纺织印染厂印染综合脏水解决方式研究,印染论文

发布时间：2015-02-02 17:24

第一章 绪论

1.1 我国纺织印染产业发展现状
纺织印染产业作为我国重要的民生产业与国际竞争优势产业之一，在促进市场经济发展、提高就业率、促进和谐社会发展等方面发挥极其重要作用[1]。“十一五”期间，纺织产业在积极应对国际金融危机所带来的冲击取得了丰硕的成就。2010年，全国规模以上的纺织企业工业生产总值达47650亿元，年均增长18.2%，创造利润总额2875亿元，年均增长27.7%[1]。印染产业虽然受到国际金融危机的影响，但在“十一五”期间仍逐年保持一定的增长速度，规模逐渐扩大，至2010年，印染产业规模以上总利润约为126.78亿元[2]。节能减排是纺织印染产业“十一五”的重点任务之一，印染产业在节能、节水及污染物控制方面取得一定成效，2005年至2010年，染布用水中新鲜水用水量节省了37%，从4吨/百米下降到2.5吨/百米，生产回用水水量从7%提高到15%，染布综合能耗下降15%[1]。尽管纺织印染产业在节能减排上投入了大量人力物力，然而由于印染产业具有能耗大、耗水量大、废水排放量大等特点，随着社会经济的不断发展，水资源消耗量和废水排放量仍然高企，，印染废水占全国工业废水排放总量仍持续增加，已成为我国的重点污染源之一[3]。
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1.2 印染废水特征
纺织印染产业是传统工业用水大户，用水量与排水量大。尤其是我国沿海地区，纺织印染产业随着经济与技术的发展而发展，而对环境污染造成的危害更严重。印染废水主要是指棉、毛、化纤等纺织工艺品在预处理、染色、印花和整理过程中所产生的有机物、盐类、油脂及加工过程中所添加的各种浆料、染料、助剂等的总体。由于染色阶段废水排放量大，因此印染废水水量主要来自染色阶段，而印染废水的 COD 主要来源则是预处理阶段的退浆废水[4]。印染废水还包括煮练、漂白、丝光、印花、皂洗和整理废水等。其特征可概括为以下几点[5-7]：
（1）排放水量大。纺织印染产业是典型工业废水用水大户，据不完全资料统计，其中全国印染厂每年排放废水约 6.5×108t，占纺织工业废水量 80%。
（2）色度大、有机物含量高。染色加工过程中往往会残留大量染料进入废水，导致废水色度大，印染废水的色度通常为500-1000倍，有的印染废水色度甚至高达4000倍以上。印染废水的COD通常为800~1200mg/L，碱减量废水COD可高达106mg/L。
（3）水质多变，成分复杂。印染废水中含有不同种类的染料、助剂及表面活性剂，在纺织印染生产时期亦因不同生产需求而使用不同的染料和助剂，因而不同时期印染废水呈现出成分复杂多变，水质变化大等特性。
（4）碱度高，温度变化大。纺织印染生产过程中需要加碱和盐调节pH值，因此印染废水一般呈碱性，pH值在9-11之间，有时会高达12。印染废水温度可高达30~40℃，在进入调节池前印染废水温度可达50℃以上。
（5）可生化性差。印染废水可生化性差，B/C值通常低于0.2，而印染助剂如聚乙烯醇（PVA）等是难生物降解有机物，废水所含助剂的百分比越高，可生化性越差。此外，废水中还含有大量高分子有机化合物，抑制微生物的降解速率，甚至对微生物具有毒性作用，因此往往需要经过混凝预处理后再进行后续的生物处理，但污泥量较大，也容易造成二次污染。
鉴于印染废水的上述特征，印染废水的处理已受到国家重点关注，是国内公认的难处理有机废水之一。一般对于印染废水的处理主要以混凝、厌氧、好氧等方法串联的处理工艺，对于色度高的废水则通过次氯酸钠氧化脱色。常规处理工艺不仅药剂成本高，且产生大量的物化污泥，存在二次污染的风险。
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第二章 工艺技术路线及试验材料与方法

2.1 现有处理系统问题分析及中试工艺技术路线
2.1.1 试验水质
本课题研究的废水来自广州市番禺区某纺织印染有限公司现有调节池内的印染综合废水，如表 2-1 所示。该企业内配套有专门的生产设备，集合针织、染色、印花及整理的综合生产线，年产量约 8700 公斤，因此随之产生的废水量巨大，且废水成分复杂。在中试试验期间法发现，该废水在不同时段水质会发生变化，水质波动较大，具体表现为进水 COD 及色度等水质指标的变化，但总体具有以下特点：（1）可生化性较差，B/C值小于 0.3；（2）固体悬浮物含量较高；（3）硫酸盐含量较高；（4）色度较高，且色度变化较大。

2.1.2 现有处理系统的问题及分析
目前该纺织印染有限公司共有 4 套印染综合废水处理系统，均采用“混凝沉淀-水解酸化-脱色（漂水）-砂滤”废水处理工艺，图 2-1 为现有系统的工艺流程，其设计规模均为 15000t/d。该系统实际处理水量约 50%，进水 COD 在 700-1500mg/L，通过该系统处理能将 COD 降至 110~180mg/L 左右，随着印染纺织工艺逐渐完善，废水的水质及成分发生变化，且随着新标准的推出，原有系统难以保证出水稳定达标，经过调研分析，该系统主要存在以下问题：
（1）废水水质波动较大，现有处理系统无法保证其出水稳定达标；
（2）现有处理系统水解酸化单元对废水的生化性改善不大，基本不能去除废水的色度；
（3）废水中含有较多的固体悬浮颗粒物，若先采用混凝沉淀器污泥产量较大，易造成二次污染，且药剂投加量也较大，成本较高；
（4）采用漂水进行脱色，脱色效果相对较差，且在废水处理中漂水脱色需投加大量的漂水，导致出水中含有的游离氯较高，对生态与环境亦造成破坏，且漂水脱色易与水中有机物反应生成致癌物质三卤甲烷 THMs。

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2.2 试验材料
本课题的研究是依赖于小试试验与中试试验的水质检测结果，综合考虑中试系统的可行性，探索该中试系统在处理试验废水的具体影响因素及最优运行参数。具体常规水质分析的主要仪器，如表2-4所示。小试试验药剂均采用分析纯及化学纯，中试常规处理系统中混凝沉淀单元混凝剂的选取需由小试试验决定，而中试试验常规处理系统及深度处理系统中所用到的药剂均为工业级如表2-5
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第三章 兼氧接触氧化工艺对印染综合废水预处理研究...................................25
3.1 兼氧接触氧化工艺的启动..................................................26
3.1.1 兼氧接触氧化工艺的启动方法.......................................26
3.1.2 启动期间预处理单元的 pH 值变化情况.........................................27
3.1.3 启动期间预处理单元对 CODcr去除情况 ....................................29
3.1.4 启动期间兼氧预处理单元对试验废水的处理情况.......................................30
3.1.5 兼氧预处理单元挂膜情况.............................................31
3.2 兼氧接触氧化工艺对废水的预处理.........................................32
3.2.1 兼氧接触氧化预处理单元对废水 COD 的去除效果..........................................32
3.2.2 兼氧接触氧化预处理单元对硫酸根与硫化物的去除.........................................34
3.3 本章小结.............................................35
第四章 混凝-接触好氧工艺对印染综合废水的处理研究........................................37
4.1 接触好氧工艺的启动方法.........................................37
4.1.1 接触好氧工艺的启动............................................37
4.1.2 启动期间接触好氧单元 pH 值变化情况............................................38
4.1.3 启动期间接触好氧对废水 COD 的去除情况................................39
4.2 混凝处理工艺研究...............................................40
4.2.1 混凝工艺机理................................................40
4.2.2 试验混凝剂的概述............................................41
4.2.3 混凝处理试验.......................................42
4.2.4 混凝剂组合处理试验.........................................45
4.3 混凝-接触好氧工艺对废水的处理研究..............................................46
4.3.1 混凝-接触好氧工艺对废水 COD 的去除效果..................................46
4.3.2 混凝-接触好氧工艺对氨氮的去除情况.......................................48
4.3.3 混凝-接触好氧工艺对色度及 SS 的去除情况.....................................................49
4.4 本章小结.............................................50
第五章 两级臭氧曝气生物滤池的深度处理研究......................................51
5.1 曝气生物滤池的挂膜与启动.........................................51
5.1.1 曝气生物滤池的挂膜与启动方法...............................................51
5.1.2 启动期间对废水 COD 的去除效果....................................52
5.2 两级臭氧曝气生物滤池对印染废水的深度处理研究.........................................54
5.2.1 臭氧投加总量对试验废水的处理效果影响...............................................54
5.2.2 臭氧投加量方式对试验废水的处理效果影响....................................55
5.2.3 水力停留时间对试验废水的处理效果影响............................................56
5.2.4 气源对两级臭氧曝气生物滤池的耗能影响.................................58
5.3 本章小结......................................59

第六章 中试系统稳定运行情况

6.1 中试系统稳定运行数据
6.1.1 中试系统稳定运行期间 COD 处理情况
本中试分为常规处理系统与深度处理系统，常规处理系统采用“兼氧接触/混凝沉淀/接触好氧”组合工艺，深度处理系统采用“两级臭氧曝气生物滤池”组合工艺，设计流量为 20t/d，最终常规处理系统日处理量达到 22t/d，深度处理系统日处理量为 19.2t/d。
如图 5-8 为中试系统稳定运行期间对 COD 的去除情况，由图可知，进水 COD 波动较大，波动范围为 550~1100mg/L 之间，经常规处理后出水为 150~200mg/L，经两级O3-BAF 处理后吹水基本稳定在 40mg/L，证明本中试系统适用于处理该纺织印染企业印染综合废水。

6.1.2 中试系统稳定运行期间色度处理情况
本中试系统对色度有很好的去除效果，由于臭氧具有较强的脱色作用，在满足进水负荷的前提下，系统出水色度能保证在 40 倍以内。本次试验废水色度变化较大，在稳定运行期间，废水色度变化范围为 500~750 倍，经常规处理后出水色度维持在 150~300倍，两级臭氧曝气生物滤池组合工艺对色度的去除效果明显，出水色泽清亮透明，出水色度可以稳定维持在 40倍以内。
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结论与展望

1. 结论
随着新标准《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012）的提出，大部分纺织印染企业都存在着废水治理难以达标的问题，本中试采用“兼氧接触-混凝沉淀-接触好氧”组合工艺为常规处理系统，“两级臭氧曝气生物滤池”组合工艺为深度处理系统，对广东某纺织印染企业印染综合废水进行处理。
中试系统采用兼氧接触氧化为预处理系统，该系统微曝气可促进废水的扰动，强化废水与污泥间的传质能力，有效去除废水中的污染物质。通过在接触好氧单元设置混凝沉淀，既可以降低接触好氧单元进水负荷，同时还能调节废水的 pH，保证后续生物处理系统的 pH 环境。本中试采用两级臭氧曝气生物滤池作为深度处理系统，利用臭氧的强氧化性与好氧微生物的生物降解能力，将废水中剩余的难降解有机物彻底氧化为可生化小分子有机物，通过生物降解进一步脱除。该中试系统适用于处理印染综合废水，满足新标准提出的污染物排放限值一级标准，缓解纺织印染企业废水处理压力。本课题对中试系统常规处理段及深度处理段各单元的工艺参数进行分析研究，其结论如下：
（1）兼氧接触氧化单元作为预处理系统，通过调节曝气量实现系统内部的微曝气环境，兼氧接触氧化法抗冲击负荷能力较强，对 COD、色度、SS 均有良好的去除效果。启动期间以兼氧微曝气方式运行，系统出水COD约400mg/L，COD去除率最高为65.9%，出水 SS 为 50~105mg/L，去除率为 93.3%，远优于厌氧水解酸化方式。水力停留时间及容积负荷是影响兼氧预处理系统去除有机物的重要因素，最佳水力停留时间为 10.36h，COD 平均去除率为 50%~60%。兼氧接触氧化单元不易滋生硫酸盐还原菌，溶解氧在0.1~0.3mg/L 有效抑制硫化物浓度的增加。
（2）本试验废水可生化性较差，仅接触好氧单元处理后出水难以满足深度处理进水水质要求，本试验采用混凝-接触好氧组合工艺，在接触好氧单元前增设混凝沉淀单元，经组合后接触好氧单元出水水质得到保证，出水COD低于200mg/L，混凝-接触好氧组合工艺能有效去除污染物，适合作为本中试二级处理工艺。本试验通过混凝处理试验选取合适的混凝剂，通过试验对比PAC、FeSO4·7H2O、高效絮凝剂及净水剂对COD的处理效果，综合考虑处理效果与药剂成本，选取FeSO4·7H2O为合适的混凝剂，投加量为0.5~0.8g/L。通过混凝剂组合试验，最终选取FeSO4·7H2O和H2O2的组合为本中试的混凝剂，投加量分别为0.5g/L、0.22g/L。水力停留时间大于9.81h，混凝-接触好氧组合工艺处理效果逐渐稳定，进水负荷由1119gCOD/(m3·d)逐渐下降到580gCOD/(m3·d)，出水COD仍能稳定维持在150~180mg/L，COD去除率为50%~60%，该工艺最佳水力停留时间为9.81h。混凝-接触好氧单元对NH3-N去除具有显著的效果，NH3-N去除率均大于60%，最高时为90.8%。混凝-接触好氧工艺对于废水的色度去除率较低，但对于废水中的SS去除效果较好，出水SS能保证在30mg/L左右。混凝-接触好氧组合工艺对兼氧接触氧化预处理出水进一步处理后，其出水水质满足深度处理进水要求。
（3）本中试采用两级 O3-BAF 组合工艺为深度处理系统，通过臭氧投加总量、臭氧投加方式、水力停留时间对深度处理系统进行优化。臭氧投加总量对两级 O3-BAF 处理效果具有很大的影响，当臭氧投加总量增加至 60mg/L 时废水中有机物的去除性能会有较大的提升。当臭氧投加总量为 60mg/L 时，出水 COD 低于 40mg/L，平均出水 COD为 30.6mg/L，平均 COD 去除率达到 81.1%。本试验深度处理系统最佳臭氧投加总量为60mg/L。臭氧投加方式会影响到臭氧投加量在两级 O3-BAF 中的分配，当臭氧投加方式较大或较小时均会对系统处理效果造成影响。臭氧投加比例为 2:1 是本中试合适的臭氧投加方式。水力停留时间是影响两级 O3-BAF 处理能力的重要因素，水力停留时间为8.33h，出水 COD 有时高于 40mg/L，水力停留时间为 6.25h，出水 COD 在 40~50mg/L。综合考虑处理能力，选取最佳水力停留时间为 6.25~8.33h。空气源与氧气源对两级O3-BAF 能耗不同，使用氧气罐作为氧气源其能耗约为空气源的 1/4，其能耗大大降低，而对废水中有机污染物的去除效果则增益较小。
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参考文献（略）

本文编号：12040