印染废水论文

《化工水质处理》 论文（设计）

题 目 《印染废水处理》 学院(部) 生物与化学工程学院 专 业 应用化学 082班 学生姓名 陈蒙蒙 学 号 3 0 8 0 4 0 5 2 2 7 指导教师 日 期 2011年11月15日

摘要：本文分析了印染废水处理的所面临的问题，以及介绍了印染废水处理方法的研究进展与动向。并指出不同印染废水处理方法的组合是印染废水处理的有效方法。

关键词：印染废水，处理方法，处理技术，研究进展。

前言： 传统的印染生产工艺都是以水为介质的反应(烧毛和机械整理除外),由于水相反应的不完全性,造成很多的负面效果。无论是练漂染色,还是印花整理,反应后都有残留在织物上的染化料等,只能通过反复洗涤才能除净。例如涤棉混纺织物的热熔染色,染后水洗1h耗水30t左右。根据粗略统计,每生产万米织物的耗水量为250～400t,因此一个年产5000万米的中型印染厂用水就达200万吨左右,相当于一个数十万人口的城市居民的生活用水。由于这些水只是反应中的介质,并不进入产品结构,所以应用后又基本上以等量的废水排放。

印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水。其排放废水量较大,每印染加工1t纺织品耗水100t~200,t其中80% ~90%成为废水,并且污染物总量也最多。排放的废水中不仅含有纤维原料本身的夹带物,还有加工过程中所用的浆料、油剂、染料和化学助剂等,导致COD变化大、PH高、色度大、有机物含量高、水温水量变化大,从而影响了废水的处理效果。总的来说,废水一般分为:①退浆废水②煮炼废水③漂白废水④丝光废水⑤染色废水⑥印花废水⑦整理工序废水。 主题：

1·印染废水处理面临的问题

印染行业是工业废水排放大户。印染废水具有水量大、有机污染物含量高、成份复杂、色度高、碱性大、水质变化大等特点，属难处理的工业废水。近年来，随着环境污染的加剧以及人们环保意识的提高，我国加大了对印染废水的治理力度，排放标准日益严格。同时，随着化纤织物的发展和印染后整理技术的进步，新型助剂、染料、整理剂等在印染行业中大量应用，难降解、有毒有机成分的含量也越来越多，对环境尤其是水环境的威胁和危害越来越大，给印染废水的处理带来了难度。因此，开发经济有效的印染废水处理技术日益成为当今环保行业关注的课题。

2、印染废水的特点是:

(1)数量庞大。印染废水的排放量很大,欧洲统计织物和排放废水的重量比是1∶150～1∶200。我国约为1∶200～1∶400。我国纺织工业废水为全国工业废水排放量的第六位,其中80%属印染废水。

(2)成分复杂。印染废水含有未反应的染料、颜料(涂料),带有浓重的色泽,还有未反应的助剂,以及反应后的生成物和织物上的脱落物。更严重的还有致癌和致畸的有机化合物,具有毒性的重金属等。

(3)变化无常。废水中的各种成分的组合、性质等,随着市场变化、季节更换、供应更迭等而呈无规律变化。

(4)治理困难。印染废水属工业废水中较难治理的一种。由于技术、经济等原因,目前大多数采用的生物—物理治理方法只能达到基本排放要求。虽然在色度上略有下降,但对有机物质只是分解成较小物质,对这些分解产物性质很难控制也很难掌握,无法保证对环境不产生危害。

(5)处理经济负荷沉重。现行处理方法占地面积大,投资多,治理费用高昂,以致生产成本居高不下。据估计,废水治理后达到二级排放标准,则治理费用基本与城市自来水价格相等。如果要达到废水回用要求,治理费用则更高,故实际运作起来相当困难。

3·印染废水处理方法及其研究进展

印染废水是以有机污染为主的成分复杂的有机废水，处理的主要对象是BOD5、不易生物降解或生物降解速度缓慢的有机物、碱度、染料色素以及少量有毒物质。其处理方法有物理处理法、化学处理法和生物处理法三种。3.1物理处理法 3.1.1吸附法

吸附法是利用吸附剂吸附印染废水中的杂质，从而净化印染废水的方法，特别适合低浓度印染废水的深度处理。吸附剂种类较多，应用最广的为活性炭。活性炭只对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能，对去除水中溶解性有机物也非常有效，但是不能去除水中的胶体疏水性染料，且再生费用高。目前，研究的重点主要为开发新的吸附剂以及对传统的吸附剂进行改良。胡文伟等[1]研究了用“流炭法”处理印染废水，Ramakrishna等[2]研究了有机膨润土和泥煤对染料的脱色作用，效果显

著。此外，王湖坤等[3]研究了吸附—氧化联合法处理印染废水，其效果比单独用活性炭处理好。 3.1.2膜分离技术

膜分离技术是利用膜的微孔进行过滤，运用膜的选择透过性，将废水中的某些物质分离出来，使水质得以净化。该技术是一种新兴的高效分离、浓缩、提纯和净化的技术，具有低能耗、操作简单、可回收有用物质等优点。膜技术主要有超滤、纳滤和反渗透。QinJian-jun等[4]运用纳米膜处理印染废水，染料的去除率达99.1%，且70%的印染废水可以得到回用。当前关于膜分离技术的研究主要集中在与其他处理技术的结合方面，形成废水深度处理及回收利用极有前途的物理化学处理新技术。RenataZylla等[5]运用膜技术—生物技术处理活性低温染料印染废水，先运用纳米膜处理废水，色度和CODCr降低90%以上，然后通过厌氧生物降解处理，CODCr的去除率平均达到50%，并且处理的水可以用来进行重复染色。 3.1.3超声波技术

该方法的原理是废水经调节池加入选定的絮凝剂后进入气波振室，在额定的振荡频率的激烈振荡下，废水中的一部分有机物被开键成为小分子，在加速水分子的热运动下，絮凝剂迅速絮凝，废水中色度、CODCr、苯胺浓度等随之下降，起到降低废水中有机物浓度的作用。目前，超声波技术在水处理上的研究已取得了较大的成果，但绝大部分的研究都还局限于实验室水平上。3.1.4高能物理法

高能物理法是一种新的水处理技术，当高能粒子束轰击水溶液时，水分子发生激发和电离，生成离子、激发分子、次级电子，这些辐射产物在向周围介质扩散前会相互作用产生反应能力极强的物质HO·自由基和H原子，与有机物质发生作用而使其分解。高能物理法处理印染废水的特点是设备占地小、有机物去除率高、操作简便。但是用来产生高能粒子的装置昂贵、技术要求高、能耗大。若要真正投入实际运行，还需进行大量的研究工作。 3.2化学处理法 3.2.1絮凝法

絮凝法是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，使印染废水净化的方法，常用的絮凝剂为铁盐、铝盐、镁盐、有机高分子和生物高分子。印染废水的处理效果主要由絮凝剂的效能决定，传统絮凝法对疏水性染料脱色效率很高，但需随着水质变化改变投料条件，对亲水性染料的脱色效果差，CODCr去除率低，生成大量的泥渣且脱水困难。目前对于该技术的研究，主要集中在选择高效的絮凝剂和有效的脱色絮凝工艺上。潘涌璋等[6]研究了絮凝—水解—接触氧化—混凝气浮工艺处理印染废水，取得了很好的效果。 3.2.2化学氧化法

化学氧化法是目前印染废水脱色较为成熟的方法，利用各种氧化剂，把染料基团的不饱和键断开，形成分子质量较小的有机物或无机物，从而使染料失去发色能力。氧化剂一般采用Fenton试剂、臭氧、氯气、次氯酸钠等。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和Fenton试剂氧化法。

臭氧氧化法不产生污泥和二次污染，而且臭氧发生器简单紧凑、占地少，容易实现自动化控制，处理成本高，不适合大流量废水的处理，且CODCr去除率低。通常很少采用单一的臭氧法处理印染废水，而是将它与生物法、混凝法等其他方法相结合，彼此互补以求达到最佳的废水处理效果。赵伟荣等[7]研究了臭氧与生化组合处理印染废水的工艺，生化—物化—O3法处理出水的色度指标可完全满足《纺织染整工业水污染物排放标准》的一级排放要求。此种方法不仅可以提高出水水质，而且可以降低臭氧消耗量。 Fenton试剂氧化处理印染废水，就是利用羟基自由基超强氧化性与有机物发生反应，实现其对难以降解物质的深度氧化。Fenton试剂通过催化分解产生羟基自由基(·OH)进攻有机物分子，并使其氧化为CO2、H2O等无机物质。传统Fenton试剂氧化法反应条件温和、设备简单、适用范围广，但是氧化能力相对较弱。刘诗燕等[8]用Fenton试剂对鲜红印染废水的处理进行了实验研究。当印染废水的浓度是20mg/L时，最佳处理条件为：温度为50℃，pH等于4.5，时间为20min，加药摩尔比(FeSO4∶H2O2)为1∶3.1，鲜红印染废水的脱色率为97.7%。随着人们对Fenton法研究的深入，近年来又把紫外光(UV)、草酸盐等引入Fenton法中，使Fenton法的氧化能力大大增强。

3.2.3电化学法

该技术是利用电解氧化、电解还原、电解絮凝或电解上浮等作用破坏分子的结构或存在状态而脱色，具有设备小、运行管理简单、CODCr去除率高和脱色好等优点。但是沉淀生成量及电极材料消耗量较大，运行费用较高。传统的电化学法可分为电絮凝法、电气浮法、电氧化法以及微电解法、电解内法等。随着电化学技术的发展，各种高效率反应器的出现会使处理成本大幅下降。

3.2.4光化学氧化法

光化学氧化法有光分解、光敏化氧化、光激发氧化和光催化氧化4种，目前研究和应用较多的是光催化氧化法。该方法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H2O相作用形成HO·，从而氧化有色污染物。该技术能有效地破坏许多结构稳定的有机污染物，几乎所有的有机物在光催化作用下可以完全氧化为CO2、H2O等简单无机物，具有节能高效、污染物降解彻底等优点。但光催化氧化方法对高浓度废水处理效果不太理想。 目前关于光催化氧化降解染料的研究主要集中在对光催化剂的研究上，其中TiO2化学性质稳定、难溶、无毒、成本低，是理想的光催化剂。近年来，TiO2催化剂的掺杂化、改性化成为研究的热点。孙剑辉等[9]用掺杂纳米TiO2对难降解废水的处理进行了研究．认为掺杂纳米TiO2可以大大提高TiO2的光催化性能。孙柳等[10]研究了镧掺杂TiO2光催化降解酸性红B的性能，降解率可达92.9%。 3.3生物法 3.3.1好氧处理法

好氧生物处理是一种在有氧条件下，以好氧微生物为主，使有机物降解的一种方法，又分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥既能分解大量的有机物质，又能去除部分色度，还可以微调pH，运转效率高且费用低，出水水质较好，适合处理有机物含量较高的印染废水；生物膜法对印染废水的脱色作用较活性污泥法高。好氧生物处理对BOD5去除效果明显，一般可达80%左右，但色度和CODCr去除率不高。 3.3.2厌氧法

厌氧法是指在无氧条件下，以厌氧微生物为主对有机物进行降解的一种方法。厌氧生物处理的目的主要不是降低CODCr，而是降低可生化性(B/C)。李亚新等[11]设计的厌氧生物滤池实验取得了较好的效果，色度去除率为60%～84%，CODCr去除率达70%～86%，且出水水质稳定。 3.3.3厌氧一好氧处理工艺

单一的好氧生物处理法只能去除废水中部分易降解的有机物，而无法解决色度问题。为了降低消耗及去除废水中较难降解的有机污染物，开发出了厌氧—好氧新型处理工艺：先由厌氧过程中的产酸阶段，去除部分较易降解的有机污染物，将较难降解的大分子有机物分解为较简单的小分子有机物，再通过好氧生物处理过程进一步去除。厌氧—好氧法具有除污染效率高、运行稳定和较强的耐冲击负荷能力等特点，相对于其他生物法具明显优势。王峰等[12]研究了微电解—厌氧—好氧组合工艺处理染料废水，处理效果好，达到工业水污染物排放一级标准(GB8978—1996)。尤隽等[13]研究了厌氧—缺氧—好氧工艺处理印染废水，处理结果也达到工业水污染物排放一级标准。 4、 废水处理工艺 4·1 工艺流程介绍

此类废水水温高,有机物含量高且生化性差,悬浮物含量一般,废水呈强碱性,须采用冷却、酸碱中和、水解酸化、混凝沉淀等预处理手段提高废水的可生化性,才能进行后续的生化处理。又因为出水水质要求高,生化池出水很难达标,还需在生化后辅以物化手段确保达标。拉链染色废水处理工艺流程

4·2 各阶段处理工艺 4·2·1 预处理工艺

预处理工艺〔2〕关系到整个系统的稳定运行和达标排放,同时也涉及到运行成本的高低,废水进行预处理后可大大改善废水水质,有利于提高后续处

理阶段的处理效果,最终达到去除污染物之目的,因此预处理工艺在印染废水处理中是必不可少的关键技术之一。

由于纺织印染工业其特有的生产过程,造成了废水排放的间断性和多变性,使排出的废水的水质及水量在一日内,甚至每班内都有很大的变化,因此要求对废水进行进行调节,均衡水质,使其能够均匀进入后续处理阶段,提高处理效果。印染废水的调节主要分为:水量调节和水质调节。

废水处理设备及构筑物都是按一定的水量标准设计的,要求均匀进水,在废水进入处理系统之前,预先调节水量,使处理系统满足设计要求。印染废水中有机污染物高、色度深、碱性和pH值变化大、水质变化剧烈,因此对废水水质进行调节是非常必要的,尤其是废水的pH值,以便满足废水生物处理的要求。实践证明,根据印染废水的水量、水质不同,调节池的停留时间也各不相同,一般为4-10个h。对于某些印染废水,为了使调节池有一定的去除效率及增加废水的均匀性,特别是当废水中含有比较多的还原性物质时,可考虑在调节池内增加预曝气装置,可有效改善废水的水质特性。

印染废水的水温比较高,高于40℃-50℃,有些甚至达到80℃以上。当水温过高时,会导致废水生化处理系统无法正常运行,直接影响污水达标排放,因此必须考虑对高温废水进行降温处理,以便达到生化处理的水温要求,保证整个处理系统的正常运行。同时,废水中的热能也是一种可再利用的资源。对废水进行降温的方法通常采用热交换的方式进行降温冷却。一般将水温控制在42℃以下,利于生物的生长,提高处理效果。冷却水可使用新鲜的工艺用水,这样就利用了一部分热能对生产工艺用水进行预热,从而,一方面降低了废水的水温,另一方面提高了生产工艺用水的水温,节约了加热新鲜工艺用水的蒸汽,达到节约生产成本的目的。 4·2·2 物化处理

对于降温后的印染废水首先采用物化投药处理,去除了大量的COD, B/C比提高十分显著,较大地改善了废水的可生化性。采用绿矾(Fe2SO4·7H2O)作为混凝沉淀剂,不仅因为绿矾的价格低廉,处理效果好,可以节省运行成本;而且绿矾的另一个极大可取之处就在于其自身的特性,因绿矾属于强酸性药剂,采用绿矾作为混凝剂后,对废水的PH值降低有显著的作用,在实际运行中,基

本无需另加药剂,即可将废水的PH值从11的降至9左右,从而节省了中和剂的消耗,这点是铝盐类混凝剂所无法比拟的。后续段鉴于对色度的要求不宜采用铁盐类混凝剂,而是采用了PAC混凝沉淀处理来确保色度的达标〔4〕。 4·2·3 生化处理

废水由重力流入生化池进行生化处理。生化池分为厌氧水解和好氧处理两段。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较多,单纯用好氧生物处理只能去除废水中的部分易降解的有机物,色度问题无法解决,且能耗较高,处理效果差。而水解酸化池的设置则是利用厌氧反应过程中的水解酸化作用〔5〕,将废水中复杂的大分子、较难降解的有机物转化为小分子较易降解的有机物,提高废水的可生物降解性,使得后续的好氧处理所需时间缩短,能耗降低。通过实际运行可知,水解池进水的布水方式特别重要,要注意布水均匀和泥水的充分接触混合而又不使水解污泥流失为宜,同时得知水解酸化可以提高印染废水的B/C比值,因此对于出水要求达到一级排放标准的工程,水解酸化池有着极其重要的作用。

好氧处理采用接触氧化法。生物接触氧化池中装有大量生物填料,通过填料上附着的好氧微生物的氧化分解作用,使废水中的有机物进一步得到降解,经生物处理后的废水与接触氧化池中脱落的生物膜一起流至二次沉淀池进行泥水分离。 4·3 工艺处理效果

由以上数据可知,印染废水的达标处理工艺设计中,必须依赖物化与生化处理工艺的组合,一个好的一级预处理工艺设计是后续二级生化工艺处理效果的保证,也是整个工艺处理达标的保障。 5、印染废水设备概述

印染废水设备是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水。印染废水水量较大，每印染加工1吨纺织品耗水100～200吨，其中80～90%成为废水。

5.1 印染废水设备的分类

①退浆废水，主要含有浆料及其分解物、纤维屑、酸、碱和酶类污染物，浊度大。用淀粉浆料时BOD、COD均高；用合成浆料时COD很高，BOD小于5mg/L。 ②煮炼废水，废水碱性很强，呈褐色，COD与BOD很高，达每升数千毫克。主要污染物为纤维中杂质与洗净剂，化学纤维煮炼废水的污染较轻； ③整理工序废水，主要含有纤维屑、树脂、甲醛、油剂和浆料，水量少。 ④丝光废水，属碱性(PH12～13)，含有纤维屑等悬浮物，BOD、COD很高。 ⑤染色废水，水质多变，有时含有使用各种染料时的有毒物质（硫化碱、吐酒石、苯胺、硫酸铜、酚等），碱性，PH有时达10以上（采用硫化、还原染料时），含有有机染料、表面活性剂等，BOD、COD高，而SS少。 ⑥印花废水，含浆料，BOD、COD高。

⑦漂白废水，去除纤维表面和内部的有色杂质，常采用各种氧化剂漂白。 H 5.2 印染废水设备工艺

印染废水设备回用工艺中，以石灰作为PH调节剂，以硫酸亚铁作为混凝剂，故出水铁含量较高，不能直接用于回用，但本项目是以物化+生化工艺为前段污水处理工艺的，特别是经过接触氧化池强化曝气，水中的二价铁均转化为三价铁，在出水中形成了氢氧化铁微絮体，这也是污水处理站出水浑浊、有色度的主要原因。

故采用膜生物流化床（MBFB）工艺，利用经过特殊处理的陶瓷膜，将膜分离系统与高负荷生物流化床工艺相结合，以获取稳定的处理水质。该工艺已在美国、日本、英国、德国、南非、澳大利亚等国家和地区的污水和废水处理领域得到推广和应用。

只要在出水中添加一定量的碱式氯化铝和PAM，就可将氢氧化铁微絮体结合成较大的絮体，通过高效过滤，即可除去污水中铁，故本项目采用AFF不对称纤维过滤器，AFF是一种集加药、微絮凝、沉淀和过滤为一体的高效过滤设备，其特点是滤速快（滤速是砂滤的10倍以上）、过滤精度高（过滤精度为5um，是一般砂滤的4倍）、反冲容易、管理方便，在本项目中，AFF主要是作为除铁和中水中悬浮物的设备。

印染废水设备经过AFF过滤的中水，COD指标仍为100mg/l左右，而且主要为可溶性COD（SCOD），直接影响中水回用价值，同时有机物对反渗透膜使用寿命影响甚大，必须通过适当的处理工艺，使其降至30mg/l以下。

经过MBFB工艺处理的出水，除电导率指标外，其水质可达到纺织印染行业车间回用水的行业要求的标准，可直接用于生产过程的水洗、皂洗和冲洗等车间，大约可达到60%的回用率。同时MBFB工艺也可作为反渗透工艺的前处理工段，MBFB可直接进入反渗透膜进行脱盐，而不必经过复杂的保安过滤和超滤工段。

5.3 印染废水设备优势

印染废水设备采用先进的中水回用处理工艺，在原有污水达标排放的基础上，进一步降低水中铁、COD浓度，一方面可直接作为回用水，用于水洗、皂洗和前段冲洗等对水质要求不高的工段；另一方面处理后的中水，可直接通过反

渗透或离子交换脱盐，免除了反渗透工艺中多级保安过滤和超滤工艺，减少了前处理费用，延长RO膜使用寿命。 6·结语

随着印染工艺的发展，新型染料和染料助剂的推广使用，印染废水的处理较过去会更为艰难。传统单一的处理方法往往将难以达到国家规定的排放标准，不同印染废水处理技术的优化组合势必会成为印染废水处理技术的研究重点。 7.参考文献

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