（纺织化学与染整工程专业论文）碱减量废水处理工艺研究[纺织化学与染整工程专业优秀论文].pdf

碱减量废水处理工艺研究 中文摘要 涤纶织物碱减量工艺是改善涤纶织物手感 悬垂性等服用性能的重要手 段之一 但在碱减量的加工过程中 有5 2 0 左右的对苯二甲酸会因水解 而残留在处理液中 我国涤纶生产加工能力巨大 据2 0 0 4 年统计 我国的涤 纶产量为1 4 3 0 万吨 若全部进行碱减量处理 将有7 1 5 万 2 8 6 万废料在残 液中进入污水系统 这些废料的存在使污水处理极其困难 若处理不当 将 会对周围的环境造成巨大的污染 本文采用源头控制的处理方法 对碱减量工艺中产生的废水进行单独处 理 处理后的低浓度碱减量废水再进入印染污水处理系统 取得了明显效果 污水的排放指标达到国家一级排放标准 采用的处理方法为 对高浓度的碱减量废水用废酸中和 使废水中的对 苯二甲酸钠生成对苯二甲酸沉淀 将沉淀物去除 可使废水中c o d 值大大 降低 这部分废水可以进行印染废水处理系统 进行常规的生化 混凝等处 理 最终使排放的废水达到g 1 3 4 2 8 7 9 2 一级排放标准 关键词 涤纶 碱减量 废水处理 作者 刘德驹 指导老师 赵建平 王震声 删摧苴泼水处锉j 艺训究 r e s e a r c ho ft r e a t m e n t t e c h n i q u e s t o a l k a l id e c r e m e n t 肋s t e 肋t e r a b s t r a c t t h e p r o c e s so f a l k a l id e c r e m e n tt ot e r y l e n ei sa ni m p o r t a n tm e a n st oi m p r o v e t h et o u c h i n gf e e l i n ga n dp e n d e n c y e t c o f t e r y l e n e b u ti nt h ep r o c e s s ag r e a td e a l o f w a s t ew a t e rw i l lb ep r o d u c e d i no u rc o u n t r y t h ey i e l do f t e r y l e n ei sh u g e t h e o u t p u ti n2 0 0 4i s1 4 3 0 0 0 0 0 t i f a l lt h et e r y l e n ei sd e c r e a s e db ya l k a l i t h e r ew i l l b e7 1 5 0 0 0 2 8 6 0 0 0 0 tw a s t em a t e r i a l si nt h er e m a i n e dl i q u i dt oc o m ei n t ot h e s e w a g es y s t e m t h e s ew a t em a t e r i a l sw i l lm a k ei tv e r yd i f f i c u l tt od e a lw i t ht h e s e w a g e i tw i l lb a d l yp o l l u t eo u re n v i r o n m e n ti f i tc a nn o t b et r e a t e dp r o p e r l y t h ep r i m a r yc o n t r o l l i n gi si n t r o d u c e di nt h i sp a p e r t h ew a s t ew a t e rp r o d u c e d i nt h ea l k a l id e c r e m e n tt ot e r y l e n ei st r e a t e db yi t s e l f t h e nt h et r e a t e dw a t e ro fl o w c o n c e n t r a t i o nc o m e si n t ot h et r e a t i n gs y s t e mo f d y e i n gw a s t ew a t e rt ob et r e a t e d a g a i n b yt h i sw a y w eg e td i s t i n c te f f e c tt h a tt h el e t t i n gi n d e x e so f w a s t ew a t e r a c c o r d w i t ht l ef n s tn a t i o n a ls t a n d a r d f o l l o w i n gi st h em e a n s t h ew a s t ew a t e ro f h i g hc o n c e n t r a t i o ni st r i m m e db y a d d i n gh 2 s 0 4s ot h a tt h ev s b e n z e n e t w a i n a r m o u r a c i d n a t r i u mi nt h ew a s t ew a t e r t u r n si n t ov s b e n z e n e t w a i n a r m o u r a c i dw h i c hi sd e p o s i t i o n a n di tw i l lg r e a t l y d e c r e a s et h ec o d i nt h ew a t e rt og e tr i do f t h ed e p o s i t i o n t h e nt h i sp a r to f w a t e r m a yc o m ei n t ot h et r e a t i n gs y s t e mo f d y e i n gw a s t e w a t e rt ob et r e a t e db yn o r m a l t r e a t m e n to f b i o c h e m i s t r ya n d m i x i n gc o a g u l a t i n g e t c a n dt h ee f f l u e n tw a t e rm e t w i t ht h ef i r s tg r a d ei ng b 4 2 8 7 9 2a tl a s t k e y w o r d s t e r y l e n e a l k a l id e c r e m e n t w a s t ew a t e r n w r i t t e nb yl i ud e j u s u p e r v i s e db yz h a oj i a n p i n g w a n gz h e n s h e n g 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独戗性声明 本人郑重声明 所提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 除文中已经注明引用的内容外 本论文不含其他个人 或集体已经发表或撰写过的研究成果 也不含为获得苏州大学或其它教育机 构的学位证书而使用过的材料 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 本人承担本声明的法律责任 研究生签名 刎选麴日期 1 i 学位论文使用授权声明 苏州大学 中国科学技术信息研究所 国家图书馆 清华大学论文合作 部 中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的复印件和 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相一致 除在保密期内的保密论文外 允许论文被查 阅和借阅 可以公布 包括刊登 论文的全部或部分内容 论文的公布 包 括刊登 授权苏州大学学位办办理 研究生签名 型l 出墨垫日i 导师签名 j 逝日 期 巫 碱减量拔水处理丁艺研究1 前占 1 前言 1 碱减量工艺 1 9 5 2 年 英国i c i 公司首先推出了聚酯织物的碱减量加工技术 自此 碱减量工艺就成为印染行业的一个重要加工工序 在2 0 世纪7 0 年代中期 日本已大量采用此项技术 我国自2 0 世纪8 0 年代末以来 也逐步采用碱减 量工艺 以期涤纶面料获得如真丝绸 样的柔软手感 悬垂性 柔和光泽和 一定的透气性 因此 碱减量工艺已成为处理涤纶纤维的重要方法之一 碱 减量工艺一方面改善了涤纶纤维的性能 另一方面却产生了高浓度 难降解 的废水 传统的印染废水处理工艺已不能适应碱减量废水的治理要求 1 9 9 1 年我国涤纶产量为1 0 1 5 万吨 占合成纤维总产量的6 4 至2 0 0 4 年我国涤 纶产量达到1 4 3 0 万吨 故碱减量废水排放量之大是难以估量的 解决涤纶碱 减量废水处理问题迫在眉睫 1 2 涤纶碱减量废水的产生 涤纶碱减量工艺 是在强碱高温作用下 聚酯 聚对苯二甲酸乙二酯 大分子中的酯基发生水解反应 断裂为热水可溶性缩聚物 对苯二甲酸和乙 二醢小分子 经水洗 热水可溶性缩聚物包括对苯二甲酸和z 酯小分子从 纤维表面析出而溶解于水中 由于外层纤维被碱腐蚀 使得纤维变细 变软 而且织物质量变轻 产生了真丝般的柔软手感和飘逸感 而纤维表面的凹凸 不平对光产生了漫反射 织物的光泽因此变的柔和 碱减量工艺过程中 减量一般在3 5 3 0 左右 即有3 5 3 0 的涤 纶水解进入水中 涤纶水解后c o d 发生量为1 0 9 k g c o d e l 唔 由此可 见 当涤纶织物的单位质量和减量率发生变化时 碱减量废水的c o d 也发 碱减量废水处理工艺研究 1 前言 生变化 例如4 0 0 9 m 涤纶布在2 0 篚j 减量率时 c o d e 的发生量为8 7 2 8 9 m 而2 0 0 9 m 涤纶布1 0 减量率时 c o d 的发生率为2 1 8 2 9 m 前者是后者的 4 倍 不同织物在不同减量率下 碱减量废水的c o d 变化是很大的 从涤纶织物上溶解剥离的聚酯成分进入水中 绝大部分以t a 的钠盐和 乙二醇 e g 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中 造成废水的t a 浓度高 c o d 升高 p h 值高 从生物处理而言 n p 含 量低 一般每万米涤纶绸减量后耗水3 0 5 0 t 1 1 1 c o d 浓度可达到数万m g l 以上 p h 甚至达到1 3 1 4 加上前处理 印花 染色 染后的整理废水 形成混合的碱减量染整废水 碱减量废水虽然水量只占混合废水的百分之几 到百分十几 但所排放的t a 一项污染物就占全部废水c o d 的4 0 0 o 7 8 目前成为纺织印染行业环保治理的难点和重点 尤其是间歇式碱减量多缸连 用后排放的废水 有机物浓度极高 碱度大 可生化性差 b o d c o d c r 0 2 其水量虽然不大 但直接排入废水处理站会使运行良好的印染废水生化处理 系统遭到破坏性冲击1 2 1 随着涤纶仿真丝产品的迅速发展 碱减量废水的污 染问题十分突出 因此 有的学者提出 3 1 碱减量废水应单独预处理 回收 t a 后再合并处理 或将综合废水先经酸析预处理 去除t a 后 再进行生化 处理 但碱减量废水单独预处理回收t a 因技术经济指标和处理规模的影响 目前国内尚未普遍采用 如何处理废水中的t a 是废水处理过程中重点关注 的问题 关系到废水处理工艺与流程的选择 1 3 碱减量废水的特征 1 3 1 碱减量废水的c o d 高 一般印染废水的c o d e 为4 0 0 1 0 0 0 m g l 而碱减量废水c o d e r 浓度在 槭拙挝拨水处埋 i 艺研究 1 前言 2 0 0 0 m g l 左右 有时甚至高达1 0 0 0 0 0 m g l 在印染厂中 由于碱减量工艺 废水和印染废水组成的混合废水 c o i b 浓度也高达2 0 0 0 3 0 0 0 m g l 以上 其中不可生物降解的溶解性c o d e 占5 1 0 t 4 j 1 3 2 碱减量废水的p h 值高 由于碱减量工艺大量使用n a o h 即使采用碱液利用率较高的连续式工 艺或采用多次套用碱液的方法 加工过程中所消耗的大量碱液还是随废水排 出 p h 值高达1 2 1 4 由于碱减量工艺废水的加入 使印染混合废水的p h 值由一般印染废水的6 1 0 上升到1 1 5 1 2 1 3 3 碱减量废水的水质水量变化大 碱减量废水水质随加工方式和工艺调节不同有很大差别 碱减量废水的 c o d e 随涤纶织物的单位重量 减量率以及碱减量工艺的不同而变化 而涤 纶织物减量率的确定又与涤纶织物本身情况以及用途有着密切关联 如纤维 的线密度 结构 纱线的线密度 捻度 织物的种类 规格 组织结构等 碱减量废水在不同织物和不同减量率下的c o d 变化很大 1 3 4 对苯二甲酸是碱减量废水的特征产物 碱减量废水中对苯二甲酸含量高 碱减量工艺废水的水量一般只占碱减 量印染混合废水的百分之几到百分之十几 但所排放的对苯二甲酸一项污染 物的c o d 就占全部混合废水的4 0 7 8 l 3 5 碱减量废水的b o d c o d 较高 对苯二甲酸在苯系化合物中是较易生物降解 废水的b o d c o d 值一般 为0 3 0 o 4 0 对苯二甲酸是一种好氧型污染物1 5 l 因此 碱减量废水可以采 用好氧生物降解 丝丝里竺查丝些三苎型型 塑壅量壅查竺墨查鲨 2 碱减量废水处理方法 2 1 化学法 目前处理碱减量废水的成熟技术在国内仍是空白 在研究该项废水的处 理时通常采用化学法 化学法去除对苯二甲酸有较好的作用 但仍存在不少 问题 2 1 1 酸析法 化学酸析法处理碱减量废水的理论依据是 碱减量废水中含有大量涤纶 水解后产生的对苯二甲酸 碱性条件下生成对苯二甲酸钠 用酸中和使p h 值 达到4 6 后 对苯二甲酸析出 去除对苯二甲酸的碱减量废水再与涤纶仿真 丝印染废水中精炼 印染等其他工艺的废水混合 综合废水的p h 值一般小 于1 1 c o d c r 不超过1 4 0 0 m g l 在此情况下采用生化法进行治理 再经物 化处理 出水即可达到国家排放标准 通常碱减量废水处理的流程为 碱减量废水一调节池一中和池一p e 过滤 器一出水与其它废水混合进一步生化和处理 处理含较高浓度t a 的废水 一般要考虑先将t a 去除 使废水的c o d c 下降 目前常见的处理方法为酸祈 一般废水的p h 值调节至2 4 t a 从废 水中析出 去除率达到7 0 9 9 c o d 的去除率达到5 0 9 0 t a 去 除率的最佳p h 和废水的水质有关 废水中t a 含量高则去除率也高 酸析反应式 c 9 0 no 采用本法可使c o d o 值降至5 0 0 m p l t a 由2 0 0 0 3 0 0 0 m g l 降至5 0m g l 出水经p r t 调节后可符合生化处理的进水要求唧 但酸析法和混凝法会消耗大量酸和混凝剂 产生的沉淀物颗粒细小 沉 淀性能差 过滤效率底 操作困难 产生的大量沉淀物增加了后续的处理费 用 5 槭饿城拔水处埋 1 艺蚪究 2 碱减盈废水处理方法 2 2 生化处理 目前研究人员通常采用物化方法与生化方法相结合的思路对碱减量废 水进行处理 生化方法通常有好氧生物处理 厌氧生物处理 活性污泥法以 及生物膜法 而尤以生物膜法较为领先 生物膜法包括生物接触氧化法 生 物转盘法 生物活性炭法 2 2 1 生化处理活性污泥法 生化处理活性污泥法是利用含有大量微生物的活性污泥 对污水中的有 机物或无机污染物进行吸收的氧化分解 从而使污水得以生物化学处理方法 简称生化法 是利用在自然界大量存在的各种微生物来分解污水中的有机物 质 在采用生化法处理污水过程中 主要是在微生物的催化作用下 依靠微生 物的新陈代谢作用使污水中的有机物质氧化 分解 最终转化为较为稳定的 无毒的无机物而被去除 实践证明 采用生化处理污水效率高 运行费用低 设备简单 是一种比 较经济 实用的方法 根据生化处理过程中起主要作用的微生物种类的不同 污水生化处理可 分为好氧生物处理和厌氧生物学处理两大类 t a 是废水的主要特征污染物 因而它的生物降解性决定了生物法处理 废水的优劣 国外在研究微生物降解苯的单或双基团取代物中 对比羧基 c o o h 酚式羟基 o h 硝基 n 0 3 氨基 醚式氧基 o 磺基 一s 0 3 h 和卤代基 x 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m t a 邻苯二甲酸 更容易降解m l 研究证明在苯环上有功能团取代的物质中易降解的顺序如 下 c o o h c h o c h i t a 可以被生物降勰 甚至作为唯一碳源被降 6 丝堕堡丝变竺型三苎竺塑 堕壁里壅垄丝型垄堕 解 单或双取代基的苯类化合物中 t a 可能是最易降解的化合物之一 单一 菌种 混合菌种和活性污泥都可以在好氧与厌氧条件下降解t a 好氧降解的 速度比厌氧降解速度快得多f 1 羽 a 好氧生物处理 好氧生物处理是在有氧的条件下 利用好氧微生物的作用处理污水中的 有机物 早期处理碱减量废水多采用好氧活性污泥 由于t a 废水水质 水量不 稳定 有机物的浓度高 p h 的变化范围大 生物不易降解的有机物较多 普 通的活性污泥运行的过程中存在污泥膨胀 抗冲击的能力弱 处理剩余污泥 的工作量大等不足m l 接触氧化法可以有效的控制丝状菌污泥膨胀 提高抗 冲击的能力 后期建设的t a 废水处理厂的好氧段大多采用此法 b 厌氧生物处理 此法是在无氧条件下 利用厌氧生物 主要是厌氧菌的作用来处理污水 中的有机物 常见的厌氧处理方法有 生流厌氧生物污泥床u a s b 因具有有效负荷大 c o d 去除效率高 反 应器结构简单和操作方便的特点 应用比较多 n l 还有回流厌氧生物滤床 a f b 复合厌氧反应器a h r 等 通过这些方法 t a 最终是可以被厌氧微生 物降解的 厌氧处理去除率比较低 一般在4 0 左右 而且启动周期长 但t a 厌氧 处理后化学结构发生了改变 可改善其生物可降解性 为好氧处理创造了条 件 提高了全流程的处理效果 有人认为 1 4 1 在中温条件下 对苯二甲酸在 浓度5 0 0 m g l 以下可用厌氧法进行处理 高浓度的对苯二甲酸不能厌氧降解 壁堡壑堕查竺型王苎型塑 壁塑里丝查竺堡查望 而在反应器中累积起来 并对厌氧系统产生抑制作用 利用厌氧过程的水解 酸化工艺处理碱减量废水时 常常被称为厌氧 在两极缺氧 好氧处理碱减量 废水的研究中 两极缺氧段中 t a 去除效率也不高 但提高了有机物的生物 可降解性 2 2 2 二次活性污泥净化法 由于此法处理水的能力大 效率高 已被广泛用于各种污水处理 二次活性污泥法具有净化效率高 占有面积少和臭味轻微的特点 但产 生的污泥量大 对水质水量的变动的变动比较敏感 缓冲能力弱 活性污泥处理污水中有机物质的过程分为两个阶段进行 即生物吸附阶 段和生物氧化阶段 2 2 3 生物膜法 a 生物滤池法 生物滤池法也是好氧生物处理方法的一种 其主要装置是生物滤池 生 物滤池中装有滤料 上面有生物膜 此方法利用生物膜对水中的有机物进行吸 附 从而达到氧化分解的目的 这是 种可靠的污水净化处理方法 难以处理 的工业废水 往往求助于生物滤池法 生物滤池的结构主要有池床式和塔式两种 b 生物转盘 生物转盘是另一种新颖的污水处理装置 又被称为浸没式生物滤池 其 工作原理与生物滤池基本相同 但是结构形式却完全不同 生物转盘处理污水 的流程包括预处理设施 初次沉淀池 生物转盘 二次沉淀池 其中无需污泥 回流 处理高浓度污水时可采用如下流程 即初次沉淀池 一阶转盘池 中 间沉淀池 二阶转盘池 二次沉淀池 处理结果 可使b o d 由3 0 0 0 4 0 0 0 m g l r 碱减量废水处理工艺研究2 饿减景j i f 水处理方法 降至1 0 m g l 生物转盘的优点是操作简便 生物膜与污水接触时间可以通过调整转盘 速加以控制 故适应污水负荷变化的能力强 缺点则在于转盘材料造价高 机 械转动部件容易损坏 投资较高 目前在国内主要是应用于处理污水量不大 且含有机物浓度高的场合 如处理印染污水等 c 生物活性炭法 在活性污泥法的曝气池中 投入化学混凝剂及活性炭 这样相当于在进 行生化处理的同时进行物化处理 活性炭可作为微生物的载体并有协助固体 沉降的作用 使b o d 及c o d 的去除率提高 从而净化水质 d 生物接触氯化法 这是兼有活性污泥法和生物滤池法特点的一种新型污水生化处理方法 以接触氧化泡代替一般的曝气池 接触沉淀池代替常用的沉淀池 该方法用气 量少 动力消耗也比较低 电耗可以比活性污染减少4 0 一5 0 是比较有前 途的一种方法 e 活性生物滤池 此法兼有生物滤池法及活性污泥法两者的优点 管理方便 效率高 其构造与生物滤池基本相同 只是在污水中混有一定数量的活性污泥 而且也有回流的活性污泥再与污水混合 并一同流入生物滤池 由于滤料上的生物膜和混合液本身含有的活性污泥都有氧化作用 故处 理效率较高 出水质量较好 b o d 的去除率可达9 0 以上 2 3 物化一生化联合处理 物化一生化联合处理工艺在我国被广泛的应用 它充分发挥了物化法回收 t a 厌氧生化适宜处理高浓度的有机废水 好氧快速降解t a 的特点 成为 o 碱碱量废水处理工艺研究2 碱减盈泼水处理方法 处理碱减量废水的主流 在物化法处理碱减量废水后 可用活性污泥法 生物塔滤 生物流化床法 氧化沟一厌氧一生物接触氧化法等进行处理 2 3 1 先物化后生化 化学酸析法或混凝法是去除碱减量废水中对苯二甲酸的常用方法 例如 在反应器 池 废水中投加三价铁盐 用酸调节p h 值在3 8 5 5 之间 然 后用搅拌器混合药剂与废水 边投加边搅拌 处理一定时间后 将沉淀的t a 去除 再进行生化处理 此法优点在于除杂率较高 但由于沉淀物颗粒细小 沉淀性能差 因此过滤效率低 同时产生的剩余污泥量大大增加 2 3 2 先生化后物化 为了减少酸的用量及剩余污泥的产生量 碱减量废水可以采用厌氧 水 解 好氧生化处理 然而无论是好氧还是厌氧加好氧 c o d c 去除率一般都 在8 0 左右 生化处理的h r t 一般1 8 2 4 h 如果再延长时间 c o d 去除 效果的提高有限 出水c 蛾 在2 0 0 m g l 左右是生化处理很难跨越的台阶 因此仅靠生化处理不能达到排放标准 必须辅助其他手段 如混凝沉淀和铁 炭反应沉淀等物理和化学方法 2 0 l 应用上流式厌氧污泥床 u a s b 一间歇活性活性污泥法 s b r 一混 凝沉淀处理工艺对碱减量印染混合废水进行试验研究 该工艺在不调节进水 p h 值进行酸析沉淀对苯二甲酸的情况下直接处理 处理效果较好 采用接触 兼氧生物法 好氧生物法 混凝工艺处理含有碱减量工艺废水的印染废水 也 取得较好的效果 2 2 j 2 3 3 物化一生化一物化 目前更多采用的处理方法是 先采用化学酸析或混凝法预处理去除废水 i n 壁茎里丝坐丝型王垄竺型 塑壁墨些查塾堡查鳖 中的大部分对苯二甲酸 然后对废水进行生物法处理 包括厌氧 兼氧 好 氧生物处理 最后应用物化法确保废水达标排放 主要的物化法有 混凝法 气浮法 铁炭反应法 2 4 固定化生物技术 韩国曾有人对涤纶碱减量废水中的乙二醇 对苯二甲酸的降解和去除进 行了研究 2 6 2 特别是采用琼脂一丙烯酰胺固定化微生物法处理碱减量废水 为碱减量废水的处理开辟了新的途径 运用环流反应器处理模拟对苯二甲酸废水 投加体积比为5 的多孔聚 亚氨酯载体 以期微生物固定化和形成缺氧微环境 当反应器c o d o 容积负 荷为6 9 5 9 l d 时 c o d 和对苯二甲酸的去除率为9 8 f 2 8 j 丝塑里些查丝型三苎型塞 塑造笙兰互茎兰塑茎墼型 3 清洁生产方案与源头控制 3 1 清洁生产 清洁生产是指原料与能源利用率最高 废物生产量和排放最低 对环境 危害最小的生产方式与过程 清洁生产的概念萌发于2 0 世纪7 0 年代初 1 9 7 4 年 美国3 m 公司提出3 p 原则 p o l l u t i o np r e v e n t i o np r i n c i p l e 污染预防原则 其基本涵义为 1 污染 物即未被利用的原料 2 污染物加上创造技术等有价值资源 1 9 8 9 年 联合 国环境规划署巴黎工业与环境中心总结各国经验 提出的清洁生产的定义是 清洁生产是指将综合预防的环境策略 持续应用予生产过程和产品中 以便 减少对人类和环境的风险 其基本涵义为 1 对生产过程与产品采取整体预 防性环境战略 以减少对人类和环境可能造成的危害 2 生产过程应节约原料 与能源 尽可能不用有毒原料 减少有害物质排放 降低其毒性 3 对产品 通 过其生命周期分析 使其从原料直至产品最终处理过程中对环境的影响尽可 能降至最至最低 4 清洁生产必须藉可行技术 改良技术等先进实用技术或改 变企业文化来达到 我国在这方面起步较晚 清洁生产是实现持续发展战略的一项重要措施 也是实行全程控制污染 的一种形式 它着眼于在工业生产过程中沽少污染物产生量 并要求污染物最 大限度资源化 据清洁生产的要求 碱减量工艺过程中 超临界二氧化碳加工技术和低 温等离子加工技术的采用是今后的发展趋势 3 1 1 超临界二氧化碳加工技术 超临界二氧化碳技术倍受青睐 它不仅无毒 无污染 不易燃烧 而且 价格便宜 具有许多奇特的性能 以前较多的应用于食品及医药工业上 近凡 1 1 馘减量废水处理工艺研究 3 清沽生产方案与源头控制 年来 超临界二氧化碳技术在高分子材料合成的加工以及纺织工业上的应用 成为科技界关注的热点 采用超临界染色是印染行业和重大突破 解决了多年难以解决的污染阔 题 具有以下有以下的优点 1 不用水 无废水污染 属于环保型的染整工艺 2 染色结束后降低压力 迅速气化 因而不需要进行染后烘干 既缩短了 工艺流程 又节省了烘燥所需的能源 3 上染速度快 匀染和透染性能好 染色的重现性极佳 4 本身无毒 无味 不燃 可重复使用 5 染料可重复利用 染色时无需添加任何分散剂 匀染剂 缓冲剂等助 剂 不仅降低了生产成本 提高染料利用率 而且还有利于环境保护 减少污 染 但是 目前采用超临界流体染色还处于小批量试验阶段 还存在着 些 需要解决的问题 一是生产设备价格高 而且是高压系统 一次投资较大 二是 相适应的染料品种不够齐全 有关染色工艺也有待于进一步研究与完善 不管 怎么说 它是环保型的技术含量较高的染色工艺 代表染整行业的发展方向 3 1 2 低温等离子加工技术 目前 纺织染整工业生产仍以湿加工为主 不但需耗用在量的水 每百米 织物耗水需2 5 3 吨 是目前环境污染的一个重要源头 随着人们环境保护 意识有加强及国际环保标准和纺织生态标准o k o t e xs t a n d a r d1 0 0 的推广 采用新技术 在生产过程的每一个环节注意生态平衡 已成为现代印染加工发 展的主流 而作为染整清洁工艺生产的新技术 等离子体技术 是干式反应 体系 气体体系处理 不但节能 面且环境污染的公害少 操用简单易控制 面 l 碱减量废水处理工艺研究 3 清洁生产方寨与源头控制 且处理仅涉及纤维的表面 不破坏纤维自身的性质 理论上可应用于各种纺织 品基质物 因此 可以说等离子体技术是一种符合环保要求的先进工艺 正越 来越受到人们的重视 3 2 源头控制 源头控制可以通过以下几点加以控制 i 用液碱代替固体碱 提高碱液品质 2 采用连续式碱减量机代替间歇式碱减量机 3 选用高效促进剂 减少涤纶织物碱减量工艺中烧碱的用量 4 碱减量液中碱减量自动测定及自动补加技术 5 涤纶织物碱减量工艺中的烧碱经过滤后再回用 根据减量率不同 提高碱减量液回用次数 壁堡堡丝垄竺些三苎型塑 堕墨量塑造 4 结果与讨论 4 1 测试方法 4 1 1c o d e 测试原理 在水样中加入已知量的重铬酸钾溶液 并在强酸介质下以银盐作催化剂 经沸腾回流后 以亚铁灵为指示剂 用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的重 铬酸钾由消耗的硫酸亚铁铵的量换算成消耗氧的质量浓度 4 1 2 试剂与药品 a 硫酸银 a 9 2 s 0 4 化学纯 b 硫酸汞 h g s 0 4 化学纯 c 硫酸 h 2 s 0 4 p 1 8 龟 n 止 d 硫酸银硫酸试剂 向l l 硫酸中加入1 0 9 硫酸银 放置1 2 天使之溶解 使用前小心摇动 混匀 e 重铬酸钾标准溶液 i 浓度为c 1 6 k 2 c r 2 0 7 0 2 5 0 m o l l 的重铬酸钾标准溶液 将 1 2 2 5 8 9 在1 0 5 干燥2 h 后的重铬酸钾溶于水中 稀释至1 0 0 0 m l i i 浓度为c 1 6 k 2 c r 2 0 7 0 0 2 5 0 m o l l 的重铬酸钾标准溶液 将 i 的溶液稀释1 0 倍而成 e 硫酸亚铁铵标准滴定溶液 i 浓度为c n h 4 2 f e s 0 4 2 6 h 2 0 o 1 0 m o l l 的硫酸亚铁铵标准滴 定溶液 溶解3 9 9 硫酸亚铁铵 n h 4 2 f e s 0 4 2 6 h 2 0 于水中 加入2 0 m l 硫酸 待其溶液冷却后稀释至1 0 0 0 m l 丝丝壁鉴查丝些 垄壁塑 竺墨皇塑笙 i i 每日临用前 必须用熏铬酸钾标准溶液 i 准确标定此溶液 i 的浓 度 取1 0 o o m l 重铬酸钾标准溶液 i 置于锥形瓶中 用水稀释至约1 0 0 m l 加入3 0 m l 硫酸 混匀 冷却后 加3 滴 约o 1 5 m l 试亚铁灵指示剂 用硫 酸亚铁铵 i 滴定溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色 即为终点 记录 下硫酸亚铁铵的消耗量 n 1 l i i i 硫酸皿铁铵标准滴定溶液浓度的计算 c n h 4 2f e s 0 4 2 6 h 2 辨t 1 0 0 0 x0 2 5 0 等 式中 v 一滴定时消耗硫酸亚铁铵溶液的毫升数 i v 浓度为c n i h 2 f e s 0 0 2 6 h 2 0 m o l o m o l l 的硫酸亚铁铵标准滴 定溶液 将 i 的溶液稀释1 0 倍 用重铬酸钾标准溶液 i i 标定 其滴定步 骤及浓度计算分别与 i i 及 i i i 类同 g 邻苯二甲酸氢钾标准溶液c k c 凰o i 2 0 8 2 4 m m 0 1 l 称取1 0 5 c 时干燥2 h 的邻苯二甲酸氢钾 h o o c c 6 i h c o o k o 4 2 5 1 9 溶于 水 并稀释至1 0 0 0 m l 混匀 以重铬酸钾为氧化剂 将邻苯二甲酸氢钾完 全氧化的c o d 值为1 1 7 6 8 氧 克 指l g 邻苯二甲酸氢钾耗氧1 1 7 6 9 故该 标准溶液的理论c o d 值为5 0 0 m g l h 1 1 0 一菲绕啉 1 1 0 p h e n a n a t h r o l i n em o n o h yd r a t e 指示剂溶液 将0 7 9 七水合硫酸亚铁 f e s 0 4 7 h 2 0 溶解在5 0 m l 水中 加入1 5 9 1 1 0 菲统啉 搅动至溶解 加水稀释至1 0 0 m l i 防爆沸玻璃珠 城减嚣坡水处理工艺研究4 舅墨 塑论 4 1 3 仪器 a 回流装置 带有2 4 号标准磨口的2 5 0 r a l 锥形瓶的全玻璃回流装置 回流冷凝管长 度为3 0 0 5 0 0 m m 若取样量在3 0 r a l 以上 可采用带5 0 0m l 锥形瓶的全玻 璃回流装置 b 加热装置 c 2 5 m l 或5 0 m l 酸式滴定管 4 2c o d 测定步骤 1 对于c o d 值小于5 0 r a g l 的水样 应采用低浓度的重铬酸钾标准 溶液 i f 氧化 加热回流以后 采用低浓度的硫酸亚铁铵标准溶液 回滴 2 该方法对未经稀释的水样其测定上限为7 0 0 m g l 超过此限时必须 经稀释后测定 3 对于污染严重的水样 可选取所需体积1 1 0 的试料和l 1 0 的试剂 放入l o 1 5 0 m m 硬质玻璃管中 摇匀后 用酒精灯加热至沸数分钟 观察溶 液是否变成蓝绿色 如呈蓝绿色 应再适当少取试料 重复以上试验 直至 溶液不变蓝绿色为止 从而确定待测水样适当的稀释倍数 4 取水样于锥形瓶中 或取适量试料加水至2 0 o m l 5 空白试验 按相同步骤以2 0 o m l 水代替试料进行空白试验 其余试剂 和水样测定相同 记录下空白滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的毫升数v 6 校核试验 按测定水样提供的方法分析2 0 o m l 邻苯二甲酸氢钾标准溶 液的c o d e 值 用以检验试剂纯度 壁坚里些查竺些 苎型塞 丝墨兰塑燕 该溶液的理论c o d c 值为5 0 0 r a g l 如果校核试验的结果大于该值的 9 6 即可认为实验步骤基本上是适宜的 否则 必须寻找失败的原因 重 复实验 使之达到要求 水样的测定 于水样中加入1 0 o r a l 重铬酸钾标准溶液 i 和几颗防爆沸 玻璃珠 摇匀 将锥形瓶接到回流装置冷凝管下端 接通冷凝水 从冷凝管上端缓慢加 入3 0 m l 硫酸银一硫酸试剂 以防止低沸点有机物的逸出 不断旋动锥形瓶使 之混合均匀 自溶液开始沸腾起回流两小时 冷却后 用2 0 3 0 m l 水自冷凝管上端冲洗冷凝管后 取下锥形瓶 再 用永稀释至 4 0 m l 左右 溶液冷却至室温后 加入3 滴l 1 0 菲绕啉指示剂溶液 用硫酸亚铁铵 标准滴定溶液滴定 溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色即为终点 记下 硫酸亚铁铵标准滴定溶液的消耗毫升数v 2 4 3 计算方法 以m g l 计量水样化学需氧量 计算公式如下 c o d r a g 协盟警型 式中 c 硫酸亚铁铵标准滴定溶液的浓度 m o l l v 一空白试验所消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液体积 m l v 2 水样测定所消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液体积 m l 8 0 0 0 一去0 2 的摩尔质量以m e t e 为单位的换算值 v 0 一水样的体积 m l 碱减量废水处理工艺研究4结果与讨论 4 4 试验结果与讨论 4 4 1 p h 值对碱减量废水c o d 值的影响 在烧杯中加入一定量的碱减量废水 在搅拌情况下加酸调节p h 值 静 置4 h 后取上层溶液 测定其c o d c 值 结果见图1 图1p h 值对碱减量废水c o d a 值的影响 由图l 可知当p h 4 8 时 p h 对酸析效果影响甚小 因为此时水中的碱 减量废液中 水解产物主要是对苯二甲酸钠 而对苯二甲酸钠只是溶解于水 中 故废水中的c o d 值较高 p h 小于4 8 时 随着p n 的下降 t a 因在 水中的溶解度急剧下降而析出 酸析c o d 去除率迅速提高 当p h 3 4 时 酸析c o d c 去出除率为9 8 1 此时可认为t a 已基本析出 这是因为碱减 量废液中的对苯二甲酸钠在该条件下转化为对苯二甲酸 而对苯二甲酸是不 溶于水的 因此析出产生沉淀 故当p h i 4 0 时 酸析c o d 去除率可达9 0 此时可看作较为经济合理的酸析p h 值 4 4 2 不同酸对碱减量废水c o d c 值的影响 在烧杯中加入一定量的碱减量废水 分别加入h c i 和h 2 s 0 4 研究不同 酸对碱减量废水中对苯二甲酸的去除效果 1 9 碱减量废水处理工艺研究 4 结果与讨论 图2 不i 司酸对碱减量废水c o d 值的影响 由图2 可知 无论是加入h c i 还是加入h 2 s 0 4 对碱减量废水中对苯二 甲酸的析出沉淀均有较好的效果 但观察沉淀物的性状发现 采用h 2 s o 处 理时 沉淀物的颗粒较小 沉淀速度较慢 而采用h c l 处理时 酸析产生的 沉淀物颗粒较大 有利于对苯二甲酸的沉降 便于回收 但考虑到碱减量废 水处理的成本 选用工业废h 2 s 0 4 可大大降低成本 故建议碱减量废水的酸 析采用h 2 s 0 4 为好 4 4 3 沉降时间对碱减量废水c o d 值的影响 将碱减量废水加酸处理后静置 在不同的时间取出上层溶液测定其 c o d 值 结果见图3 j 强 暑 t u o o u 图3 沉降时间对碱减量废水c o d 值的影响 2 0 壁堕墨壅查竺些王苎堑壅 丝墨复塑丝 实验结果表明 随着沉降时间的增加 水中絮凝的对苯二甲酸不断沉降 使上层溶液中的c o d 值不断下降 2 0 r a i n 后 絮凝物的下降速度减缓 故 在实际处理废水的过程中 可依据工作条件尽可能让经酸析处理后的碱减量 废水在沉降池中有较为充足的停留时问 这就要求根据碱减量加工排放的总 水量 设计沉降池的合理容积尽可能大一些为好 以利于酸析后絮状物的沉 淀 从而减少后处理加工过程中的负担 4 4 4 配套高效混凝剂的处理效果 化学混凝沉淀法的关键是混凝剂的选择 目前国内外都在努力探索 研 究开发高效 价廉 多功能 无二次污染的新型絮凝剂 并都希望能适应变 化的多种印染废水 以达高效 快捷地除去废水中色度和c o d 值 进而实 现印染加工行业废水的彻底治理 水资源的重复利用 随着水资源的日益匮 乏 人类对环保意识的不断加强 印染废水实现部分或全部回用 必将或已 经提到各国人民的议事日程上 本项目从高效 短流程 运行成本低 投资 省出发 研究印染废水回用技术 具有较强的实际应用意义和竞争性 同时与国外发达国家相比 我国印染废水治理技术较为落后 治理率较 低 仍有相当部分中小型企业 尤其乡镇企业废水不能达标 造成了或正在 造成在量水域污染 因此 为配合本项目研究的实施 用以彻底治理印染废 水 实现废水回收利用 项目组还自行研究复配了高效脱色絮凝剂s d 1 s d 1 主要的技术创新之处在于 a 本研究的絮凝剂及配套助凝剂 其创新之处在于研制的多元复合无机高分 子 及天然高分子物经化学改性或将低分子物聚合后 其大分子链带上的特 种活性基团对废水中染料适用性广 并对其它有机物作用强 对p h 值敏感 小 在去除废水色度的同时 可有效降低废水c o d c 值 2 l 壁壅璧堡查竺墨王茎堕壅 堕墨兰塑丝 b s d l 可对变化的多种印染废水实行短流程净化工艺 并实现多种印染废水 的回去收利用 其投资省 运行成本低 经济效益明显 c 通过对印染废水处理回用主要环节实行电脑在线索p h c o d 的监浏和 p h 的自动控制 以及自动加药系统 实现印染废水净化处理回用闭路循环 化 自动化 智能化 4 4 4 1s d 1 絮凝剂与常见絮凝剂的性能比较 取经酸析后的碱减量废水 采用不同的常见市售絮凝剂进行比较实验 结果见表1 表l 不同混凝剂的处理效果对比表 由表l 可知 在相同用量的条件下 s d 1 的絮凝效果明显要好于常见的 絮凝剂 其效果基本与p c m 接近 4 4 4 2p h 值对s d o l 絮凝剂处理效果的影响 p h 值不同使混凝剂水解的产物形态不一样 混凝效果也不同 在混凝过 程中 有一个相对的最佳期p h 值 能使混凝反应最快 絮体溶解度最小 取2 0 0 m l 水样6 份 分别调节p h 值为8 0 9 0 1 0 1 l 1 2 1 3 然后分 别加入s d l 混凝剂o 5 m l 沉降1 0 m i n 取上层清液测定c o d 值 试验结果 见图4 碱减量废水处理工艺研究 4 结果与讨论 一8 0 引 篮 誉s 卜 0 u 5 0 卜 尹 南 呻 1 r 喃 由图4 可见 s d i 絮凝剂在p h 为1 1 1 2 时达到最佳絮凝效果 该p h 范围正好与碱减量处理液与印染废水混合后的污水p h 相近 不需另外加酸 调节p h 值 具有方便可行的特点 取2 0 0 m l 水样份 调节p h 值为1 0 分别加入s d 1 絮凝剂0 3 m l 0 4 m l 图5 原水样c o d 值为1 8 9 0 r a g l 1 摹 一 静 篮 求 凸 0 u 混凝剂加入量 m l 图5s d 1 絮凝剂加入量对c o d 去除率的影响 从试验中可以看出 随混凝剂加入量增加 c o d 去除率也随之提高 但超过0 5 m l 之后 c o d e 去除率反而下降 这可能是由于过多的混凝剂使 2 3 碱减量废水处理工艺研究 4 结果与讨论 胶体趋于稳定的原因 4 4 4 4 沉淀时间对c o d 去除率的影响 取2 0 0 m l 水样5 份 调节p h 值为1 2 加入s d 一 混凝剂0 5 m l 搅拌 6 0 s 再加入s d 1 混凝剂o 2 m l 分别沉降5 1 0 1 5 2 0 2 5 m i n 取上层清 液测定c o d 值 试验结果见表2 表2 沉降时间对c o d 去除率的影响 从表2 可见 随着沉降时间的延长 c o d 的去除率不断井赢 从实验 数据得 当沉降时间达到1 0 m i n 时 c 0 d k 去除率已达到基本规定 这证明 s d 1 混凝剂具有快速吸附沉淀的功能 适合于混合废水的混凝沉淀 4 4 5 混合污水生化处理 4 4 5 1 p h 值对生化处理的影响 1 4 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 4 2 0 0 o l4 7 i 01 31 61 92 2 2 5 2 83 13 4 3 7 4 0 4 3 4 6 4 9 时间 h r 一一 一 一一一l 至垫墼生垡些墼二 塑堕旦笙些些绩5 图6 加酸和不加酸生化处理比较结果 图6 是印染一碱减量混合污水少量加酸调p h 值至l o 左右与不加酸直接 生化处理的比较结果 结果表明 不加酸中和的混合污水在生化反应上有一 一i 1曲哪 308 一 堕壅堡丝查丝型三茎型塞 堑墨量塑堡 个滞后期 但污水处理最终的残余c o d c 浓度却比加酸中和污水的残余 c o d o 浓度高出约1 0 0 r a g r l 这说明在污水中少量加酸中和有利于生化处理 酸析后的碱减量废水 由于对苯二甲酸的析出是在酸性条件下 故将其与印 染工厂其他工序的污水混合后 可以在一定程度上降低整个污水体系中的p i 值 有利于生化处理的进行 4 4 5 2 污水浓度对最终c o d c 值的影响 图7 不同c o d c r 浓度混合污水的生化处理效果比较 图7 是高c o d o 浓度混合污水与较低c o d c t 浓度混合污水的生化处理比 较试验结果 结果表明 采用好氧生化处理时 欲达到相同的处理出水水平 高浓度污水需处理较长时间 故在设计生化池时 应根据废水在不同时期的 浓度变化适当增加生化池的体积 从而