（环境工程专业论文）平绒、灯芯绒印染废水深度处理的研究.pdf

平绒、灯芯绒印染废水深度处理的研究 摘要 本课题通过对成鹏印染厂平绒、灯芯绒印染生产工艺及排污情 况的调研，在掌握其印染废水水质特征的基础上，考察了原有废水 处理系统的运行状况，同时按照江苏省纺织染整工业水污染物排 放标准的要求，提出了“水解酸化+ 二级接触氧化+ 砂滤+ 生物滤 池”的组合工艺，由于二级生化处理工艺目前已经比较成熟，因此 本课题主要研究平绒、灯芯绒印染废水的深度处理工艺。 本课题拟采用曝气生物炭滤池工艺或曝气生物陶粒滤池工艺作 为平绒、灯芯绒印染废水深度处理方法，通过对两者工艺特点、工 作原理及影响因素的分析，试验研究了工艺中气水比、水力负荷、 滤层高度对废水中污染物去除效果的影响，以及两者相应的反冲洗 方式，气水强度及运行周期等。经过比较，最终选定采用曝气生物 炭滤池作为平绒、灯芯绒印染废水深度处理工艺。 本研究的主要结论如下： ( 1 ) 二级生化处理工艺的启动过程中，采用了好氧预挂膜快速启 动法，效果良好。水解酸化+ 二级接触氧化工艺在1 4 1 8 下，经过 3 6 天的挂膜运行，最终当进水c o d c ，在4 8 6 6 2 9 m g l 范围内变化时， 出水c o d 。，稳定在9 0 l o o m g l 之间，c o d 。，去除率维持在8 0 以上， 达到了后续深度处理试验的进水要求。 ( 2 ) 深度处理装置的接种挂膜试验表明：在气水比3 ：1 、h r t l 2 h 、水温1 5 6 2 1 4 、p h 值7 2 7 5 的条件下，曝气生物炭滤 池连续运行1 5 天左右，曝气生物陶粒滤池连续运行1 6 天左右，装 置的n h 。一n 去除率均可达到6 0 以上，生物膜基本成熟，即挂膜成 功。 ( 3 ) 通过对曝气生物炭滤池和曝气生物陶粒滤池试验结果的对比 分析可知，两者对平绒、灯芯绒印染废水中的c o d 。，、氨氮和浊度等 均具有较好的去除效果，而且曝气生物陶粒滤池造价也较低，但因 最终出水的色度无法达到排放要求，因此本研究选用曝气生物炭滤 池作为深度处理工艺。 ( 4 ) 根据实验结果及理论分析得到曝气生物炭滤池的设计和运 行参数如下：气水比3 5 ：、l 、水力负荷o 5 m 3 ( m 2 h ) 、h r t1 6 h 、 炭层高度为9 0 c m 、运行周期为4 5 d ，当s s 去除率低于8 0 时，进 行反冲洗操作。反冲洗方式采用气洗一气水联合反冲一水漂洗方式， 反冲洗的强度和时间分别为：单独气洗阶段气冲强度为 8 5 l ( s m 2 ) ，时间为3 m i n ；气水联合反冲洗阶段气冲强度为 8 l ( s m 2 ) ，水冲强度为2 l ( s m 2 ) ，时间为5 5 m i n ；单独水漂沈阶 段水冲强度为7 l ( s m 2 ) ，时间为5 m i n 。 ( 6 ) 在以上运行条件下，深度处理出水达到了城市污水再生 利用城市杂用水水质( g b t1 8 9 2 0 一2 0 0 2 ) 要求，可以回用至 厂区绿化、冲厕、车辆冲洗、车间地面和道路冲洗等环节，这样该 厂每天可节水1 6 5 m 3 ，每年则可节约5 4 万吨，同时可节省水费1 4 万元年，而且每年可以向环境中少排放化学需氧量( c o d ) 2 2 吨、生 化需氧量( b o d ) 6 吨、悬浮物( s s ) 2 0 4 吨、氨氮( n h 。一n ) 5 1 吨，创造 了良好的经济效益和环境效益。 关键词：平绒，灯芯绒，印染废水，深度处理，曝气生物炭滤池， 曝气生物陶粒滤池 1 1 r e s e a r c hf o rp r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e ra d v a n c e dt r e a t m e n t o fv e l v e ta n dc o r d u r o yf a b r i c a b s t r a c t t h r o u 曲i n v e s t i g a t i n ga n ds t u d y i n gm ep r o d u c t i o np r o c e s so fv e l v e t f a b r i ca n dc o r d u r o yf a b r i c 仔o mc h e n g p e n gp n n t i n ga n dd y e i n gf a c t o r y ， t h i sa r t i c l er e v i e w e dt h er u 肌i n ga c t u a i i t yo fp r i m a 巧w a s t e w a t e r t r e a t m e n ts y s t e mo nt h eb a s eo fm a s t e 拶i n gt h eq u a l i t yc h a r a c t e r i s t i c so f w a s t e w a t e r m e a n w h i i e ，a c c o r d i n gt ot h er e q u i r e m e n t ss p e c m e di nm e d i s c h a 唱es t a n d a r do fw a t e rp o l l u t a n t s f o r d y e i n ga n df i n i s h i n g o f t e x t i l ei n d u s t i yi nj i a n g s up r o v i n c e ，t h ec o m b i n e dp r o c e s so fh y d r o l y t i c a c i d i f i c a t i o n + s e c o n d a 口c o n t a c to x i d a t i o n + s a n df l l t r a t i o nw a sa d v a n c e d b e c a u s et h es e c o n d a 拶b i o c h e m i s t 拶t r e a t 】1 1 e n tp r o c e s sh a db e e nm a t u r e n o w t h i sa r t i c l ep r i m a r i l ys t u d i e dt h ea d v a n c e dt r e a t m e n tf o rv e l v e tf a b r i c a n dc o r d u r o yf a b r i cp r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e r t h i sa i r t i c l ep l a n n e dt ou s et h ea e r a t e db i o c a r b o n6 l t r a t i o no ra e r a t e d b i o c e r a m i cf i l t e rt ot r e a tt h ev e l v e tf a b r i ca n dc o r d u r o yf a b r i cp r i n t i n g a n dd y e i n gw a s t e w a t e r t h r o u g ha n a l y z i n gt h et e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ， o p e r a t i o np “n c i p l e ，i n n u e n c i n gf a c t o r so f b o t hp r o c e s s e s ，t h ei n n u e n c eo f p 0 1 l u t a n tr e m o v a le 脏e tb yg a s w a t e rr a t i o ，h y d r a u l i cl o a d ，f i l t e rl a y e r h e i g h ta n dr e l e v a n t b a c k f l u s hw a y g a s w a t e ri n t e n s i t ya n dr u n n i n g p e r i o dw a ss t u d i e d b yc o m p a r i n g ，t h ea e r a t e db i o c a r b o nf i l t e rw a su s e d a st h ef i n a lp r o c e s so ft h ea d v a n c e dt r e a n n e n t t h em a i nc o n c l u s i o n so ft h i ss t u d yw e r el i s t e da sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ee f f e c t o fu s i n gf a s ts t a r t u pm e t h o do fa e r o b i cp r e c o a t i n g d u r i n gt h ep r o c e s so fs e c o n d a 巧b i o c h e m i s t 拶t r e a t m e n tw a sw e l l b y r u n n i n go fb i 0 6 l mg r o w i n g f o r36 d a y s ，w h e nt h ei n f l u e n tc o d c ro f h y d r o l ”i ca c i d m c a t i o n s e c o n d a 巧c o n t a c to x i d a t i o np r o c e s sr a n g e d f r o m4 8 6 m g lt o6 2 9 m g lu n d e rt h et e m p e r a t u r eo f14 18 ，t h e e f n u e n tc o d c fs t a b i l i z e db e t w e e n9 0m la n d1o o m g l ，w h i c hr e a c h e d t h er e q u i r e m e n to fs u b s e q u e n ta d v a n c e dt r e a t m e n t ，a n dt h er e m o v a lr a t i o o fc o d c rm a i n t a i n e da b o v e8o ( 2 ) t h ee x p e r i m e n to fb i o f l l mg r o w i n gb yi n o c u l a t i o no fa d v a j l c e d t r e a t m e n ts h o w e dt h a tw h e nt h ec o n d i t i o n so fg a s w a t e rr a t i o ，h 壬h ：w a t e r t e m p e r a l i u r e a n d p h w e r e 3 ：l ，l 2 h ，1 5 6 2 1 6 a n d7 2 7 5 r e s p e c t i v e l y t h er e m o v a lr a t i o o fn h 3 一nr e a c h e da b o v e6 0 w h i l e a e r a t e db i o c a r b o nf i l t e rw a sr u n n i n gc o n t i n u o u s l yf o rl5d a y sa n dl6 d a y so fa e r a t e db i o c e r a m i c6 l t e r t h e n t h eb i o f i l mg r o w i n gn n i s h e d s u c c e s s f u l l y ( 3 ) b yc o m p a r i n ga n da n a l y z i n gt h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t so fa e r a t e d b i o c a r b o nf i l t e ra n da e r a t e db i o c e r a m i cf i l t e r i ts h o w e dt h a tt h er e m o v a l e f f e c tf o rc o d c r ，n h 3 一na n dt u r b i d i t yo fv e l v e ta n dc o r d u r o yf a b r i c t e x t il ew a s t e w a t e rw e r eb o t hw e u t h o u g ht h ec o s to fa e r a t e db i o c e r a m i c 6 i t e rw a sl o w e r t h ee f n u e n tc o l o rc o u l dn o tm e e tt h er e q u i r e m e n t s ot h e a e r a t e db i o c a r b o nf 1 1 t e rw a sa d o p t e da st h ef i n a la d v a n c e dt r e a t m e n t p r o c e s s ( 4 ) o nt h eb a s eo fe x p e r i m e n t a lr e s u l t sa n dt h e o r e t i c a la n a l y s i s ，t h e d e s i g na n dw o r k i n gp a r a m e t e r so fa e r a t e db i o - c a r b o nf i l t e rw 色r el i s t e da s f o l l o w s ：g a s w a t e rr a t i o ( 3 5 ：1 ) ，h y d r a u l i cl o a d ( o 5 m j ( m z s ) ) ，h i = 江( 1 6 h ) ， c a r b o nl a y e rh e i g h t ( 9 0 c m ) ，r u n n i n gp e r i o d ( 4 5d a y s ) w h e nt h er e m o v a l r a t i oo fs sw a sb e l o w8 0 ，t h eo p e r a t i o no fb a c k f l u s hw a st a k e n t h e m o d eo fb a c k f l u s hw a sa i rp u 唱e a i r - w a t e rb a c k - f l u s h w a t e rr i n s e t h ea i ri n t e n s i t ya n dt i m eo fs e p a r a t ea i rp u r g ep h a s ew e r e8 5 l ( m z s ) a n d3 m i n ，w h i i et h ea i ra n dw a t e ri n t e n s i t yw e r e8 l ( m 2 s ) a n d2 l “m 2 s ) ， m et i m ew a s5 5m i ni nt h ep h a s eo f a l r - w a t e rb a c k - 士1 u s h ，a n dw a t e r i n t e n s i t ya n dt i m ew e r e7 l ( m z s ) a n d5m i ni nt h ep h a s eo fs e p a r a t ew a t e r r i n s e ( 5 ) u n d e ra b o v ec o n d i t i o n s ，t h ea d v a n c e dt r e a t m e n te f n u e n tc o u l d r e a c ht h er e q u i r e m e n t so ft h er e u s eo fu r b a nr e c y c l i n gw a t e r - 一w a t e r q u a l i t y s t a n d a r df o ru r b a nm i s c e l l a n e o u sw a t e rc o n s u m p t i o n t ob e r e u s e df o rl a v a t o 叮f l u s h i n g 、r o a dc l e a r i n ga n dv i r e s c e n c ee t c s oo r 迳i n a l w a t e ro f16 5 m 3c o u l db es a v e de v e 叮d a ya sw e l la sw a t e rr a t eo fl4 0 t h o u s a n dy u a ne v e 叫y e a r ，a n dt h ep o l l u t a n t so fc o d ，b o ds sa n d n h 3 nw h i c hw e r el e ti n t ot h ee n v i r o n m e n tc o u l db ed e c r e a s e db y2 2 t o n s ，6 t o n s ，2 0 4t o n sa n d5 1t o n sr e s p e c t i v e l y ，a n dt h ee c o n o m i cb e n e f i t a n de n v i r o n m e n t a lb e n e 6 tw e r ec r e a t e dw e l l k e y w o r d s ： v e l v e t f i a b r i c ；c o r d u r o y f a b r i c ； d y e i n g a n d p r i n t i n g w a s t e w a t e r ； a d v a n c e dt r e a t n l e n t ； a e r a t e db i o c a r b o n f i l t e r ； a e r a t e d b i o c e r a m i cf i l t e r 符 说i w 符号说明 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，祟尚严谨学风。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 文中己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 已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：众、蚕氏 曰期： 沙口7 年7 月形日 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 不保密囱。 学位论文作者签名：么7 民 日期：矽p 声月佃 指导教师签名： 日期：p 声 东o 二人学硕i j 论义 i 绒、灯芯绒e 1 j 染废水深度处理的研究 第一章绪论弟一早瑁v 匕 1 1 课题研究背景 水环境污染和水资源短缺是全球淡水资源面临的两大难题。随着我国经济的 迅速发展，人口的增加，人民生活水平的逐步提高，工业化和城市化步伐的加快， 用水量急剧增加，废水排放量也相应增加，加剧了淡水资源的短缺和水环境的污 染1 。据调查乜，全国近年废水及主要污染物排放量见表l l ，其中2 0 0 5 年全 国废水排放总量为5 2 4 5 亿吨( 工业废水排放量为2 4 3 1 亿吨，生活污水排放量 为2 8 1 4 亿吨) ；化学需氧量排放量为1 4 1 4 2 万吨( 工业排放量为5 5 4 8 万吨， 生活排放量为8 5 9 4 万吨) ；氨氮排放量为1 4 9 8 万吨( 工业排放量为5 2 5 万 吨，生活排放量为9 7 3 万吨) 。因此，提高和改善废水的处理能力和处理达标 率是巩固多年来国家在水污染防治工作方面所取得的成果和切实控制水体污染 的关键。 表l l 全国近年废水及主要污染物排放量 t a b 1 1t h ep o ll u ti o nl o a do fw a s t e w a t e ra n dp r i m a r yp o ll u t a n t s d u r i n gr e c e n ty e a r si nc h i n a 项目 废水排放鬣( 亿吨) c o d 排放量( 万吨)氨氮排放量( 万吨) 年度合计 工业生活合计工业生活合计工业生活 2 0 0 l4 3 2 92 0 2 62 3 0 31 4 0 4 86 0 7 57 9 7 31 2 5 24 1 38 3 9 2 0 0 24 3 9 52 0 7 22 3 2 31 3 6 6 95 8 47 8 2 91 2 8 84 2 18 6 7 2 0 0 34 6 02 1 2 42 4 7 6 1 3 3 3 65 1 1 98 2 1 71 2 9 74 0 4 8 9 3 2 0 0 44 8 2 42 2 l 。l2 6 1 31 3 3 9 25 0 9 。78 2 9 。51 3 34 2 29 0 。8 2 0 0 55 2 4 52 4 3 1 2 8 1 41 4 1 4 25 5 4 88 5 9 41 4 9 85 2 59 7 3 纺织工业是我国的传统支柱工业之一，也是出口创汇较多的行业之一，2 0 0 5 年我国纺织品加工总量已达到2 6 9 0 万吨，全球有三分之一的纺织是中国制造的。 2 0 0 0 2 0 0 5 年，我国印染6 大类产品出口数量从3 8 亿米增加到2 1 0 3 7 亿米， 平均增速达到8 2 ，出口余额从2 8 亿美元增加到8 4 8 亿美元。我国是世界上 最大的纺织品出口国。经过多年建设，纺织工业基本成为一个门类较齐全、布局 较合理、原料和设备基本立足于国内、生产技术达到一定水平的工业部门。产业 第一章绪论 综合发展能力不断增强，已形成棉、毛、丝、麻、化纤、服装、纺织机械等行业 较为完整的系列体系。 纺织工业按加工的原料、产品的品种和产品的加工用途等不同，主要分为上 游、中游、下游三类产业，纺织工业的上游产业主要指各类纤维生产和加工，如 天然纤维的棉花、羊毛和各类化学纤维等生产领域；中游产业指纺纱、织布、印 染等生产领域：下游产业主要指服装加工等生产领域。 印染行业作为纺织工业中的中游行业，在纺织工业中起到呈上启下的作用， 其将各类纤维加工制造的坯布通过染色和印花工艺生产出各类带色彩和图案的 织物。在印染业中，棉纺印染业是最大的行业。印染行业作为湿法加工行业，其 生产过程中用水量较大，据不完全统计，我国印染废水排放量约为每天3 0 0 万 4 0 0 万立方米，印染厂每加工1 0 0 米织物，产生废水量3 5 立方米。而且，印 染废水成份复杂，含有的多种有机染料难降解，色度深，对环境造成非常严重的 威胁口1 。 印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度高、碱性大、水质变化大 等特点。因此国内外治理纺织印染废水净化处理的方法与手段，最终归根到最突 出的问题是脱色和难降解有机物的去除。实践证明最常见、最经济的二级生化法 处理印染废水的工艺很难达标，这就使得三级深度处理的方法和工艺显得尤其重 要。印染废水的深度处理工艺常用的方法有混凝沉淀、化学氧化、电化学和吸附 技术等，但它们各有缺点，在大规模的应用工程中受到不同程度的限制。因此， 寻找操作简单，运行费用低廉，且处理效果良好的印染废水处理工艺一直是业内 人士研究的重点。 苏州成鹏纺织有限公司位于中国江苏昆山工业园区，主要生产各类高品质 的平绒，灯芯绒面料系列，在国内同行业中占据主要领导地位。公司生产能力为 平绒系列：2 千万米年：灯芯绒系列：5 百万米年。该企业下属的成鹏印染厂主 要是对其自身生产的平绒和灯芯绒进行印染。该企业以前位于上海市虹桥工业园 区内，企业原有的一套废水处理设施由于当时工艺设计方面的先天性缺陷，导致 企业废水超标排放，受到上级环保主管部门的处罚。该企业于2 0 0 4 年迁出虹桥 工业园区，入住昆山工业园区。为了达到江苏省地方标准纺织染整工业水污染 物排放标准( d b 3 2 6 7 0 2 0 0 4 ) ，合理的利用有效资源，2 0 0 5 年9 月，在有关技 东华人学坝i j 论义l ，绒、灯芯绒e 染绂水深度处理的研究 术人员的建议下，印染厂领导联系笔者导师，要求帮助设计印染厂废水处理系统， 在确保废水处理达标排放的自玎提下，对部分处理后的尾水进行中水回用，减少废 水处理费用。笔者在导师的指导下，始终作为技术攻关的骨干力量。 本论文在上述背景下产生。 1 2 印染废水的特征 印染废水是指印染加1 过稗中所有工序所排放的废水混合而成的混合废水。 主要包括：预处理阶段排放的退浆、煮炼、漂白、丝光废水；染色阶段排放的染 色废水；印花阶段排放的印花废水和皂洗废水；整理阶段排放的整理废水。印染 废水成分复杂，主要足以芳烃和杂环化合物为母体，并带有照色基团( 如：一n = n 一、 一n = 0 ) 及极性基团( 如：一s 0 。a 、一0 i l 、一n 也) 。染料分子中含较多能与水分了 形成氢键的一s 0 ，h 、一c ( ) ( ) h 、一0 h 等亲水基团，染料分子就能全溶于废水中：不含 或少含一s0 = l h 、一c o o h 、一o h 等亲水基团的染料分子，以疏水悬浮微粒形式存在于 废水中：含少量亲水基团f e i 分子量很火或完会4 5 0 0 m g l ，则采用吸附法是f i 经济的。膨润土作为水处理巾的吸附剂和絮凝剂，已被广。泛用于印染废水脱色领 域，近年来制成多种复合膨润十、v s 型纤维和聚苯乙烯罐阳离子交换纤维等， 具有物理吸附和离子交换功能，f = 1 比表面火、离子交换速度快，易再生，对难处 理的阳离于染料废水仃很好的脱色效果，f i 些改r f 的膨润上的脱色效果甚罕高于 活性炭瞄1 ；某些集吸附与絮凝性能为4 体的吸附剂如硅藻上复a 净水荆乜已丌 发；用电厂粉煤狄制成具有絮凝性能的改性粉煤灰，对疏水性和亲水性染料废水 均具有很高的脱色家；另外t 业废料( 如煤淹、粉煤火等) 、天然废料( 如木炭、 木腾等) 、植物秸秆( 如玉米棒等) 均对印染废水具仃定的吸附作用。 吸附法尤其适合难生化降解的纺织印染废水脱色处理，印染废水的吸附脱色 技术是一项非常有效而又比较经济的方法。活性炭吸附脱色技术不适合印染废水 一级处理，只能用了深度脱色处理，活性炭处理成本高，再生肉难，所以活性炭 的 1 ； 生技术是证在研究的课题，其中f ：物再，l 是研究的重点办向。煤、炉渣吸附 剂，原料来源广，成本低，但在处理印染坡水之后存在二次污染，所以只适合与 生化法或砂滤等方法联合使用。离子交换树脂对水溶性染料离子吸附特别有效， 离子交换吸附剂的”发研制足今后的丰要发腱方向之一。廉价、高效、因地制宜 东。仁人学硕i ：论义| ，- 绒、灯芯绒e 1 j 染j 发水深度处理的研究 新型吸附材料的开发是一项很有前途的技术。吸附法与其它处理方法的优化组合 处理印染废水，脱色效梁更佳m 1 。 综上所述，吸附法的发展方向体现徊：两个方面：根掘吸附机制j ：发、寻找 新的吸附剂。对现有吸附剂的改性与活化，以提高脱色效果和再牛能力。 ( 2 ) 膜技术 膜分离的方法是一种新兴的高效分离、浓缩、提纯和净化的技术，按滤膜孔 径大小的不同分四种类型，即微滤、超滤、纳滤和反渗透。从膜滤法水处理实用 范围来看，反渗透和纳滤为脱盐工艺，而超滤和微滤则属于过滤工艺，常作为纳 滤和反渗透的前处理7 8 1 。m m a r c u c c i 等阳1 利用砂滤+ 超滤工艺分别为纳滤和反渗 透的预处理，结果证明，砂滤+ 超滤工艺对c o d 。，的去处率为5 2 ，浊度和总悬浮 固体的去处率分别为9 2 和9 6 ，对色度的去处率很低：还发现纳滤对盐分的 去处率没有反渗透高。a r o z z i 等n 町发现，投加聚合铝可以防止陶瓷微滤膜结垢， 在反渗透前用絮凝或过滤作为预处理，处理和运行效果良好。s o j k a l e d a k o w i c a j a d w i g a 3 认为，用纳滤处理后的水质与用反渗透处理后的水质相当，只是对一 价盐类物质尤其n a c l 去处率较低。余跃等n 2 1 的研究发现，纳滤技术处理印染废 水可有效实现对印染废水的深度处理。纳滤膜对印染废水中的c o d 去处率可达 9 0 以上。 随着膜技术的发展，膜在印染废水深度处理中的应用也会越来越多。目前膜 工艺应用到实际工程中的主要障碍是：投资和运行费高，易发生堵塞，需要高水 平的预处理和定期的化学清洗，还存在浓缩物的处理问题，如何选择合适的膜技 术取决于工艺的技术分析。 ( 3 ) 絮凝法 印染废水的絮凝技术，投资费用低，设备占地少，处理量大，是一种被普 遍采用的脱色技术。某印染厂采用混凝脱色一悬浮曝气牛物滤池工艺处理主要含 活性染料的废水，原水c o d s s 的平均质量浓度分别为2 9 6 、2 8 5m g l ，平均 色度为5 5 0 倍，处理后 l 水水质相戍各项指标分别为4 0 、2 0m g l 和l o 倍，其 去除率分别为8 7 、9 2 和9 8 3 。 住印染废水中使梢的絮凝剂很多，火致t ，j 分为无机絮凝剂、有机絮凝剂和微 生物絮凝剂乏类，其中，订机絮凝剂还分为天然订机高分了絮凝剂、合成仃机高 6 第一翠绪论 分子絮凝剂。由于印染废水水质比较复杂，无机单盐絮凝剂在水解絮凝过程中， 未能完成具有优势絮凝效果的形态，投药量大，絮凝效果差；无机商分了絮凝剂可 以较好地玄除废水中大部分悬浮态染料，但对。j i 水溶性染料巾分子母小、不容易 形成胶体的废水则难以处珲；有机高分子絮凝剂对于水溶性染料等废水具有很好 的脱色性能，但单独使用效果差，而 i 易于产生柏毒物质：冈此，开发研制价廉、 无毒、岛效的新犁有机絮凝剂，已成为目前絮凝法的主要研究方向之一。 复合絮凝剂则能同时发挥几种絮凝剂的优点，使絮凝法用1 j 二印染废水处理既 经济，又适用。如将有机絮凝剂与无机絮凝剂复配使用，充分发挥有机高分子絮凝 剂的吸咐架桥性能和尤机絮凝剂的电性中和能力，可以使处理出水达到较好的效 果。此外，淀粉衍生物、木质素衍生物、羧甲基壳聚糖等引犬然高分子具有无毒、 原料广、价廉和口j 生物降解等优点，也得到科研工作者的高度蕈视。另外，微生 物絮凝荆足利用牛物技术，从微牛物体或其分泌物提取、纯化而获得的一种安金、 高效，且能自然降解的新型水处理剂。与普通的絮凝剂相比，有吲液易于分离，沉 淀少，适用性，“等优点，冈此微生物絮凝剂的研究形成为当今世界絮凝剂疗i 翮研 究的蕈要课题。总之，商效、无毒、无害的环境友好性絮凝即将礼印染废水处 理中存“阔的应用d ，j 景。 絮凝法虽然是含染料废水处理的常用力法，但刈于计：多可溶性好的染料，处 理效_ 果往往不他。冈此，复合絮凝泄：将成为工、l k 废水处理上艺研究的土要内容和 发展方向。根据实际水要求，采用适的预处理和后处理手段，发挥絮凝1 ：岂与 j 它t 岂的协t 作的优势，以达综合治理的目的，这刈了i 提高印染废水的处理 效果，降低处理成本具订极其重要的意义。 然而，用絮凝法进行废水脱色依然存在以下几个方面的问题：产生大量的淤 泥：由于废水水质变化大，每批废水脱色d 订均需要进行预试验，以确定最佳条件， 提高了成本，又费时。过量的阳离子絮凝剂会在废水中产生人量氮的化合物，它 们对鱼类有毒且难以乍物降解和硝酸化抑制，絮凝剂过量也可能导! 致沉淀重辫溶 解。脱色效率低，不符合排放标准。冈此，实际生产r h 应根据实际 l 水要求， 采j h j 适当的颅处理和后处理手段，发挥混凝工艺j 其它工艺的协州上作的优势， 以边综合治理的口的，这刈- 挺高印染废水的处理效果，降低处理成本具有极其 重要的意义。 东o # 人学烦i ：论义f ，绒、灯芯绒e 1 j 染坡水深芟处理的研究 ( 4 ) 氧化法 氧化法是使染料分了t - 发色基的不饱和舣键被氧化断丌，形成分了量较小 的有机物或无机物，从而使染料失去发色能力的一种印染废水处理方法。氰化法 丰要有：高温深度氧化法、化学氧化法和光催化氧化降解法等。 高温深度氧化法j i 要是焚烧法。 化学氧化法是印染废水脱色处理的生要疗法，其机理是利用氧化刹将染料不 饱和的发色基团打破m 脱色。f e n t o n 试剂( f e 斗一h 。0 。) 、臭氧、氯气、次氯酸钠 等是一般采用的氧化剂。常见的有组合法和催化氧化法等。如采用混凝二氧 化氯组合法的优点在于c 1 0 ：氧化能力强，是i c 1 0 的9 倍多，且无氯气氧化法处理 废水时可能与水巾有机物结合生成氯代有机物( a o x ) m 1 。 化学氧化法能有效地玄除印染废水中的色度，但不能很好地去除废水中的 c o d ，对此有人提出了巧完全氧化的方法，即只部分氧化，使有机物通过自由基 耦合降低水溶件而絮凝去除。陈玉峰等n 7 ：通过实验发现，f e n t o n 试剂处理实际 工业印染废水，c f ) d c r 玄除率在8 0 以卜，脱色率达到9 5 ，处理费， ；i1 11 7 元m 3 ， 具有很好的实际应用价值和市场自仃景。盛翼春n 州通过研究发现，采用新型电催化 氧化对染料浓度高达0 3 9 1 的水溶性i 染料废水在2 分钟内脱色率高达9 5 以上。 同时，随着太阳能技术的发展进步，光催化氧化也越来越受到人们的重视。 夏愈虹引用纳米t j ( ) ! 粉体光催化降解印染废水，脱色率为9 6 ，c ( ) 队去除率为 8 6 ，t i 0 。催化性能比较稳定，丌j 。蓖复使川。光催化氰化技术具有工艺设备简单、 操作条件易控制、处理成本较低、氧化能力强、无：次污染等突出优点，在自机 废水处理中仃着广阔的应用f ；订景。但悬浮体系的纳米t i o ：颗粒由于粒径极为细 小，存在着难以叫收、容易巾毒、不易分散等缺点，需通过先进的负载技术或光 化学反应器，甚j 会获得更高催化效率。蚓此，纳米t i 0 1 光催化剂的负载技术 对其实现大规模实用化、商品化和工业化具有重大的实际意义，足今后t i o ! 研究 的卜要方i 句”。 总之，氧化法是种优良的印染废水脱色疗法，但也有其自身的缺憾。如果 氧化程度不足，染料分子的发色基团可能被破坏而脱色，但其中的c o d 仍未除 尽：若将染料分子充分氧化，能量、药剂量消耗可能会过人，成本人高，所以氧 化法般用于氧化絮凝或絮凝氧化t 艺。采用氧化絮凝丁艺，il 的 8 第一章绪论 是通过氧化法将水溶性染料分子变为疏水性或使阳离了染料分子转变为中性， 阴性分子，以利絮凝除去。反之，采用絮凝氧化工艺则是将氧化作为后处理 步骤，对印染废水做深度处理经进一步去除贱余色度及c o d 川。 1 3 2 生物处理法 废水的生物处理是现代生物工程的一个重要分支，主要是利用微生物生命的 代谢过程，对废水中的污染物进行转移和转化，从而使废水得到净化的处理方法。 从最早的废水处理反应器m o r i s 池问世至今，己有百余年的历史了，废水生物处 理技术从简单到复杂，从单一功能到多功能，从低效率到高效率，已成为废水处 理的主要工艺，在世界各国的水污染防治中发挥了很大作用，也在应用中经历了 不断的创新和发展。 与物理化学处理方法相比，生物处理法在去除废水中有机碳、硫、氮、磷 等污染物质方面，存在许多优越之处。首先，污染物的生化转化过程不需高温高 压，在温和的条件下经过酶催化即可高效并彻底完成，因此处理费用低廉：再者， 微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境的适应性强、易实现变异等特性， 适当地对其加以培养繁殖，特别是在某特定条件下进行驯化，就能使之很好地适 应各种工业废水；另外，通过有针对性地对菌种进行筛选、培养和驯化可以使大 多数的有机物质实现生物降解处理，因此对废水水质的适用面越来越宽。 传统的废水生物处理方法主要包括活性污泥法、生物滤池、氧化塘、厌氧 消化等，这些技术无论在设计理论还是实际运行管理方面，己有比较成熟的经验。 ( 1 ) 活性污泥法 常用的活性污泥法处理工艺有传统活性污泥法、延时曝气法、纯氧曝气法等。 e c k e n f e l d e r 妇2 1 推荐使用两段活性污泥法来处理高强度工业废水。纯氧曝气生物 处理在国外应用较多，由于氧转移效率高，混合液污泥浓度( m l s s ) 高，因此可提 高去除有机物及脱色能力。其缺点是装置复杂、运行管理复杂；若原水中混入大 量烃类物，则可能引起爆炸，而且，有机物代谓十产生的c o ：重新溶入系统，使废 水p h 值下降心副。 从生物方法本身来看，序批式活性污泥法( s b r ) 能够提供良好的微生物生长 环境，使微生物大量繁殖，被认为是处理难降解有机废水的一种有效方法心引，近 年来也有新型的s b r 反应器不断应用于难降解有机废水的处理。s b r 法处理活性 9 东。仁人学0 ； 卜论义、l ，绒、灯芯绒印染j 发水深度处理的i i j f 究 黑和活性黄废水，c o d 去除率可达9 0 ，而且效果稳定；脱色过程主要发生在兼 氧段，好氧段脱色不佳，但好氧可以使兼氧出水变得清澈透明，可令分解产物稳 定，出水水质好心引。 活性污泥法与粉末活性炭的联用( p a c t ) 被认为是处理含有难降解污染物的 工业废水的一种有效方法 2 l2 引。这一方法是将粉末活性炭直接用于活性污泥工 艺中，通常用于去除色度和不可生物降解的c o d 或t o c 、降低处理后出水的生物 毒性、或缓解对异氧微生物的抑制，它可以大幅度提高处理效果、脱色、防止污 泥膨胀及消除曝气池中的泡沫，还能减少原水的毒性。b e l k i n 啪3 曾经用p a c t 法 处理某高强度、成分复杂且有毒的化学废水，发现可去除9 3 的溶解有机碳和所 有的有毒物质，而且发现对于这种废水，活性炭具有高选择性，主要吸附有毒物 质而不是t o c ，认为原因可能是有毒物质具有较高的疏水性质。另外美国己广泛 使用p a c + s b r 法处理工业废水。国内也有废水厂采用该方法，但实际运行经济成 本较高，不宣大面积推广。 ( 2 ) 生物膜法 生物膜法包括生物滤池法( 又称生物滴滤法) 、生物转盘法及生物接触氧化 法( 浸没式滤池法) 。 塔式生物滤池，优点是结构紧凑，布局合理，管理方便，动力消耗小，运 行费用低。但是由于废水在其中接触时间较短，去除率较低，适宜作为预处理装 置，对污染程度较低的废水，也可作为主要处理装置。 生物转盘，优点足操作简便，运行管理方便，动力消耗较小，处理成本较 低，废水停留时间可根据不同的级数进行控制，处理效果较稳定，但占地面积大， 基建投资较高，耐废水水质变化的缓冲能力差。设计时要按原水的b o d 高值来计 算转盘的b o d 面积负荷。较适宜处理废水量不太大的染色废水。 生物接触氧化法具有如下优点： 填料比表面积大，提供了巨大的生物栖息空间，使大量的生物得以附着 生长，可形成稳定性较好的高密度生态体系，挂膜周期相对缩短，在处理相同水 量的情况下，水力停留时间短，所需设备体积小，场地占用面积小。 污泥浓度高，系统耐冲击负荷能力强。在般情况下，生物接触氧化法的 容积负荷为3 1 0 k g b o d j m 3 d ，是普通活性污泥法的3 5 倍，它的c o d 去除率 1 0 第一节绪论 为传统生物法的2 3 倍啪1 。 污泥产量少，在操作过程中一般不会产生污泥膨胀，不需采用污泥回流 装置。 氧利用率高，动力消耗低。生物接触氧化法对氧的利用率比活性污泥法高 3 8 倍，动力消耗比活性污泥法减少2 0 3 0 。“。 操作简单，维护方便，可间歇运行，运行费用低，综合能耗低。 近些年，随着水解工艺的发展，生物接触氧化法得到了更为广泛的应用，由 于水解段可将一些难降解的大分子物质转化为可降解的小分子物质，从而大大提 高废水的可生化性，减轻后续好氧段的负担，对难降解废水的处理具有得天独厚 的优势口引。目前，厌氧水解一生物接触氧化工艺已成功应用于印染废水的处理。 ( 3 ) 废水生物处理新技术 随着印染工业的发展，人们生产和使用有机物的种类和数量不断增加，所 需要处理的印染有机废水量日益增多，性质同益复杂。这就迫使人们不断地研究 开发新的废水生物处理技术，并对现有设施加以改造，以满足水质变化所带来的 新要求。另外，随着水资源的日益紧张和人们环境意识的提高，对排水水质的要 求越来越高，寻求能够高效去除所谓生物难降解物质和氮磷等营养物质的方法己 经成为近年来废水生物处理研究的重点。而且，传统的生化反应器在传质效率、 操作管理、能源消耗等诸多方