物法 含t a 的工业废水往往有机物浓度高，尤其是工艺废水，c o d 一般在1 0 x 10 4 m g l 以上，采用厌氧生物处理有其优越性。 运用的较多的厌氧处理工艺有u a s b 2 3 1 ，还有a f b ( a n a e r o b i cf i l t e rb e d ，厌 氧生物滤床) 【1 5 1 、a h r ( a n a e r o b i ch y b r i dr e a c t o r ，厌氧复合反应器) 2 4 , 2 5 1 等。 u a