印染废水处理

印染废水处理

化工与能源学院 化学工程与工艺二班 XXX

20100380XXX

摘 要：印染废水含有多种染料、助剂，具有水量大、有机污染物浓度高、可生化性较差、

色度高、碱性大、水质水量变化大、成分复杂等特点，对水环境危害极大。文章介绍了印染废水处理的研究背景、研究现状，并结合工厂实例深入介绍了印染废水处理工艺。

关键词：印染废水；处理方法；工艺实例

研究背景与意义

纺织工业是我国传统的支柱产业,包括纺织、印染、化纤、服装和纺织专用设备制造等5个部分。随着国民经济的快速发展,我国的印染业也进入了高速发展期,设备和技术水平明显提升,生产工艺和设备不断更新换代,印染企业尤其是民营印染企业发展十分迅速。

但是,印染行业生产过程中排放的“三废”,尤其是废水治理不当将会对环境造成严重污染。纺织印染行业是工业废水排放大户。据不完全统计,我国印染废水每天排放量为300~400万m3 [1]。印染废水含有多种染料、浆料、表面活性剂等助剂,具有水量大、有机污染物浓度高、可生化性较差、色度高且多变、碱性大、水质水量变化大、成分复杂等特点,属较难处理的工业废水之一[2]。随着印染工艺和产品结构的改变,印染废水的水质也发生了变化,印染废水的处理难度也随之加大,我们必须不断创新、改进和提高治理工艺水平,选择适用的工艺路线。

国内外研究现状

当前,国内外的印染废水多采用物化与生化相结合的处理工艺。就原理来说,生化主要用于COD,BOD的去除,物化主要用于脱色、悬浮物及不可生物降解COD的去除。

目前印染废水处理技术总的来说有如下几种。 1吸附法

吸附法就是利用吸附剂吸附印染废水中的杂质，达到净化印染废水之目的的方法。工业上常用的吸附剂有活性炭、活性硅藻土、活化媒、纤维系列、天然蒙托土、煤渣以及粉煤灰等。

活性炭具有较高的比表面积（500～600m2/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。且对可溶性染料的吸附也是有选择性的，易吸附分子量大、非极性染料。同时，由于活性炭再生困难，致使采用活性炭处理印染废水的运行成本高。

Ramakrishna等[3]采用廉价的泥炭、钢厂炉渣、膨润土和飞尘作为吸附剂处理印染废水。其研究结果表明：钢厂炉渣和飞尘对酸性染料有较好地除去效果，泥炭和膨润土对碱性染料的除去效果较好，与活性炭的吸附性能相当。而对于分散染料，上述吸附剂的吸附性能则远远优于活性炭。 2膜过滤

膜过滤就是利用膜的微孔进行过滤，将印染废水中的悬浮固体从水中分离出来，使水质得以净化。膜过滤，特别是使用纳滤膜的膜过滤被用于除去非水溶性的染料（如分散染料）十分有效，滤后水质洁净，可以回用。但该法对可溶性染料无能为力。该技术需要专用设备，投资大，滤膜的再生困难，再生率低，运行成本高。 3混凝法

混凝法是处理印染废水常用的方法之一，采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，使印染废水净化。混凝法的主要优点是工程投资少、处理量大、对疏水性染料脱色效率很高。但方法的缺点是需要随着水质的变化而改变投料条件、对亲水性染料的脱色效果差、COD去除率低。此外，生成大量的泥渣且脱水困难也影响了该 方法更广泛的应用。

由于印染废水的处理效果主要由絮凝剂的效能决定，因此目前对于该技术的研究主要集中在所选用的混凝剂上。如万鹰昕等（2003）采用聚硅氧化铝铁混凝剂(PSAFC)、黄新文等（2003）采用聚硅酸系混凝剂、马永梅（2003）采用聚合硅酸铝铁、张跃军等（2003）采用阳离子絮凝剂PDA、魏玉娟等（2002）采用新型稀土复合混凝剂处理印染废水，傅平青等（2003）采用新型混凝剂处理印染废水，都可以获得很高的COD的除去率和脱色率。 4微生物法

由于采用微生物处理印染废水有着无二次污染的优点，长期以来，一直吸引着许多科技工作者的研究兴趣。如黄江丽等（2002）采用加压生物氧化法处理印染废水，效果很好；官宝红等（2002）采用活性污泥处理印染废水；Minke等（1999）和Manu等（2003）采用厌氧性技术处理印染废水；任源等（2002）采用新型生物流化床组合工艺处理印染废，均取得了良好的效果。

以天然产物为营养物的微生物在漫长的岁月里伴随着天然产物进化、繁衍，已经十分丰富、易得，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，生物法进行处理印染废水只能除去水中的可溶性天然产物，如淀粉、浆料等，而难以除去人工合成的各种助剂和染料。 5氧化法

光氧化、湿式氧化、催化氧化等各种氧化技术在较短时间里将难降解毒性有机污染物完全无害化，不产生二次污染已成为主要研究的目标之一而逐渐受到人们的青睐。按氧化剂和氧化条件的不同，可将化学氧化法分为：臭氧氧化法、芬顿试剂氧化法、光化学氧化法、湿式空气氧化法和焚烧法。

5.1臭氧氧化法

由于废水排放标准的提高，目前国内外都很重视采用臭氧氧化法进行印染废水脱色。臭氧能将不饱和发色基团的化学键打开，生成分子量较小的物质达到脱色的目的。臭氧氧化法对活性染料、阳离子染料、酸性染料和直接染料等水溶性染料的脱色速度快、效果好，对分散染料、还原染料、硫化染料等疏水性染料的处理效果差且臭氧用量大。该法的优点是：臭氧发生器简单紧凑、占地少，容易实现自动化控制。主要缺点是处理成本高，不适合大流量废水的处理。

5.2 Fenton（芬顿）试剂氧化法

Fe2+离子与H2O2合称为Fenton试剂。在染料的脱色处理中，H2O2也是经常使用的氧化剂，H2O2单独使用时氧化能力较弱，当与Fe2+离子共存时，氧化能力增强。其脱色机理是H2O2与Fe2离子+反应产生强氧化性游离基HO·，使染料分子断键而脱色。而且由于Fe2+离子兼有混凝作用，因此Fenton试剂对废水中染料的去除是非常有效的[4]。该方法的缺点是Fe2+离子会促使H2O2分解，H2O2的氧化效率不高，而且反应需在pH为3的条件下进行，因此用该法处理印染废水还需耗费大量的酸，造成新的污染源，还会造成设备腐蚀。

5.3湿式空气氧化法

湿式空气氧化法是一种在高温、高压下通入氧气或空气使溶解或悬浮于废水中的有机物和无机还原物质在液相中被直接氧化成二氧化碳和水的高浓度高毒性印染废水处理方法。如Chu等[5]在413～573K温度、1.69MPa氧气分压的条件下，用高压反应器进行湿式空气氧化法除去COD，研究结果表明：热分解在除去COD中起着显著的作用；氧化作用除去的COD随温度的升高而增加；采用简单地湿式空气氧化法不能将印染废水中的COD完全除净。Hu等[6]的研究结果也表明：即使升高温度、延长反应时间也不能将印染废水中的COD完全除净，但加入催化剂可以将水中的COD完全除净。

5.4焚烧法

焚烧法就是将印染废水直接进行焚烧，达到消除污染物的目的。高浓度有机废水燃烧时的热值高，只需要添加少量燃料，就可以使燃烧进行下去，因此该法比较适用于高浓度有机废水处理。对于一般印染废水处理，该法运行成本太高。但如果将该法与氮肥厂的水煤气工段结合使用，则有着较强的生命力。

5.5光催化氧化法

光催化氧化法就是在光照下，多相半导体光催化剂使有机物完全被氧化，生成CO2和H2O，半导体催化剂主要有ZnO、TiO2、Fe2O3、Cu2O、CdS和ZnS等。光催化氧化是利用一种氧化物半导体发光激发产生电子/空穴对，空穴与水相作用形成HO·，从而氧化有色污染物。已有许多科研工作者采用光催化氧化处理印染废水都取得了较好的效果，处理后的水质达到或接近《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-92）规定的一级标准。但目前的研究大多以汞灯、氙灯等作光源，光催化效率都不高，且反复使用时，催化活性大大降低，这直接限制了光催化氧化法的应用。

用太阳光代替人工光源激发的光催化处理印染废水是一种发展方向。现阶段光催化氧化法的主要研究集中在如何提高光催化效率，如何使用太阳光。Wang[7]等采用喷射的方法将TiO2固化在玻璃板上，附着在滤膜上，便于使用后从印染废水中分离。其研究结果表明：附着在玻璃板上TiO2的纳米结晶和纳米孔径可显著地提高光催化降解效率。而且玻璃板上的纳米TiO2含量越高，光催化降解活性越大；与粉末状的TiO2相比，有高得多的光催化降解活性。

刘小玲等(2002)采用纳米氧化亚铜太阳光催化氧化法处理印染废水。其研究结果表明：在反应过程中不断地通入充足的氧气或提高pH值都有利于提高催化剂的催化性能；纳米Cu2O可重复使用，并保持较高的催化性能，具有很高的稳定性。 6电化学法

电化学法具有：絮凝、气浮、氧化和微电解作用。在废水处理中电絮凝、电气浮和电氧化过程往往同时进行。可溶性阳极铁或铝不断地失去电子，以Fe2+或Al3+进入溶液中形成具有较高吸附絮凝活性的Fe(OH)2或Al(OH)3等，能有效地去除染色废水中的染料胶体微粒和杂质。在电流的作用下，废水中的部分有机物可能分解为低分子有机物，还有可能直接被氧化为CO2和H2O。同时阳极产生的新生态氧可氧化破坏染料分子结构而脱色。同时，阴极上产生的新生态的氢，其还原能力很强，可与废水中的污染物起还原反应，或生成氢气。未被彻底氧化的有机物部分还可和悬浮固体颗粒被Al(OH)3吸附凝聚并在氢气和氧气带动下上浮分离，从而提高水处理效率，处理后的印染废水，达到GB4287-92规定的《纺织染整工业水污染物排放标准》一级排放标准。电解法处理效果虽然较好，但消耗能源大，不能广泛使用。 7复合法

不同的水处理技术对不同类型的污染物有着不同的处理效果，即使对于相同的污染物类型的废水，其污染物含量不同也要求使用不同的水处理技术，因此单一的一种水处理技术难以将印染废水处理彻底，往往需要采用不用的水处理技术进行搭配复合处理才能达到经济、高效的目的。已有许多不同印染废水处理技术组合处理废水的文献[46-63]报道，都取得了很好地处理效果。

工程实例

1工程概况

福建省某某印染有限公司采用的原料为纯棉或涤棉坯布，染料有直接和分散染料，助剂有烧碱、碳酸钠、双氧水、表面活性剂、工业食盐、起毛剂等。

废水为连续排放，但水量、水质变化大，无固定规律，根据福建省某某印染有限公司提供并结合同类型企业的资料，其废水水质参数如下： 废水量 800吨/天 CODcr 1767mg/l BOD5 868mg/l SS 121mg/l pH 9~12

NH3-N 15.1mg/l S2- 2.3mg/l

色度 1000倍

2印染废水的处理工艺

1工艺流程

浓碱性废水先经过格栅处理后用于水膜除尘器除尘，经消烟除尘后，可降低PH值，使系统不必加酸调整PH，并可去除约30%的CODcr，使生化系统负荷降低，以节省运行费用，保证了生化处理的PH条件。除尘水沉淀后与其它生产废水一并经粗细格栅去除较粗杂质后，进入调节池，在调节池内设置预曝气系统，可均匀水质并防止杂质沉淀，还可以调蓄水量和在一定程度上脱除废水中硫化物。调节池的水用泵提升至反应池，经加药反应后靠重力流入竖流式沉淀池进行泥水分离。底部的污泥排至污泥浓缩池，竖流式沉淀池可去除部分有机物和大幅度降低硫化物和CODcr、色度，降低PH值并提高了B/C比值，为后续生化处理创造条件。

竖流式沉淀池上清液靠重力流入水解酸化池，同时调入营养料（P），降解大分子物质，进一步提高B/C，并降低CODcr。水解酸化池出水再靠重力流至A/O接触氧化池。在A/O接触氧化池中去除大部分溶解性有机物并进行反硝化脱氮，O池末端混合液回流至A池起始端，其中A池占1/3，O池占2/3，回流量为2倍处理水量。

A/O接触氧化池出水靠重力流至气浮系统，经加药气浮后，浮泥至污泥浓缩池，出水至排放池，当需要时在排放池内投加脱色剂，达标废水就近排放。

剩余活性污泥排入污泥脱水池，污泥脱水池上清液入调节池循环处理。脱水后的干污泥妥善处理(可掺入煤中送锅炉焚烧)，防止二次污染。

2处理单元说明 (1)水解酸化

在缺氧条件下，废水中的有机物完成厌氧反应的第一阶段，将一些难生物降解的有机物分解成易生物降解的小分子有机物，降低CODcr、BOD5、SS、S2-、色度，提高废水可生化性，为后续生化处理创造良好条件。

(2)絮凝剂

废水呈碱性，含硫化物。常用的絮凝剂为PAC或PFS，助凝剂为PAM，但PAC投加量过多可能影响后续生化处理，因此本工艺选择FM复合絮凝剂。FM对染色废水的色度和CODcr的去除有显著效果，而且具有脱硫的性能。该研究为上海市科委的攻关项目，已由上海市科委组织鉴定，并实际应用。FM絮凝剂价格低、来源方便，可现场复配。当然也可使用其它合适的絮凝剂，助凝剂为PAM。

(3)生化处理

生物接触氧化是一种较新的生物膜法,是在池中安装填料,填料具有很大的比表面积,是一种生物载体,产生较大的活性污泥浓度,以提高接触氧化池的容积负荷，提高污染物的去除效率。同时具有设备简单，占地小，维护方便，操作灵活，运行费用低等特点。已广泛应用于化工、食品、制药、印染等行业的废水处理，效果显著。被国家环保局推荐为最佳环保实用技术。

3处理工艺特点

(1)浓碱废水经消烟除尘后，可降低PH值，使系统不必加酸调整PH，并可去除约30%的CODcr，使生化系统负荷降低，以节省经常费用，保证了生化处理的PH条件。

(2)加药反应沉淀，主要目的是去除部分有机物和大幅度降低硫化物、降低色度和SS，提高了B/C比值，并适当降低了PH值（PH<10），为生化创造条件。

(3)水解酸化池采用填料形式，定时曝气冲刷生物膜防止沉淀。每四小时开10分钟，可使池内基本保持无氧状态，又可达到换膜目的。

(4)A/O系统采用接触氧化方式，可减少构筑物，节省投资，耐冲击，污泥量少，主要去除大部溶解性有机物和反硝化脱氮。

(5)最终加药反应气浮系统，可进一步去除不可降解有机物、色度等使处理水达标排放。 (6)排放池的设置主要为便于监测，在需要时还可投加脱色剂。 3投资概算

1主要构筑物设计参数 序号 1 2 名称 集水井 调节预曝池 3 4 5 6 池) 7 8 9 10 机泵间 污泥干化池 污泥浓缩池 排放池 40m 30m 60 m 35 m 3322参数 10m3 材料 砖混 砖混 数量 1座 1座 减 备注 450m 3可依现场情况适当增沉淀池 水解酸化池 接触氧化池 混凝气浮(含反应80 m 450m700m40m3 3可依现场情况适当增钢砼 钢砼 钢砼 砖混 砖混 砖混 砖混 砖混 1座 减 1座 1座 1座 1座 3座 减 1座 1座 可依现场情况适当增3 3 2主要设备及投资 序号 1 2 3 4 5 名称 粗细格栅 污水泵 曝气机 搅拌机 填料 非标 Q=40,H=10 Q=10,H=5 TB/TA2—TH1 规格、型号 数量 2台 1台 3台 1台 800 m 3价格(万元) 0.2 0.4 13.6 1.8 15 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 微孔曝气 污水泵 加药设备 TK/R65 Q=70,H=10 非标(防腐) 500 1台 1台 金 额 3.0 1.6 4.6 5.3 0.3 0.8 6.8 0.85 3.2 1.6 0.6 1.3 2.7 0 0.8 55.25 部分加压溶气气浮机 非标 自动控制柜 曝气系统 预曝气系统 电缆线照明仪表 填料支架 管道阀门 非标 非标 非标 安装费（厂方安装） 运输费 小计 3其他费用 名 称 设计费 调试费(不含药剂费用) 小 计 序号 1 2 3 4处理费用

1操作管理人员工资

废水处理站24小时连续三班三运转，操作人员每班1人，共计3人。按每月工资平均500元计

3×12×500元/1658/365=0.03元/吨-水 2药剂费

混凝剂FM和助凝剂PAM组合使用,0.26元/吨-水。 3电费

0.33元/吨-水。

4处理每吨水总运行费用 0.03+0.26+0.33=0.62元

经常运行费：0.62元/吨-水。

结语

印染废水水量大,色度高,水质变化大,pH变化大,有机污染物含量高,组分复杂,而且印染行业中,PVA浆料和新型助剂的使用,使难生化降解的有机污染物在废水中含量大量增加,BOD5/COD值大幅降低。单一处理工艺均很难达到要求,需对不同处理工艺进行优化组合。因此,系统开发不同工艺的有效组合,研究高效、经济、节能的印染废水处理反应器将是印染废水处理工艺研究的主要内容和发展方向。

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