2014最新印染废水处理技术

印染废水处理技术印染废水处理技术摘要：本文主要介绍印染废水的来源与危害、水量水质特征，印染废水的物理处理技术、化学处理技术和生物处理技术以及有关印染废水处理的工程实例。关键字：印染废水；物理技术；化学处理技术；生物处理技术前言纺织印染行业是用水和排污大户，2007年我国印染废水排放量已达23~30亿t，COD排放据工业领域第四。与国外单位数量印染产品相比较，我国的耗水量比国外高约2倍，排污总量是国外产品的1.2~1.8倍[1]。印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点，属难处理工业废水。在环境日益恶化的今天，印染废水的综合治理已成为一个迫切需要解决的问题。1印染废水来源与危害1.1印染废水来源根据棉及其混纺织物印染加工工艺可知印染工业废来源有退浆废水、煮练废水、漂白废水、丝光废水、染色废水、印花废水和整理废水。印染业主要污染源包括：（1）在精炼及染色中所用的酸、碱会导致废水的PH偏向极端；（2）由于精炼及染色工序均在高温下进行，因而产生高温的废水；（3）废水的高悬浮物主要来退浆及精炼工序所产生的毛碎、纤维及杂志；（4）在退浆中所产生的淀粉、胶蜡，使废水中的BOD值提高，常用的乙酸等酸化剂也会提高BOD值；（5）废水中COD主要来自聚乙烯（PVA）等化学浆料、各种染料及颜料。印染废水的两大污染源是退浆及染色（印花）工序在整个印染工艺流程所产生的废水中占非常高的比重[2]。印染工艺各工序排放废水中的主要化学品及污染特征见表1。1.2印染废水的危害印染废水中含有纤维原料本身的夹带物以及加工过程中使用的浆料、油剂、染料和化学助剂等，具有生化需氧量高，色度深、碱性大、难生物降解、多变化的特点。废水中的染料组分，即使浓度很低，排入水体也会造成水体透光率和水体中气体溶解度的降低，会影响水中各种生物的生长，从而破坏水体纯度和水生生物链，最终将导致水体生态系统的破坏。表1印染工艺各工序排放废水中的主要化学品及其污染特征工序带入废水中的化学成分污染特征退浆淀粉分解酶、烧碱、亚硝酸钠、过氧化氢、PVC或CMC浆料废水量占印染废水量的15%，pH较高，BOD占印染废水总量的45%左右；COD较高煮练碳酸钠、烧碱、碳酸氢钠、多聚磷酸钠pH高（10~13），废水量大，废水成深褐色，BOD、COD较低，污染程度较低漂白次氯酸钠、亚溴酸钠、过氧化氢、高锰酸钾保险粉、亚硫酸钠、硫酸、乙酸、甲酸、草酸等漂白剂易分解，废水量大，BOD约为200mg/L，COD较低，污染程度较小丝光烧碱、硫酸、乙酸等碱性较强，pH高达12~13，SS和BOD较低染色染料、烧碱、元明粉、保险粉、重铬酸钾、硫化钠、硫酸、吐酒石、苯酚、表面活性剂等水质组成复杂，变化多，色度一般很深，高达400~600倍，碱性强（pH在10以上），COD较高，BOD低，可生化性较差印花染料、尿素、氢氧化钠、表面活性剂、保险粉等废水中含有大量染料、助剂和浆料，BOD和COD较高，废水中BOD约占印染废水BOD总量的15%~29%，色度高，氨氮含量高整理树脂、甲醛、表面活性剂废水量少，对整个印染废水水质影响较小碱减量对苯二甲酸、乙二醇等pH高（12），有机物浓度高，COD可高达90~100g/L,高分子有机物及部分染料很难降解，属高浓度难降解废水洗毛碳酸钠、硫酸钾、氯化钾、硫酸钠、不溶性物质和有机物、羊毛脂废水呈棕色或浅棕色，表面浮有一层含有各种有机物、细小悬浮物及各种溶解性有机物的含脂浮渣2印染废水污染物的分类及性质印染废水中污染物物有悬浮物、BOD、COD、重金属毒物和色度。印染废水污染物物种类及性质见表2。表2印染废水污染物种类及性质污染物种类性质悬浮物纤维屑粒BOD有机物，如染料、浆料、表面活性剂和加工助剂等；COD染料、还原漂白剂、醛、还原净洗剂和整理剂等；重金属铜、铅、锌、铬、汞、氰离子等；色度染料、颜料在废水中呈现性质3印染废水水质水量特征及排放标准3.1印染废水水质特征印染工业废水具有以下特征：（1）色度大、有机物含量高。印染废水总体上属于有机性废水，其中所含的颜料及污染物主要有天然有机物质（天然纤维所含的蜡质、胶质、半纤维素、油脂等）及人工合成有机物质构成。（2）水质变化大。在所排放的废水中，COD高时可达2000~3000mg/L。且BOD/COD小于0.2，可生化性差。（3）不同纤维织物在印染加工中所排放的pH不同，一般来说，碱度过高。（4）水温水量变化大，由于加工品种、产量的变化，导致水温水量的不稳定。3.2印染废水水量特征印染废水排放量约为全厂用水量的60%~80%。废水量跟随工厂的类型、生产工艺、机械设备、加工产品的品种不同，差异较大。根据国内外的资料估算，每加工一匹棉织物，用水量约为1~1.2m3。表3为国内部分印染厂水质水量[3]。表3国内部分印染厂水质水量名称水量(m3·d-1)pH值COD(mg·L-1)BOD5(mg·L-1)色度/倍SS(mg·L-1)印染厂（一）10006~10750~1800135~368200~50062~110印染厂厂（二）30004~10700~1200—150~200700~1200印染厂（三）30008~12750~1000250~280300200~300印染厂（四）4000~100000101200~2000≤450≤500≤600排放标准—6~9≤100≤25≤40≤703.3印染废水排放标准纺织染整工业水污染物一级排放标准见表4。表4《纺织染整工业水污染物排放标准GB4287—1992》一级排放标准项目水量/(m3·d-1)COD/(mg·L-1)BOD/(mg·L-1)SS/(mg·L-1)色度/倍pH排放标准-1002570406~94国内外研究现状4.1国外研究现状国外对印染废水处理技术的研究始于上世纪50年代初，先后开发了絮凝、吸附、化学氧化、辐照、和生物法等处理技术。目前，国外绝大部分印染废水均采用生物法作为处理流程的核心。4.2国内研究现状我国对印染工业废水处理的始于上世纪70年代，主要以生物法为主，大多数情况下采用好氧生物法。近年来为了进一步提高废水的处理效果，人们对生物絮凝、生物吸附、生物固定化技术、高效菌的培养等进行了广泛研究，并逐步应用于实际工程中。此外，近年来国内外致力于膜法和新型生物技术对印染废水处理的研究，并取得很大的突破。5印染废水常用处理技术常用的印染废水处理方法有3类：物理法、化学法和生物法。物理法主要有格栅与筛网、调节、沉淀、气浮、过滤、分离、膜技术等。化学法有中和、混凝、电解、氧化、吸附、消毒等。生物法有厌氧生物法、兼氧生物法、好氧生物法。5.1印染废水的物理处方法5.1.1格栅和筛网格栅和筛网用于截留废水中较大块的呈悬浮物状态的污物。对于印染废水，栅条间距一般采用10~20mm。对于不能用格栅去除的1~200mm的纤维类杂物可考虑用筛网去除。5.1.2调节因为印染废水的水质水量变化幅度大，因此，印染废水处理工艺流程中都设置调节池，以均化水质水量。5.1.3吸附法目前，印染废水中主要采用活性炭吸附法，这种方法是将活性炭的粉末或颗粒与废水混合，或让废水通过由颗粒状物组成的滤床，是废水中的污染物质被吸附在多孔物质表面或被过滤除去。对水溶性有机物去除非常有效，但不能去除水中的胶体和疏水性染料。用作吸附剂的活性炭有粉状、轻质粒状、颗粒状等。轻质粒状活性炭强度差，液体通过时易粉碎，粉状活性炭不易回收，一般采用粒状活性炭[4]。国内也用活性硅藻土和煤渣处理传统印染工艺废水，费用较低，脱色效果好，但产泥渣量大，且进一步处理难度大。研究表明，以活性炭的筛余炭作基炭，用碳酸铵溶液浸泡，烘干后再用水蒸气活化，可提高活性炭的吸附容量和使用寿命。5.1.4泡沫分离法印染废水中含有大量洗涤剂，属表面活性物质，许多亲水性染料带有活性基团，也属于表面活性物质。生物处理法通常对表面活性物质难以降解，它们的存在对氧转移、微生物对有机物的吸附降解都有严重的影响；对混凝剂有分散作用，因而将会增加混凝剂用量；引起大量泡沫，增加运转管理上的困难。因此，印染废水处理前，最好预先去除废水中所含的表面活性物质。泡沫分离有良好的去除效果，设备简单，管理方便，成本低。5.1.5膜分离法膜分离技术作为一种高效分离技术被广泛应用于废水处理与回用。膜技术被应用在染料废水的处理中，超滤处理洗毛废水，用PVA回收退浆废水，以及含纤维油剂废水的处理和回用。而纳滤膜分离技术以其独特的分离特性，在印染废水处理领域得到了深入的的研究与广泛应用[5]。目前在印染废水处理领域中使用的纳滤膜均采用加压过滤方式，通常在1.0Mpa以上的操作压力下运行，不仅能耗高而且膜污染严重，切对原水处理要求较高，在一定程度上制约了纳滤膜技术的推广，因此改加压式过滤工艺为浸没式过滤工艺可以提高其效率并节能。具有能耗低膜污染轻和预处理要求低等特点。5.2印染废水的化学处理方法5.2.1中和法印染废水的pH往往很高，除通过调节池均化其本身的酸、碱度不均匀性外，一般还需要设置中和池，以使废水的pH满足后续处理工艺要求。中和法的基本原理是使酸性废水中的H+外加的OH-，或使碱性废水中的OH-与外加的H+相互作用生成水和盐，从而调节废水的酸碱度。在印染废水处理中，中和法一般用与调节废水的pH，并不能去除废水中的其他污染物质。对含有硫化染料的碱性废水，投加中和会释放H2S有毒气体，因此中和法一般不单独使用，往往与其他处理法配合使用。对于生物处理法，pH应调到9.5以下。5.2.2混凝沉淀（气浮）法在废水中投加铝、铁盐等絮凝剂，使其形成高电荷的羟基化合物，他们对水中憎水性染料分子如硫化染料、还原染料、分散染料的混凝效果较好。混凝过程中明显的吸附架桥作用不会改变染料分子的结构。混凝沉淀和混凝气浮法，所采用的混凝剂多半以铝盐或铁盐为主，PAC吸附架桥性能最好，而PFS价格较低。混凝法对疏水性染料效果好，但对亲水性染料效果差。5.2.3氧化脱色法常用的氧化脱色方法：氯氧化脱色法、臭氧氧化脱色法、芬顿试剂氧化法、光催化脱色。a.氯氧化脱色法用氯或其化合物作为氧化剂，氧化存在于废水中的显色有机物，破坏其结构，达到脱色的目的。常用的氯氧化剂有液氯、漂白粉、次氯酸钠等。b.臭氧氧化脱色利用臭氧本身具有的氧化性，使染料分子中的显色基团中的不饱和键被氧化分解，使其失去显色能力。臭氧是良好的氧化脱色剂，在反应过程中不产生污泥且无二次污染，但处理成本高，且COD去除率低，因此常与其他方法结合。c.光催化脱色法当光催化剂吸收的光能高于其禁带宽度的能量时，就会激发产生自由电子和空穴，空穴与水、电子与溶解氧反应生成·OH和氧负离子。由于·OH和氧负离子都具有强氧化性，因而促进了有机物的降解。光催化剂是光催化脱色法的重点，理想的光催化剂是TiO2。由于传统的粉末型TiO2光催化剂，存在分离困难和不适合流动体系等缺点，难以在实际中应用。近年来，TiO2光催化剂的掺杂化，改性化成为研究的热点。d.Fenton试剂氧化法采用芬顿法催化氧化处理染料废水，Fe2+在pH为4~5时催化H2O2生成·OH使染料氧化脱色。Fenton试剂之所以有非常强的氧化能力，是因为·OH具有很强的氧化性。经过改进的UV-Fenton法比传统的Fenton试剂氧化法效果更佳[6]。近年来，臭氧氧化法在国外应用比较多。该法脱色效果好，但耗电多，大规模推广有一定困难。氯氧化法也应用较多，利用氯及其含氧化合物等氧化剂将染料的发色基团氧化破坏而脱色有较好的效果。采用臭氧和过氧化氢组合法处理染料废水时，过氧化氢能诱发臭氧产生羟基自由基，他的氧化能力强且无选择性，通过羟基取代反应转化芳烃环上的发色基团，发生开环裂解使燃料脱色。采用铁屑过氧化氢氧化法处理印染废水，在pH为1~2时铁氧化生成新态Fe2+，其水解产物有较强的絮凝作用，可脱除硝基酚类，蒽醌类染料废水色度。光氧化法处理印染废水脱色效率较高，但投资大，耗电量高。5.2.4电解处理技术利用电解过程中的化学反应，使废水中的有害杂质而被取出的方法称为废水电解处理法。电解法对处