印染廢水處理工藝
2015-06-09 關鍵詞:閱讀: 次導 讀 | 印染廢水的水質復雜,污染物按來源可分為兩類:一類來自纖維原料本身的夾帶物;另一類是加工過程中所用的漿料、油劑、染料、化學助劑等。分析其廢水特點,主要為以下方面。 |
印染廢水的水質復雜,污染物按來源可分為兩類:一類來自纖維原料本身的夾帶物;另一類是加工過程中所用的漿料、油劑、染料、化學助劑等。分析其廢水特點,主要為以下方面。
(1)水量大、有機污染物含量高、色度深、堿性和pH值變化大、水質變化劇烈。因化纖織物的發展和印染后整理技術的進步,使PVA漿料、新型助劑等難以生化降解的有機物大量進入印染廢水中,增加了處理難度。
(2) 由于不同染料、不同助劑、不同織物的染整要求,所以廢水中的pH值、CODCr、BOD5、顏色等也各不相同,但其共同的特點是BOD5/CODCr值均很低,一般在20%左右,可生化性差,因此需要采取措施,使BOD5/CODCr值提高到30%左右或更高些,以利于進行生化處理。
(3) 印染廢水中的堿減量廢水,其CODCr值有的可達10萬mg/L以上,pH值≥12 ,因此必須進行預處理,把堿回收,并投加酸降低pH值,經預處理達到一定要求后,再進入調節池,與其它的印染廢水一起進行處理。
(4)印染廢水的另一個特點是色度高,有的可高達4 000倍以上。所以印染廢水處理的重要任務之一就是進行脫色處理,為此需要研究和選用高效脫色菌、高效脫色混凝劑和有利于脫色的處理工藝。
(5) 印染行業中,PVA漿料和新型助劑的使用,使難生化降解的有機物在廢水中含量大量增加。特別是PVA漿料造成的CODCr含量占印染廢水總CODCr的比例相當大,而水處理用的普通微生物對這部分CODCr很難降解。因此需要研究和篩選用來降解PVA的微生物。
此外,因生產的間斷運行,故存在著水量水質的波動;對于大量使用還原染料、硫化染料、冰染料等的廢水,其化學絮凝效果相對較差。因此處理工藝要考慮這些因素,要有一定的適應水量、水質負荷變化的能力。
1?印染廢水處理工藝方案及流程?
根據BOD5/CODCr值低的特點,有關科技人員,對如何提高BOD5/CODCr值進行了多種方法的研究,目的是提高可生化性,以利后續的生化處理;采用厭氧水解酸化池是提高BOD5/CODCr值的方法之一。?用于印染廢水處理的方法有物化法、生化法、化學法(多功能混凝劑處理法、高壓脈沖電解法)等,但多數是生化為主體的生化-物化組合法。現把近幾年來較成熟、處理效果相對較理想的幾種處理工藝作些介紹和淺析。
1.1?處理工藝一
厭氧-好氧-生物炭接觸為主的處理工藝,見圖1。
圖1?處理工藝一流程
該處理工藝是原紡織部設計院"七五"科研攻關成果。是近幾年來在印染廢水處理中采用較多,較成熟的工藝流程。這里的厭氧處理不是傳統的厭氧硝化,而是進行水解和酸化作用。目的是對印染廢水中可生化性很差的某些高分子物質和不溶性物質通過水解酸化,降解為小分子物質和可溶性物質,提高可生化性和BOD5 /CODCr值,為后續好氧生化處理創造條件。同時好氧生化處理產生的剩余污泥經沉淀池全部回流到厭氧生化段,因污泥在厭氧生化段有足夠的停留時間(8h~10h),能進行徹底的厭氧消化,使整個系統沒有剩余污泥排放,即達到自身的污泥平衡(注:僅有少量的無機泥渣會在厭氧段積累,但不必設專門的污泥處理裝置)。
厭氧池和好氧池中均安裝填料,屬生物膜法處理;生物炭池裝活性炭并供氧,兼有懸浮生長和固著生長法特點;脈沖進水的作用是對厭氧池進行攪拌。
各部分的水力停留時間一般為:
調節池:8h~12h;厭氧生化池:8h~10h
好氧生化池:6h~8h;生物炭池:1h~2h
脈沖發生器間隔時間:5min~10min。
該處理工藝系統,對于CODCr≤1000mg/L的印染廢水,處理后的出水可達到國家排放標準,如進一步深度處理則可回用。對運轉5年以上的工程觀察,運行正常,處理效果穩定,也沒有外排污泥,未發現厭氧生化池內污泥過度增長。
1.2?處理工藝二
以生化處理為主體,由厭氧水解酸化、接觸氧化、合建式氧化溝組成,處理工藝流程見圖 2。?
圖2?處理工藝二流程
圖2是二級生化處理串聯的工藝,合建式氧化溝內設沉淀池,內沉池中污泥回流到厭氧水解酸化池,既提高生物量,又使污泥硝化。此處理工藝用于有機物濃度高,以印染廢水為主的綜合工業廢水處理。如某市工業區,把2個印染廠、各1個織染廠、針織廠、地毯總廠、塑料廠、日化廠和啤酒廠的廢水集中起來,用此工藝進行處理,既節省了投資,減少占地面積,又便于管理,降低了運行費用。這8個廠的混合廢水水質見表1。
由表1可見,混合廢水濃度較高,水質波動幅度大,還承受強堿性廢水的沖擊,處理難度是較大的,這里的調節池起了很大的作用,使水均量均質化,減少了后處理的沖擊負荷。第一期工程設計處理水量為1.2萬m3/d,經運行后測定,整個系統的出水水質和去除率見表2。
從表2可見,接觸氧化池的出水,經合建式氧化溝處理,其去除率分別為:CODCr87.3%; BOD590.5%;SS 81.6%;色度63.4%。可見合建式氧化溝起到了重要的把關作用。
氧化溝在污水處理中本身就是一個獨立的自成系統的工藝,在城市污水和工業廢水處理中都有應用,有資料報道,采用單一的氧化溝系統處理印染廢水(Q=2500m3/d,BOD5≤1200mg/L,CODCr≤?1500mg/L,?pH=11~13),處理后出水水質達到BOD5≤30mg/L,CODCr≤100mg/L,SS≤70mg/L,pH=6~9。其處理工藝系統為加酸中和后采用Ⅰ、Ⅱ級氧化溝(均設內沉池)串聯。可見該處理工藝流程是偏安全的。
1.3?處理工藝三
為生化、物化相結合的工藝,其流程見圖3。?
圖3?處理工藝三流程
主要染料為硫化、涂料、凡士林、活性及化學助劑。處理水量為100m3/d(漂煉60m3/d,染色40m3/d),水質為:pH=10~12,CODCr=1000mg/ L,BOD5=200mg/L~300mg/L,色度為200倍~300倍。厭氧水解酸化池內設半軟性填料、生物接觸氧化池內設SNP型新型填料。后續物化處理采用加藥反應氣浮池,采用加藥反應氣浮池的特點為:一是脫落的生物膜、懸浮物等去除率高,可達到80%~90%;二是色度去除高,可達到95%;三是氣浮池水力停留時間短,約30min左右,而沉淀池水力停留時間1 .5h~2h,故氣浮池體積小,占地面積少;四是污泥含水率低,約97%~98%,氣浮排渣可直接進行脫水處理。因此,采用氣浮池后工藝流程中出現了二個明顯的特點:一是只設污泥池,不設污泥濃縮池和污泥反應池,污泥直接進脫水機脫水處理;二是本來應采用活性污泥回流到厭氧水解酸化池,因加藥反應后的污泥失去了活性,不能回流,故工藝中采取生物接觸氧化池中以1:1回流至厭氧水解酸化池,以加強水解和酸化。但采用氣浮需要增設一套空壓機、壓力溶氣罐、回流水泵等輔助系統,操作管理相對較復雜。
?經該工藝處理后,CODCr的去除率達95%以上,實際出水水質為pH=6~9,色度<100倍,SS<100mg/L,BOD5<50mg/L,CODCr<150mg/L。因原水pH=10~12,故應首先加酸中和,工藝流程中未繪出。
1.4?處理工藝四
以生化、物化、深度處理相結合,見圖4、圖5(高濃度廢水預處理)。?
該工藝用于某市整染廠印染廢水處理,設計水量5000m3/d。主要水質指標濃度為:CODCr=1000mg/L~1500mg/L,BOD5=300mg/L~500mg/L,S2-≤35mg/L,色度≤1000倍。要求處理后出水為:CODCr≤100mg/L,BOD5≤30mg/L,色度≤50倍,S2-≤0.5mg/L。
?工藝四發表在1997年2月的某刊物上,文中無預處理工藝流程圖(圖5),混合廢水處理工藝流程也很簡單,圖4、圖5是完全按文中敘述繪出來的工藝流程全過程。其有關的幾個主要參數為:加酸中和至pH=6~9;水解酸化池水力停留時間4.3h,表面負荷率1m3/(m2•h ),設YDT彈性立體填料;一、二級生物接觸氧化池水力停留時間分別為4.8h和2.3h,氣水比分別為20∶1和15∶1,中間沉淀池上清液按1∶1回流到一級生物接觸氧化池始端;中間沉淀池表面負荷率4m3/(m2•h),二沉池表面負荷率3.0m3/(m2•h);普通快濾( 清水池設在濾地下面,有效容積95m3)流速10m/h,反沖洗強度15L/(m2•s),沖洗時間5min;生物炭池為二級串聯,前級為升流式,后級為降流式,過濾速度為3m/h,氣水比為5∶1,反沖洗強度9L/(m2•s),反沖洗時間5min,3d~5d沖洗一次;總調節池兼初沉池,水力停留時間11.5h,底部設7條排泥溝,每條溝內設1根DN300mm的穿孔排泥管,污泥排入集泥井后用AS75-4CB潛污泵抽至污泥濃縮池。
圖4?處理工藝四流程
圖5?高色度高濃度染色原液與蒸煮廢液預處理工藝流程
有關該工藝的文章在1997年2月發表以后,有一定的影響面,但本人感到有些問題需進行討論和商榷。主要有以下方面:
(1)整個工藝由高濃度、高色度廢水預處理,混合(綜合)廢水的生化、物化處理,普通快濾池及生物炭池的深度處理3個部分組成(不包括曝氣、加藥及污泥處理系統)。根據混合廢水水質和排放要求,處理工藝是否要這么復雜呢?應該說此工藝流程并不是"優化組合"。按此工藝方案必然是:一是占地面積大,二是投資多,三是運行費用 (處理成本)高,四是運行管理、操作復雜、工作量大。在達到設計要求的排放標準前提下,這四方面是衡量污廢水處理的主要指標。
(2)污泥回流到厭氧水解酸化池的主要目的是增加生物量,加速廢水中某些難降解和高分子有機物進行水解酸化,成為可降解和小分子物質,提高可生化性,因此其回流的污泥必須具有活性,而且活性越強越好。而現回流的污泥是經過加藥、反應、沉淀后的二沉池中的污泥,這就存在著兩個問題:一是回流污泥無活性,不存在增加水解酸化池的生物量;二是經加藥后的污泥中如還具有一定的剩余藥劑,則可能會對水解酸化池中微生物生長不利。因此可改為沒有加過藥劑的中間斜管沉淀池的污泥回流到水解酸化池中去,即把中沉池的1∶1上清液回流改為污泥回流。因污泥含水率接近99%,達到既增加生物量又稀釋的目的,同時污泥自行消化減少污泥量。
(3)厭氧水解酸化池采用鐘罩式脈沖澄清池的主要目的是利用脈沖發生器間隔進水,對厭氧水解酸化池進行攪拌。但脈沖澄清池很"嬌",對水量、水質、水溫等變化很敏感,耐沖擊負荷適應性差,因此目前在水處理中已很少采用。為達到攪拌水解酸化池目的,可采用工藝一的方法,在水解酸化池前設脈沖發生器。
(4)設置"普通快濾池"與"生物炭池"的目的應明確,該文中說:"該工藝是作為深度處理工藝,也是把關工藝。"一般來說,"深度處理"是指處理后的水進行回用來說的;" 把關工藝"是指前置處理的水質,還達不到設計排放標準,需要進一步處理進行"把關" 。究竟是為了"回用"還是為"把關"而設置的不十分明確,也就是說"深度處理"之前的工藝能否達到排放標準"心中無底"。因此設置了超越整個"深度處理"和超越"二級生物炭池"兩根超越管。就是說沉淀池出水達標了,則后續部分就不用了,這不是增加了投資和占地面積了嗎?作為設計應在取水樣進行適當試驗基礎上進行,不應現在這樣考慮。假如" 深度處理"是回用需要,則應根據回用水量、水質進行深度處理設計,也不是全部都進行深度處理。其實"深度處理"之前的工藝已是很復雜了,按原水水質把工藝進行適當的調整和改進,經穿孔斜管沉淀池的出水達到設計排放標準是可以做到的。
(5)在"高色度染色原液"預處理中,利用原有的"電化學處理"設備是對的,但這股廢水經斜管沉淀池后再與蒸煮廢水一起進入氣浮池,即進行二次沉淀是否必要。氣浮池的特點之一是去色度效果很好,可達到去除95%以上,"高色度染色原液"預處理的主要目的之一是去色度,同時去除懸浮物、CODCr等。因此這里斜管沉淀池可以省去,可與蒸煮水一起進入氣浮池處理,同樣可達到預處理的效果和目的。
此處理工藝還存在其它一些問題,這里不再闡述了。
1.5?處理工藝五(見圖6)
圖6?浙江省某印染廠處理工藝流程示意
圖6為浙江省某印染廠廢水處理工藝方案,處理水量250m3/d,原水水質為:CODCr≤2 300mg/L,BOD5≤450mg/L,色度≤160倍, pH≈7,水溫:70℃左右,SS>200mg/L。
處理后的排放要求為:pH:6~9,色度≤80倍,CODCr≤150mg/L,BOD5≤60mg/L,SS≤200mg/L。?
本印染廢水有以下特點:
(1)BOD5/CODCr值很低,不到20%,因此生化處理難度大,首先要設法提高BOD5/CODCr值;
(2)水溫很高(70℃),不利于物化、生化處理。因此要采取措施把水溫從70℃降到40℃以下;
(3)目前為一班制生產,廢水量集中在8h之內產生,而廢水處理設備為24h運行,故調節池要大;
(4)原有地下集水池和大、小兩組調節池及煤渣過濾的土法處理設備,要求在新的工藝處理設計中盡可能采用。
?根據上述本工藝(圖6)有以下特點:
(1)原有集水池不變,提升泵仍利用,在集水池始端設二道粗、細格柵;把原有一組容積較大的地面式調節與煤渣過濾系統全部改為調節池,并適當加高;把一組容積較小的地面式調節池與煤渣過濾系統改為污泥池、污泥濃縮與干化系統。一、二級沉淀池中污泥均以重力流進入污泥池,省去污泥提升泵。這樣原有的構筑物全部利用了。
(2)為把水溫降低下來,在調節池始端上部設置逆流式機械通風高溫冷卻塔,一是減少占地面積,二是冷卻水直接進入調節池,省去了冷卻水集水池,三是在夏季可把水溫從70℃降低到40℃左右。再經過集水池、調節池等的傳導和蒸發散熱,使水進入一級沉淀池溫度≤38 ℃,進入水解酸化池溫度≤36℃。
(3)為提高BOD5/CODCr值,工藝采用先物化(一級沉淀池)→生化→ 再物化(二級沉淀池),第一級物化處理采用加藥反應沉淀池,根據試驗及以往的經驗與分析,CODCr去除≥50%,BOD5去除約20%,使BOD5/CODCr值提高到≥0.30,有利于后續的生化處理。但加藥控制要適當,以免影響后續生化處理。
(4)在生化處理中,為增加微生物所需要的營養源,水在進入水解酸化池前投加適當的N和 P;為增加生物量,促使大分子有機物和不溶性有機物的生物降解,把生物接觸氧化池的出水(含污泥),在未加藥之前用回流泵按比例回流到水解酸化池。水解酸化池和接觸氧化池內均設彈性立體填料,以利掛膜和脫膜。
(5)一、二級沉淀池均采用豎流式沉淀池,中間設導流筒,沉淀效果好,排泥暢通,管理操作簡便,目前在小水量污、廢水處理中采用較普遍。
2?處理工藝淺析
對于不同水質的印染廢水有不同的組合處理工藝,有可能物化為主,也可能生化為主,雖然基本方法及原理大致是相同的,但優化組合很重要。現對上述較有代表性的5個工藝進行浮淺的分析。
(1)5個工藝的共同點之一是均采用了厭氧水解酸化池和好氧生化池,這是廢水處理中的主要工序和設施。在好氧生化處理之前采用厭氧水解酸化池,這是由印染廢水的水質性質決定的。
(2)5個工藝的共同點之二是均有污泥回流到水解酸化池始端。但污泥回流分兩種情況,一是后續沉淀池不采用加藥沉淀的,則用沉淀池的沉淀污泥回流;二是后續沉淀池采取加藥沉淀的,則用氧化池出來的、加藥之前的、含水率相對較高的污泥回流。除無機泥渣外,基本上可消除污泥排放,則可不設污泥干化系統和設備,節省投資及處理成本,這個共同點是可取的,設計中應予應用。
(3)高濃度的染色原液、蒸煮廢液、堿減量廢水等,應進行預處理,把有機物濃度降低后再進入總調節池,與其它廢水一起集中處理,這是至關重要的。
(4)5個處理工藝中,前4個均為先生化后物化,只有第5個處理方案為先物化后生化、再物化,這是因為第5個方案中CODCr高達2 500mg/L,BOD5/CODCr值不到20%,為了把CODCr值較大幅度地降低下來,同時提高BOD5 /CODCr值,故先采用加藥反應沉淀池,使CODCr小于1300mg/L、BOD5/CODCr值提高到>30%。但首先采用加藥、反應、混合、沉淀法需先選擇好藥劑的品種和投加量,即選用的藥劑盡可能不要對后續的微生物生長造成影響,因未沉淀去除的小顆粒懸浮物,一是無活性,二是可能帶有少量藥劑。加藥反應混合沉淀主要是去除水中的懸浮物(SS),因不少有機物附著在懸浮物上,故也同時被去除了,但是對未去除的大分子,不溶性的難分解的有機物不能變成小分子、可溶性的有機物,需進入水解酸化池進行水解酸化,否則好氧處理仍無法去除。至于采用何種型式的沉淀池也應研究,氣浮池和斜管(板)沉淀池要防止堵塞及塌掉,排泥應暢通,為安全和便于管理,小水量采用豎流式沉淀池,大水量采用輻流式沉淀池為妥。
(5)對于pH值高的廢水(如堿減量廢水)應先加酸中和;對于營養源不足的在進入水解酸化池前需投加P和N;為加速水解酸化的進行,應回流一定量的、未加過藥劑具有活性的污泥回流到水解酸化池始端。提高BOD5/CODCr值有利于生化處理的進行。一般來說,希望進入水解酸化池的BOD5/CODCr值>30%,進入氧化池的BOD5/CODCr>40%。通常情況下,只要進入水解酸化池的BOD5/CODCr>30%,則進入氧化池的BOD5/CODCr值基本上能達到≥40% ,這是因為在水解酸化池中CODCr約去除30%左右,而BOD5卻去除很少,有時不僅沒有去除,BOD5值反而會增加,常增加5%~10%,因而進入氧化池的水BOD5/CODCr>40%以上,提供了較好的可生化條件,在5個方案中均滿足了此要求。
(6)在達到設計所要求排放標準前提下,工藝處理流程盡可能簡化,進行最佳的優化組合,以節省投資,減少占地面積,降低處理成本,便于管理操作。?上述介紹的處理工藝方案及淺析供參考,不妥之處歡迎批評指正。
參考文獻
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印染污水處理的工藝選擇
用于印染廢水處理常用的工藝主要分為兩大類:(1)物化法:利用加入絮凝劑、助凝劑在特定的構筑物內進行沉淀或氣浮,去除污水中的污染物的一種化學物理處理方法。但該類方法由于加藥費用高、去除污染物不徹底、污泥量大并且難以進一步處理,會產生一定的二次污染,一般不單獨使用,僅作為生化處理的輔助工藝;(2)生化法:利用微生物的作用,使污水中有機物降解、被吸附而去除的一種處理方法。由于其降解污染物徹底,運行費用相對低,基本不產生二次污染等特點,被廣泛運用于印染污水處理中。
1. 物化工藝簡介
常用的主要有:絮凝沉淀、氣浮、吸附、過濾。
1.1絮凝沉淀:通過加入絮凝劑、助凝劑,使膠體在一定的外力擾動下相互碰撞、聚集、形成較大絮狀顆粒,使污染物被吸附去除的處理方法。常用的處理設施有:豎流沉淀池、斜管沉淀池、輻流沉淀池、平流沉淀池等。絮凝沉淀在印染廢水處理中常用,一般可去除40~50%的CODCr、60~80%的色度。
1.2氣浮:氣浮是以微小氣泡作為載體,粘附水中的雜質顆粒,使其密度小于水,然后顆粒被氣泡攜帶浮升至水面與水分離去除的方法。主要設施有:傳統溶氣氣浮、CAF渦凹氣浮、超淺層氣浮等。氣浮在印染廢水處理中常用,一般可去除40~50%的CODCr、60~80%的色度。
1.3吸附:利用固體表面的分子或原子因受力不均勻而具有多余的能量,當污染物碰撞到固體表面時,受到這些吸引而停留在固體表面的過程。常用的有:活性碳、硅藻土、樹脂吸附劑等。吸附在印染廢水處理中不常用。
1.4過濾:去除化學沉淀和生物過程未能去除的微細顆粒和膠體物質。主要有:各類濾池、各種膜材過濾器等。過濾在印染廢水處理中不常用,除非回用水的深度處理或針對某些難降解化合物的處理。
2. 生化處理技術介紹
主要分為厭氧和好氧。厭氧包括:水解酸化、UASB等;好氧主要包括:生物膜法、活性污泥法等。
2.1厭氧技術:在無氧的條件下,由兼性菌及專性厭氧菌降解有機污染物,最終產物是二氧化碳和甲烷。厭氧生物反應通常被劃分成兩個階段過程:第一階段水解酸化階段,第二階段是甲烷發酵階段。在印染廢水處理中常將厭氧控制在水解酸化階段,來降解廢水中部分污染物,同時提高廢水的可生化性。即印染廢水中常用的水解酸化工藝,一般CODCr去除率為20~40%,色度去除率可達40~70%。
2.2好氧技術:由好氧微生物降解污水中有機污染物,最終產物為水和二氧化碳。在印染廢水中常用的主要有:活性污泥法、接觸氧化法,一般CODCr去除率為55~88%。
3.印染廢水常用的生化處理工藝組合
根據我公司多年處理印染廢水經驗,總結出:“水解酸化+接觸氧化”或“水解酸化+活性污泥”是比較經濟適用的印染廢水處理技術,單獨使用厭氧或純粹只用好氧都不是很好的處理方法。尤其對:高難度、中難度處理印染廢水,如沒有水解酸化段將很難處理達標。即使較易處理的牛仔洗漂廢水,采用厭氧不僅降低處理成本,同時也減少投資,方便運行。
4. 隨著人們對環境質量要求越來越高,印染廢水排放標準業越來越嚴。
對于高、中難度處理印染廢水單獨的生化或物化處理都難以達到排放要求。根據國家印染行業廢水污染防治技術政策:印染廢水治理宜采用生物處理技術和物理化學處理技術相結合的綜合治理路線,不宜采用單一的物理化學處理單元作為穩定達標排放治理流程。這樣既保留了物化除色、前處理去除部分污染物降低生化負荷、去除生化剩余污染物的特點,又充分發揮生化處理技術可降解大量有機污染物和一定除色功效的特點。結合我公司多年治理印染廢水的工程經驗,并提出、總結了一些有針對性的印染廢水處理工藝組合。
4.1 具體的各種廢水對應處理工藝
4.1.1 梭織布的退煮漂廢水、牛仔漿紗廢水一般采用:“物化沉淀+厭氧+好氧+物化沉淀”的組合工藝。
4.1.2 絲綢印染、印花廢水一般采用:“物化沉淀+厭氧+好氧+物化沉淀”的工藝組合。
4.1.3 縫紉線、拉鏈布廢水一般采用:“物化沉淀+厭氧+好氧+物化沉淀” 的工藝組合。
4.1.4 毛線、毛絨廢水,一般采用:“厭氧+好氧+物理沉淀”的工藝組合。
4.1.5 牛仔洗漂廢水,一般采用“厭氧+好氧+物理沉淀”的組合處理工藝。
印花廢水是一種很難處理的印染廢水,特別是糊料印花工藝,因廢水中含有大量的PVA,常規的工藝組合處理很難達標。