（环境工程专业论文）城市污水厂高比例印染废水的深度处理技术及示范工程研究.pdf

东南人学坝l j 学位论文 城市污水厂高比例印染废水的深度处理技术及示范工程研究 硕士研究生：王亚东导师：张林生教授 东南大学能源与环境学院 摘要 随着我国印染行业的快速发展，印染废水的排放已成为工业系统中的重点污染源之一。 为了实现印染企业的可持续发展，争取经济效益与环境效益双赢，加大对印染废水的治理力 度已经成为了当务之急。 印染废水主要特点为：有机物成分复杂，且b o d c o d 值低，可生化性差；色度深，并含 有一定量的铬、砷等重金属，有毒性。同时，由于印染工业生产大多是间歇操作，水质水量 变化范围大，这都使得对印染废水进行单独处理难度较大。 将工业废水部分混入城市污水处理厂综合处理，具有调整污染强度，调节水质水量，稀 释难降解有机物及有毒物质，互相补充c 、n 、p 等营养物，优化生物处理条件等优点。在印 染行业发达地区，将印染废水掺入城市污水中共同处理，有助于降低废水处理成本，提高处 理效率。常州市江边污水处理厂二期工程预期进水中印染废水比例较高，且多为经前端污水 厂生物预处理后的尾水，其水质特点为c o d 浓度低( 2 0 0 一- - 3 0 0 m g l ) ，可生化性很差( b c 仅o 1 左右) ，研究城市污水厂高比例印染废水的深度处理技术可对其未来工艺的设计选择 提供参考，对长三角地区同样模式下的城市污水厂运行与管理也有重要的指导意义。 针对经预处理后印染废水尾水的水质特点，本试验采用阶段水解酸化一两级好氧浮动床 组合工艺对其进行深度处理。利用阶段水解酸化反应器提高水解效率，将废水中难降解物质 通过断链、开环等方式转化成易降解物质，提高废水可生化性；在两级好氧浮动床中投加适 量粉末活性炭作为载体，提高好氧污泥浓度，降低负荷，并改善污泥的沉降性能，延长污泥 与废水中有机物的接触时间，可使好氧生化进行的更加彻底。 本课题主要研究了以下内容：阶段水解酸化池和两级好氧浮动床的水力流态特征；污水 处理的营养液配比，稳定运行期间的污泥特性变化；阶段水解酸化对提高废水可生化性的影 响，确定其最佳运行参数如h r t 、札s s 、n s 等；研究两级好氧浮动床运行条件，进水c o d 浓度、 h r t 、s r t 、粉末活性炭投加量等控制参数对处理效果的影响；对处理系统试验数据进行全面 分析，研究系统不同控制参数下对b o d 、c o d 、n h 。一n 、t n 、t p 、色度的去除效果。 试验结果表明：对于低浓度、难生化的印染废水预处理尾水，采用阶段水解酸化一两级 好氧浮动床工艺进行深度处理，在水解酸化池h r t 达到1 2 h ，好氧浮动床投加5 m g l 粉末活 性炭，水解酸化池污泥负荷n 。为0 2 k g c o d ( k g m l s s d ) ，两级好氧浮动床污泥负荷n s 为 0 3 5 k g c o d ( k g m l s s d ) 的情况下，本工艺对废水c o d 去除率可达7 5 2 ，b o d 去除率大于 9 4 。7 ，n h s 州去除率8 7 0 9 6 ，t n 去除率5 0 0 ，t p 去除率6 2 1 ，s s 去除率大于8 4 4 ，色 度去除率8 0 o 。本工艺运行效果稳定，操作方便，出水水质基本满足国家城镇污水处理 厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 - - 2 0 0 2 ) 中一级b 标准。 关键词：阶段水解酸化；两级好氧浮动床；印染废水；深度处理 a b s t r a c t a b s t r a c t a l o n gw i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fp r i n t i n ga n dd y e i n gi n d u s t r y , t h ed y e i n gw a s t e w a t e rh a s b e c o m eo n eo f t h es i g n i f i c a n tp o l l u t i o ns o u r c e s i no r d e rt oa c h i e v et h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to f p r i n t i n ga n dd y e i n gb u s i n e s s ，a n dt og e taw i n w i ns i t u a t i o nb e t w e e ne c o n o m i ca n de n v i r o n m e n t a l b e n e f i t s ，i ti sat o pp r i o r i t yt oi n c r e a s et h ei n t e n s i t yo fp r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n t t h em a i nc h a r a c t e r i s t i c so ft h ep r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e ri s ：h a r d d e g r a d a b l ea n dh e a v y p o l l u t i o nw i t hc o m p l e xo r g a n i c s ；d e e pc o l o ra n dc o n t a i n sac e r t a i na m o u n to fc h r o m i u m ，a r s e n i c a n do t h e rh e a v ym e t a l s ，t o x i c m e a n w h i l e ，t h eb a t c ho p e r a t i o no fp r i n t i n ga n dd y e i n gi n d u s t r y m a k e st h es c o p eo fc h a n g e si nw a t e rq u a l i t ya n dq u a n t i t y , w h i c hm a d ed e a l i n gw i t hd y e i n g w a s t e w a t e rs e p a r a t e l ym o r ed i f f i c u l t i ti sae f f e c t i v em a n a g e m e n tt os o l v eu r b a nw a t e rp o l l u t i o n ，w i t hp a r to ft h ei n d u s t r i a lw a s t e w a t e r d r o p - i n t ot h ec i t ys e w a g et r e a t m e n tp l a n tt od e a lw i t h t h i sw a yc a na d j u s tt h es 缸e n g t ho f p o l l u t i o n ，d i l u t e dr e f r a c t o r yo r g a n i cc o m p o u n d sa n dt o x i cs u b s t a n c e s ，a d dc ，n ，pa n do t h e r n u t r i e n t s ，a n do p t i m i z et h ec o n d i t i o n sf o rb i o l o g i c a lt r e a t m e n t i na r e aw h i c hd e v e l o p e dp r i n t i n g a n dd y e i n gi n d u s t r y , t od e a lw i t hd y e i n gw a s t e w a t e ri nu r b a ns e w a g et r e a t m e n tc a l lh e l pr e d u c e c o s t sa n di m p r o v ee f f i c i e n c y t h es e c o n dp h a s ep r o j e c tc h a n g z h o uj i a n g b i a ns e w a g et r e a t m e n t p l a n ti se x p e c t e dt of l o wi nah i g h e rp r o p o r t i o no fp r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e rw i t hl o wc o d c o n c e n t r a t i o n s ( 2 0 0 3 0 0 m g l ) a n d p o o r b i o d e g r a d a b i l i t y ( b c0 1 ) ，w h i c h w a s b i o l o g i c a l p r e t r e a t m e n t e d t h er e s e a r c ho nd e p t ht r e a t m e n to fh i g hr a t i od y e i n gw a s t e w a t e ri nm u n i c i p a l w a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n tc a np r o v i d ear e f e r e n c ef o rb o t ho fj i a n g b i a ns e w a g et r e a t m e n tp l a n t a n dt h eu r b a ns e w a g ep l a n t so fs a m em o d ei ny a n g t z er i v e rd e l t ar e g i o n a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h eh i g hr a t i od y e i n gw a s t e w a t e r , t h i se x p e r i m e n ts t u d i e dt h e a d v a n c e dt r e a t m e n to fd y e i n gw a s t e w a t e rb yt h es t a g eh y d r o l y t i ca c i d i f i c a t i o n - - - t w o - s t e p sa e r o b i c f l o a t i n gb e dp r o c e s s d u r i n gt h ep r o c e s so fs t a g eh y d r o l y t i ca c i d i f i c a t i o n ，b i gm o l e c u l e sh a db e e n d i v i d e di n t os m a l lm o l e c u l e s ，a n du n b i o g r a d a b l es u b s t a n c e sw e r ea l s oc o n v e r t e di n t o b i o d e g r a d a b l es u b s t a n c e si nt h ew a s t e w a t e rb yr i n g - o p e n i n ga n dc h a i ns c i s s i o n , w h i c hi n c r e a s e d t h eb i o d e g r a d a b i l i t yo ft h ew a s t e w a t e r a d d i n ga d a p t i v ea m o u n to fa c t i v a t e dc a r b o np o w d e ri n t o a e r o b i cf l o a t i n gb e dc a ni n c r e a s ea e r o b i cs l u d g ec o n c e n t r a t i o n ，r e d u c et h el o a do fs l u d gw h i l e i m p r o v et h es e d i m e n t a t i o np e r f o r m a n c eo fa c t i v a t e ds l u d g e ，a n dp r o l o n gt h ec o n t a c th o u mo ft h e s l u d g ea n do r g a n i cp o l l u t a n t si nw a s t e w a t e rt om a k et h ef u r t h e rd e g r a d a t i o no fo r g a n i c si na e r o b i c f l o a t i n gb e dm o r ee a s i l ya n dt h o r o u g h l y t h i st e x ts t u d i e dt h ef o l l o w i n gp r o b l e m s ：h y d r a u l i ef l u i dc h a r a c t e r i s t i c so fs t a g eh y d r o l y t i c a c i d i f i c a t i o na n dt w o - s t e p sa e r o b i cf l o a t i n gb e d ；t h er a t i oo fn u t r i e n ts o l u t i o nd u r i n gt h et i m eo f a c t i v a t e ds l u d g ec u l t u r ea n dd o m e s t i c a t i o n ；t h e i n f l u e n c i n g f a c t o r so fs t a g eh y d r o l y t i c a c i d i f i c a t i o n ；b yc h a n g i n gh r t , c o dc o n c e n t r a t i o n ，s r t , d o s a g eo fp a ca n do t h e rp a r a m e t e r st o d e t e r m i n et h eo p t i m u mo p e r a t i n gp a r a m e t e r so ft w o - s t e p sa e r o b i cf l o a t i n gb e d ；s t u d yt h er e m o v a l r a t eo fb e d ，c o d ，n h 3 一n ，t n ，t p , c h r o m au n d e rd i f f e r e n ts y s t e m p a r a m e t e r s t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ：t od e a lw i t ht h ed y e i n gw a s t e w a t e r ( c o d ：2 0 0 3 0 0 m g l ，b c0 1 ) b y 东i 钉人学硕卜学位论文 t h es t a g eh y d r o l y t i ca c i d i f i c a t i o n - - - t w o - s t e p sa e r o b i cf l o a t i n gb e dp r o c e s s w h i l et h eh r ti ns t a g e h y d r o l y t i ca c i d i f i c a t i o nt a n kr e a c h e d12 h t h ed o s a g eo fp o w d e r e da c t i v a t e dc a r b o ni na e r o b i c f l o a t i n gb e di s5 m g l ，t h en so fa c i dh y d r o l y s i st a n ki s0 2 k g c o d ( k g m l s s d ) a n d o 3 5 k g c o d ( k g m l s s d ) i nt w o - s t e p sa e r o b i cf l o a t i n gb e d ，t h ep r o c e s sw a ss t a b l ea n d e f f e c t i v e ：t h ec o dr e m o v a lr a t ei s7 5 2 ：t h eb o dr e m o v a lr a t ei sa b o v e9 4 7 ：t h en h 3 n r e m o v a lr a t ei s8 7 0 ；t h et nr e m o v a lr a t ei s5 0 0 ：t h et pr e m o v a lr a t ei s6 2 1 ：t h es s r e m o v a lr a t ei sa b o v e8 4 4 ；t h ec h r o m ar e m o v a lr a t ei s8 0 o t h i sp r o c e s si se a s yt oo p e r a t e ， a n dt h ee 用u e n tq u a l i t yc a nb a s i c a l l yr e a c ht h eu r b a ns e w a g et r e a t m e n tp l a n te m i s s i o n s t a n d a r d s ) )f g bl8 918 - 2 0 0 2 ) bs t a n d a r d k e yw o r d s ：s t a g eh y d r o l y t i ca c i d i f i c a t i o n ，t w o - s t e p sa e r o b i cf l o a t i n gb e d ，d y e i n gw a s t e w a t e r , a d v a n c e dt r e a t m e n t i i i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究上作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的逸方辨，论文中不包含其他入已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证j 体而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所傲的任何贡献均已在论文巾作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：王! 玉盘基网期：筮遂：l 兰：王望 东南大学学位论文使朋授权声明 东南大学、孛国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学缱论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容裰一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公耀( 包括 以电子信怠形式刊登) 论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布( 包括以电 子信息形式刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：立近导师签 第一幸绪论 第一章绪论 1 1 我国印染行业污染状况 随着国内外市场需求不断增长，我国的纺织工业近几年获得了较大发展。2 0 0 7 年我国 纤维加工量达3 0 0 0 万吨，已占世界总量的3 6 ，其中化纤、纱、布、呢绒、丝织品、服装 等主要纺织品均居世界第一位。印染行业是纺织工业中的重要行业，其中棉、棉混纺、化纤 织物的染色和印花布量2 0 0 7 年已达4 9 0 亿米，另外，毛纺、麻纺、丝绸印染产品也近5 0 亿米，我国正处于由纺织大国向强国的转变过程中。 但是，伴随着纺织印染行业的高速发展，印染废水造成的污染也日益严重。据国家环保 总局统计，印染厂每加工l o o m 织物，约产生3 5 m 3 废水，我国目前印染废水排放量为 3 1 0 6 4 1 0 6 3 m d ，总量约为1 4 1 3 亿吨每年，废水排放量占全国工业废水统计排放量的 7 5 ，位于全国各工业部门排放总量的第5 位。印染废水中污染物的排放总量( 以c o d 计) 位于各工业部门第6 位，且其比重呈逐年上升趋势，已从4 7 上升到5 6 晗1 。 总体上看，我国印染行业工艺设备水平在“十五期间有较大提高，特别是东部沿海 地区，为了参与世界纺织品市场竞争，很多企业己从国外进口了一定数量的先进印染设备， 这些设备在节能降耗上效果较明显，与原有印染设备的能耗相比有较大降低，但国内印染企 业在生产工艺创新和生产管理水平方面与发达国家仍有比较大的差距。 我国中西部地区的印染企业，其工艺和设备相对较落后。据调查，我国东部沿海地区部 分大型棉印染企业的取水量在3 o r 百米，其余企业一般在4 0t 百米4 5 t 百米，而中 西部地区大部分企业的单位产品取水量在4 5t 百米5 5 t 百米，个别企业则高达8 o t 百米1 。可以看出，我国印染企业总体上的单位产品取水量是发达国家的2 - - 3 倍，能源消 耗量则为3 倍左右。因此，我国印染行业无论从节能降耗，还是从污染治理方面看，任务都 还很重。 同时，随着市场对印染产品需求的多样化，印染产品中小批量、多品种产品的产量加大， 生产设备中间歇式印染设备比重越来越大。由于产品品种的变化及染料和助剂投配量的自动 化控制水平较低，间歇式印染废水的排放量和废水污染物浓度均高于以往连续式染色工艺， 这给已建废水处理工程增加了处理难度，也对传统的污染治理达标排放技术提出了挑战。 目前印染废水污染日益严重的原因主要有以下几点：一是我国加入w t o 后，纺织染整成 为”利好”行业，近几年均以二位数增长，与此同时，污水处理设施难以同步，污染物排放总 量有增加趋势：二是印染废水污染较重，c o d 浓度一般在1 2 0 0 一- - 1 4 0 0 m g l ，有的甚至达到 5 0 0 0 m g l 以上，处理起来难度很大，不易达标；三是我国印染企业生产的大多数属中、低 档产品，利润薄，难以保证废水处理设施的正常运行，尤其是分散的印染工厂，废水不能集 中处理，往往直接排放到河流湖泊中；四是不少私人企业一味追求低价格，污水处理工艺、 施工质量低劣，废水处理效果不理想h 1 。 因此，为了实现印染企业的可持续发展，争取经济效益与环境效益双赢，加大对印染废 水的治理力度已经成为了当务之急。 东南人学坝j j 学化论文 1 2 东部沿海地区印染废水污染状况 我国印染行业土要集中在东部沿海地区，据国家统计局统计，2 0 0 7 年尔部沿海五省( 浙 江、江苏、山东、广东和福建) 规模以上印染企业印染布产量占全国比例9 0 ，其中浙江2 6 8 亿米，同比增长1 1 0 5 ，占全国产量的5 4 6 9 ；江苏5 4 亿米，同比下降1 2 1 7 ；山东4 6 亿米，同比增长1 2 7 1 ；广东4 3 亿米，同比增长8 2 5 ，福建3 0 亿米，同比增长8 2 7 。 浙江、江苏、山东又是重点流域一淮河、太湖所在地，水污染防治形势非常严峻。 在淮河、太湖等流域调查发现，污染严重的支流，大都有印染废水排入。印染废水可谓 是水污染的”罪魁祸首之一，这样的情况，在其他污染治理重点流域区域也屡见不鲜。为此， 江苏省自2 0 0 5 年1 月1 日起，太湖流域所有纺织印染企业执行国家一级排放标准。按照纺 织工业污染防治规划的要求，到2 0 1 0 年，纺织工业中的大、中企业将全部推行清洁生产 和清洁生产审核。 在印染企业相对集中地区，出现了多个印染企业联合进行专业化集中治理的趋势。江苏、 浙江、福建已有多处集中治污设施建成运行，而部分大的印染企业则单独建设了污水处理设 施。据统计，全国印染废水处理设施总投资超过百亿元人民币。但是，东部沿海地区纺织印 染行业污染严重的状况还没有得到根本改变。更加令人担心的是，由于新工艺、新原料、新 染料、新助剂的不断开发和应用，生产过程中排放的废水污染物变得越来越复杂，处理难度 也在不断增大。所以，开发出新的、行之有效的印染废水深度处理工艺已经迫在眉睫。 1 3 纺织印染业分类及工艺 纺织工业按行业主要分为纺织业、印染业、化学纤维制造业、服装业和纺织专用设备制 造业，其中印染业是纺织行业中重要的污染来源。 纺织印染工业使用的原料有天然纤维和化学纤维。天然纤维包括棉、麻等植物性纤维和 毛、丝等动物性纤维。化学纤维又包括人造纤维( 黏胶纤维、铜氨纤维等) 和合成纤维( 锦纶、 涤纶、腈纶、维纶、丙纶等) 两大类。根据原料对纺织印染业进行分类有棉纺织印染行业、 毛纺织染整行业、丝绸印染行业和麻纺织染整行业。该四个行业生产的产品分别称为棉纺织 印染产品、毛纺织染整产品、丝绸印染产品和麻纺织染整产品，而由各种化学纤维加工的产 品称为纯化纤产品。化学纤维还可以与各种天然纤维按不同比例混合而加工成各种混纺产 品，在利用天然纤维加工为主的各行业中，各种混纺织物所占的比例越来越高埔1 。因此，各 行业的产品均形成天然纤维织物与混纺纤维织物并重的局面，这也导致了印染废水治理难度 的不断加大。 纺织印染工艺包括纺纱、织造，染色、印花、整理等。它首先将杂乱无章的纤维，逐步 通过纵向顺序排列纺成纱线，然后通过经纱和纬纱的交叉排列织成织物，使织物具有纹路相 花型，形成实用美观的外表，再经过染色、印花、整理、加丁，进一步发挥其美观性和实用 性。不同纤维通过上述生产工艺过程加工成为各种颜色的布或各式服装，成为人们日常生活 中离不开的产品和一些工业部门的必需品。 毛纺织染整行业、丝绸印染行业、麻纺织染整行业一般均包括由纤维经过纺纱、织造、 印花( 或染色) 和整理的全部工艺流程。由于棉纺织印染产品产量大，故其纺织和印染大多数 是在不同企业进行加工。棉纺织厂一般加工的产品为坯布或纱线，而印染厂则将坯布经过处 理后，再进行染色或印花，最后产品为漂白布、染色布、印花布，这一过程将产生大量印染 废水。 2 第一章绪论 1 4 印染废水来源及水质特点 印染加工的四个工序都要排出废水，预处理阶段( 包括烧毛、退浆、煮炼、漂白、丝光 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。 表卜1印染工艺各工序排放废水中的主要化学品及其污染特征盯1 印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。印染 废水中主要污染物见表卜2 3 东南人学坝l j 学位论文 表1 - 2 印染废水的主要来源和主要污染物 一般印染废水的p h 为8 - 一1 1 ，c o d 为6 0 01 6 0 0 m g l ，b o d 5 为1 5 0 , - - 一4 0 0 m g l ，s s 为1 0 0 一- 2 0 0 m g l ，色度为1 0 0 - - 4 0 0 倍，主要污染物包括可溶性有机物、酸、碱和油类，色度深，氮 磷含量低。其水质特点主要为： ( 1 ) 水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性和p h 值变化大、水质变化范围大： ( 2 ) 所含成分极为复杂。为了满足不同织物的染整要求，印染工艺常用到不同染料和 助剂，所以废水中的p h 值、c o d 、b o d 和颜色等也各不相同； ( 3 ) 印染废水色度高，有的可高达4 0 0 0 倍以上，去除色度是治理印染废水的难点之一； ( 4 ) 可生化性差。随着化纤织物的发展和印染后整理技术的进步，p v a 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，特别是p v a 浆料造成的c o d 含量占印染废水总 c o d 的比例相当大。印染废水b c 值一般在2 0 左右，水处理中的普通微生物对这部分c o d 很难 降解，需要进行微生物的培养和驯化； ( 5 ) 含有一定量的铬、砷等具有毒性的重金属，是较难处理的工业废水之一。 印染废水排入水体后，污染物会大量消耗水中的溶解氧，严重污染水体，威胁鱼类和水 生植物的生存和生长；废水中的有毒物质通过食物链直接危害人体的身体健康；废水的强碱 性会引起土壤盐碱化，破坏土地生态平衡。 由于印染废水难生化，水质情况变化复杂，这增加了其处理难度，使原有的生物处理系 统c 0 1 ) 去除率由7 0 下降到5 0 左右，甚至更低。同时，由于印染企业小批量、多品种产品产 量的增加，以及加强计量管理、节约用水和水资源价格的调整等多方面原因，印染企业排放 废水的浓度有所增加，如当前棉及棉混纺印染产品生产排放的废水水质，其c o d 浓度已由上 世纪8 0 9 0 年代的8 0 0 一- 1 2 0 0 m g l 逐步提高至目前的1 5 0 0 2 0 0 0 m g l 左右，这都对印染企 业的原有废水处理设施的正常运行带来了困难，特别是部分地区环境排放标准的提高和环境 质量升级的要求，纺织印染行业内不少企业废水处理工程面临技术改造及提高其处理能力的 要求。 1 5 印染废水处理方法概述 印染废水含有大量难降解的有机污染物，从国内实践经验看，企业为了取得良好的治理 效果和节省投资，首先必须推行清洁生产，减少污染物产生量和排放量，一最后再进行末端治 4 第一章绪论 理，从而减少治理t 程的投资。 1 5 1 印染废水处理典型工艺 对印染废水进行末端治理时，应进行预处理，然后再采用以生物治理为主、物化处理为 辅的综合治理技术路线，这是符合印染行业实际情况的处理办法。通过生物处理可以去除废 水中大部分的有机污染物，对剩余的污染物再采用诸如化学投药等物理化学方法进一步去 除，这样可降低废水的处理成本并获得较好的处理效果。一般典型处理工艺流程如下： 废水i 格珊 _ 斗i 调节池i i 水解酸化卜+ i 好氧生物处理l - l = 沉池 _ i 物化处理卜- + 排放 l-_-_l_一。一、-_-_-_一 图1 - 1印染废水典型处理流程图 处理过程中产生的污泥通过浓缩、脱水后进行填埋或焚烧处置。 该技术路线是根据印染废水的特性，总结我国印染行业近3 0 年来废水治理的经验，经 过技术比较后提出的，符合我国印染行业实际状况。该路线于2 0 0 1 年由国家环境保护总局 和国家发展改革委员会联合发布，用以指导我国印染行业的废水治理。 该项技术路线在“十五”期间得到推广应用，并将在“十一五”期间继续指导印染行业 废水治理，但是由于纤维种类不同，所使用染料和助剂品种不同，其流程中各单元的设计参 数也不相同。例如，由于纯棉、棉混纺及化纤碱减量产品印染废水浓度较高，为满足排放要 求，应选择较低的设计负荷值、废水处理停留时间较长；而毛纺印染产品废水处理，由于其 污染物浓度较低，单元构筑物停留时间则可适当缩短。 在流程设计中，应特别注意调节池和水解酸化一好氧生物处理工艺的作用。 1 、调节池的作用 由于印染产品品种变化大，而且间歇式印染设备应用较多，其生产过程中排放的废水水 量变化较大，因此，流程中调节池的设置是非常必要的。调节池设计需考虑不同水质混合功 能，部分调节池前端还需具有酸碱中和功能。理论上讲调节池池容越大越好，但考虑设计流 程的总体布置和技术经济比较，调节池中有效容积的停留时间应以6 一- 2 4 h 为宜，处理水量 大时，其有效池容可相对较小些。 2 、水解酸化一好氧生物处理工艺的作用 由于印染废水中人工合成有机物及大分子量有机物较多，特别是难生物降解物质多，单 纯用好氧生物处理能耗较高，处理效果差。水解酸化池的设置就是利用厌氧反应过程中的水 解酸化作用，将难生物降解物质转化为较易降解物质，提高废水的可生化性，为后续的好氧 生物处理提供较好条件。印染废水处理中，水解酸化池的c o d 去除率一般为1 5 3 0 。水 解酸化池布水方式要注意布水均匀和泥水的充分接触混合。 在好氧生物处理阶段，有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有三分之一被分解生 成c 0 2 和h z o 等稳定的无机物，并提供其生理活动所需的能量：三分之二被转化合成为新的 原生质( 细胞质) ，即进行微生物自身生长繁殖。后者就是废水生物处理中的活性污泥或生物 膜的增长部分，称为剩余活性污泥或生物膜。在废水生物处理过程中，剩余污泥经固一液分 离后，需进行进一步处理和处置。 好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，有机物分解较为彻底，所需的处 理构筑物容积较小。所以，目前对中、低浓度的有机废水，在其可生化性较好的情况下，可 5 东南人学颂l j 学位论文 采用好氧生物处理法。在废水处理工程中，好氧生物处理法又可分为活性污泥法和生物膜法 两大类。 近年来，纺织品的产量和质量有了人幅度的提高，染料的使用正朝着抗光解、抗氧化和抗生 物降解的方向发展。因此，传统的化学沉淀、气浮法等对这类印染废水的去除率仅为3 0 左右， 传统的生物处理工艺也受到了严重挑战，处理效率严重下降。针对这一新隋况，国内外的专家学 者和工程技术人员一直致力于印染废水处理新技术的研究，其中，改良型水解酸化好氧生物处 理工艺止得到越来越多的重视。 1 5 2 印染废水其他处理工艺 l 、混凝法 混凝法是处理印染废水的常用方法之一，其主要原理是利用絮凝剂将染料分子和其它各 类杂质进行吸附、絮凝、沉降，以污泥形式排出，使废水得到净化。混凝法的处理效果主要 由混凝剂的效能决定，目前对于混凝剂的研究主要有聚硅氧化铝铁混凝剂( p s a f c ) 旧1 、聚硅 酸系混凝剂、聚合硅酸铝铁、阳离子絮凝剂瞪1 、新型稀土复合混凝剂n 训等。祝社民等将数种 廉价的天然和废弃无机粉料( 如粉煤灰，黏土等矿物，其中主要含硅、镁、钙和铁等) 按一 定比例配置，再进行简单活化，和极少量的高分子絮凝剂复配而成新型的混凝剂，对印染废 水具有良好的处理效果，c o d 去除率为7 4 ，最终出水浊度低于5 度u 。混凝法处理印染废水 的缺点是需要随着水质的变化而改变投药条件，对亲水性染料的脱色效果差，出水c o d 依然 较高。此外，混凝法会生成大量脱水较困难的泥渣，这也影响了该方法更广泛的应用。 2 、吸附法 吸附法就是利用吸附剂吸附印染废水中的杂质，使废水得到净化的方法。工业上常用的 吸附剂有活性炭、活性硅藻土n 引、活化媒、纤维系列、天然蒙脱土、煤渣以及粉煤灰等。 活性炭具有较高的比表面积( 5 0 0 1 0 0 0 m 2 g ) ，因而具有很强的吸附脱色性能。它能 吸附废水中多种可溶性有机物和金属离子，但不能吸附水中胶体、悬浮固体和不溶性染料。 活性炭对可溶性染料的吸附也是有选择性的，比较容易吸附分子量大、非极性的染料u 引。同 时，由于活性炭再生困难，单纯采用活性炭处理印染废水的运行成本很高。另外，李志平等 使用大孔树脂吸附法处理印染废水，色度去除率可以达至1 j 9 3 9 ，浓度去除率可以达到9 7 9 9 6 且树脂的重复使用性能相对较好u 制，但该法在大规模应用上困难较大。 3 、高级氧化法 臭氧氧化、光催化氧化、湿式氧化h 射、f e n t o n 试剂氧化法u 副等各种高级氧化技术能在 较短时间里将难降解毒性有机污染物无害化，是目前的热门研究方向之一。臭氧氧化与紫外 线( u v ) 辐射联用处理印染废水，能提高c o d 和色度的去除掣1 7 1 。钱湛等采用u v f e 3 + h z 0 2 体系光解活性艳橙x - g n 模拟废水试验表明，在8 w 低压汞灯( 2 5 4 n m ) 照射下，u v f e 3 + h z 0 2 体系能有效降解x g n 。当废水p h 值为3 ，f e 3 + 和h z o z 初始浓度分别为2 5 1 0 q m o l l 和1 5 x1 0m o l l ，反应1 2 0 m i n ，对含x g n 染料2 0 0 m g l 的模拟废水的脱色率和矿化率分别达1 0 0 和9 0 n 引。 但是高级氧化法普遍存在处理成本过高的问题，f e n t o n 试剂氧化法还会产生二次污染， 大规模利用氧化技术处理印染废水还存在较大困难。 4 、膜生物反应器( i b r ) 膜生物反应器( m b r ) 是膜分离技术与生物反应器相结合的新型污水处理技术，它用膜组 6 第一章绪论 件代替了传统活性污泥法中的- 二沉池，具有出水水质好、操作运行简单、污泥产率低、占地 面积小等优点。m b r 利用膜分离组件实现废水生物处理后污泥与水的分离，分离效率高。膜 分离组件主要有微滤( m f ) 、超滤( u f ) ，其分离机理为机械筛分作用。m b r 利用膜表面附着 生物膜的生物降解作用及机械筛分作用，提高了处理效率。郑祥1 2 0 l 等采用中试规模( 1 0 m 3 d ) 的膜一生物膜工艺处理毛纺印染废水，出水c o d 、b o d s 、色度、浊度分别为3 4 8m g l 、9 6m g l 、 2 2 倍、0 5n t u ，相应的平均去除率分别为8 5 7 、9 2 3 、6 4 3 、9 8 9 。s s t u r k 等幢 使用超滤膜和反渗透膜联合处理斯洛文尼亚一家印染厂的活性染料废水，首先采用超滤膜进 行处理，出水再经反渗透膜处理，c o d 、色度、t o c 、总磷的去除率分别可达9 4 、9 9 、8 5 、 9 7 。 m b r 技术对印染废水处理效果好，出水可达到回用标准，具有广阔的应用前景。目前， 制约我国m b r 技术发展的主要问题是廉价、高效膜的生产和开发，以及如何降低m b r 在实际 应用中的能耗，一旦这些问题得到有效解决，m b r 技术将获得大规模的应用，在废水治理中 扮演重要角色。 5 、高级生物技术 生物技术不仅应用于印染废水的二级处理中，还可以作为印染废水的深度处理技术，针 对二级出水中污染物可生化性不高的特点，开发出了采用生物强化处理技术的新型反应器， 可进一步降低出水的c o d 和色度。 生物活性炭法( b a c ) 将活性炭吸附与生物处理相结合，在印染废水的深度处理中发挥 了重要作用。生物活性炭法( b a c ) 的主要机理是利用活性炭空隙多、比表面积大的特点， 迅速吸附水中溶解性的有机物、富集微生物，被吸附的有机物可以维持微生物的生命活动， 同时，微生物又具有氧化分解、生物吸附双重作用，使得活性炭的吸附能力得到一定程度的 恢复，从而提高活性炭的再生周期幢引。潍坊第二印染厂采用厌氧酸化+ 接触氧化+ 混凝沉淀+ 生物活性炭池系统对该厂印染废水进行深度处理，出水c o d 5 0m g l 、b o d 5 3 0m g l 、s s 5m g l 、色度2 5 倍、p h6 8 ，满足了该厂的回用要求旧副。 采用b a c 法处理废水具有如下优点：增加水中溶解性有机物的去除效率，提高出水水质； 延长活性炭再生周期，减少运行费用；水中氨氮和亚硝酸氮可被生物氧化成硝酸盐，从而减 少了后氯化的投加量，降低了三卤甲烷的生成量；有效去除水中可生化有机物和无机物，提 高出水的水质稳定性。 加压富氧生物活性炭法( p r b a c ) 瞳町是在b a c 法的基础上发展而来的新方法。它通过在 生物活性炭柱中增加压力，提高溶解氧浓度以强化生物作用来提高污染物的去除率。东南大 学射流曝气压力式生物接触氧化塔处理印染废水试验成功，并取得国家专利，但该法仅适用 于中小规模的印染废水处理。 曝气生物滤池( b a f ) 主要应用于经过厌氧水解一接触氧化处理后印染废水的深度处理， 废水中难降解的残留有机物首先被b a f 中的滤料和滤料上的生物膜吸附，其停留时间相当于 生物膜泥龄时间，这样就有足够的时间使这些有机物被微生物降解，使出水中的污染物水平 进一步降低。兰善红幢副等将印染废水经过水解后进入以粉煤灰固定化絮凝剂颗粒为填料的 b a f 池中进行处理，出水能达到印染废水排放标准的二级标准。 但是，以天然产物为营养物的微生物在漫长的岁月里进化繁衍，其种类和数量都已相当 丰富，而处理人工合成的助剂和染料所需的微生物尚未来得及进化，须采用人工的方式进行 培育。因此，生物法处理印染废水较易除去水中的可溶性天然产物如淀粉浆料等，但难以除 去人工合成的各种助剂和染料，在面对成分日益复杂的印染废水时，仅靠生物法进行处理， 效果尚不能完全满足达标要求，在出水要求较高时，需在生物处理工艺之外增加混凝沉淀 7 东南人学坝i j 学位论文 过滤等物化处理设施，保证出水效果。 1 6 本章小结 随着我国纺织印染工业的快速发展，印染废水的排放量不断增加。同时，新型难降解、 抗光解、抗氧化染料和助剂的开发和应用，也使得印染废水中的有机成分日益复杂，治理难 度不断加大，现有的印染废水处理工艺及技术已难以满足处理要求，开发新颖处理工艺及设 备，进一步提高印染废水处理能力，改善出水水质，以适应越来越严格的废水排放标准，已 成为我国印染行业可持续发展的当务之急。 综合比较印染废水各种处理技术的成熟性及经济性，混凝、吸附、高级氧化、膜技术等 均存在处理成本过高或者尚不能大规模应用的问题，采用生物法处理大规模印染废水仍然是 最经济实用的。但考虑到印染废水水质复杂，难降解物质浓度高，需要寻求更加合理有效的 处理工艺，本研究