纺织印染行业废水治理达标排放技术分析杨书铭

1998年第四期中国水污染防治技术装备论文集oClleetionsofPapersonChineseWaterPollutionoCntrolTeehnologyandEquipment纺织印染行业废水治理达标排放技术分析杨书铭(北京纺织环境保护中心)摘要本文通过分析不同纤维的印染产品废水特点提出了不同的治理工艺路线,治理效果和经济比较指标.文章最后还对印染行业推行清洁生产,减少污染物排放t,从而降低治理费用作了介绍。关镇词印染废水治理/气1纺织印染行业废水的特点及其水质变化纺织印染行业排放的印染废水是纺织工业主要污染源,也是纺织工业污染治理重点。纺织印染废水是指纺织产品在染色和印花湿加工过程中排放各种废水的总称.它包括前处理工艺过程废水、染色与印花过程中产生的废水和后整理过程产生的废水。以前二种生产工艺过程中产生的废水为主,后整理过程产生的废水量很少。前处理过程产生的废水,根据纤维原料品种不同其废水水质也不同。纤维素纤维(如棉花、麻等)的前处理(退浆、煮练、丝光),一般是在强碱性状态下进行。用以去除纤维上杂质及浆料等,而蛋白质纤维(如羊毛、丝等),一般在弱碱性或中性状态下进行,以去除纤维上油质、胶质等污染物。前处理废水一般含有人工合成和天然有机污染物以及一定的碱度,而色度则相对较低.印花和染色过程中产生的废水中,一般含有剩余染料,多种助剂、粘合剂、残余色浆等物质和大量漂洗水.综合上述分析看出,印染废水中含有一定量的人工合成有机污染物和部分天然有机污染物,并含有一定量颜色。目前纺织印染企业多以小批量多品种为主,其前处理过程与印染过程排放的废水基本上间断进行,故排放的废水水量和水质在时空上很不均匀,变化较大,因此在治理工程中对废水的水量和水质进行调节,是非常必要的。从上述分析看出,印染废水总体上是属于含有一定颜色、一定量有害物质的有机性废水.根据“八五”期间有关部门对全国印染企业的工业污染物控制研究的调查和综合分析,不同的纺织印染产品,其废水的水质如表1:表1不同的纺织印染产品其废水水质产品名称COD值(mg/L)棉机织印染产品棉针织印染产品毛祖纺织产品毛精纺织产品绒线纺织产品麻纺印染产品丝绸印染产品800~1200500~700450~550150~250200~300700~1200300~400pH值9~117~96~76~76~79~116~8杨书铭:纷织印染行业度水治理达标排放技术分析在纺织印染产品中,棉纺织印染产品约占印染产品总量的80%,其余为毛纺织和丝绸、麻纺织印染产品。棉纺织印染产品中,棉机织印染产品数量又远大于棉针织印染产品.棉机织印染产品由于坯布织造过程中经纱需要上浆,而在印染前处理过程中又需将浆料从织物上退下来,以利于染料与纤维更好地结合,因此前处理废水污染物浓度较高.浆料主要为淀粉类、变性淀粉类和聚乙稀醇和聚丙烯酸类物质,而后者主要为难生物降解物质.这些难生物降解物质主要存在于棉机织印染产品的前处理废水中.各种染料与助剂相比较,染料属芳香烃类难生物降解物质。而助剂多数为可生物降解物质.它构成了印染废水中的主要污染成分.在印染生产工艺过程中,不同种类染料其上染率不同。废水中残留量也不相同一般而言,纤维素纤维其染料的上染率相对较低,而蛋白质纤维其染料上染率相对较高.因此,以棉为主的纤维素纤维染色废水的色度高于蛋白纤维染色废水的色度。近些年来,由于化学纤维的快速发展,化学纤维与各种天然纤维按不同比例混合交织的混纺织物增加,因此,生产过程中使用一定量的分散染料和化学浆料,其前处理过程和印染过程中排放的废水水质均有所变化,应引起注意。从上面分析可以看出,印染废水是由多种废水组成的混合废水.不同纤维原料其印染加工过程中排放的废水水质和浓度是不相同的,应该采用不同的方法或不同的设计参数进行治理.2纺织印染行业废水治理技术的分析我国纺织印染废水治理工作起步较早,自70~80年代行业系统内的印染企业大多数兴建了废水治理工程,使废水得到治理.配合治理工作的需要,也开发研究了多种治理工艺和相关设备.这些技术和设备,不仅在纺织印染行业得到推广应用,在其它相关的工业部门也获得推广应用。由于纺织印染废水总体上属于有机性废水,其BOD,/COD~0.2~。.3,属于尚可生物降解的废水,而且其排放的废水量较大.从技术经济分析看,实际上开发较多的是生物治理技术,其次为化学治理技术,而在达标排放技术上应用较多的是生物—化学联合治理技术.这些技术不仅适宜行业内企业,也适宜于众多的乡镇企业。在生物治理技术中,活性污泥法和物生膜法均得到开发应用。80年代中期以前,活性污泥法(以表面加速曝气法为代表)获得推广应用.80年代中期以后,生物膜法中的生物接触氧化法由于其有机负荷较高且不易产生污泥膨胀等特点,而获得推广应用。随之相应又开发了新型填料、新型曝气器等产品.加速了这一方法的推广应用.在以往活性污泥法和生物膜法应用过程中,主要采用好氧生物治理技术。但80年代中期以后,由于印染废水中难生物降解物质的出现,又开发了厌氧(水解)—好氧技术相组合的低能耗生物治理技术,这一技术目前已获得推广应用。在化学治理技术中,主要有混凝沉淀、混凝气浮及电凝聚气浮等工艺技术,其中主要为絮凝剂的研究(无机高分子、有机高分子、复合型无机、有机高分子)、加压溶气气浮技术研究(溶气式、内循环式、释放器等研究)和电凝聚气浮设备的研究等。这些技术在应用过程中,只要符合适宜它的应用条件和范围,均有较好的去除率,其中电凝聚气浮技术脱色效果明显.但从工程运行实际情况分析,当治理废水量较大,有机污染物浓度较高时,将化学治理技术与生物治理技术进行合理的组合则会取得满意的效果。而单独应用某种化学治理技术时,仅适用于某些废水量较少、废水中有机污染物浓度较低的场合,否则将难以达标排放。杨书铭:纷织印染行业度水治理达标排放技术分析3纺织印染废水治理的达标排放技术国家环保局自1991年开始,即对已有治理技术进行评价筛选,推荐实用治理技术,至今已有7年,综合分析其推荐的印染废水的治理技术路线为:生物炭很凝沉淀印染废水一格姗一调节一厌暇一好暇很凝气浮排放(或部分回用)(水解)电凝获气浮化学级化缨且污泥浓一屯焚烧焚烧上述完整技术路线适宜以棉机织印染产品排放的含有一定量难生物降解物质的废水治理流程,其废水水质范围为COD一800一1Zoomg/L,BOD。/COD一。.2左右,在其中厌氧(水解)治理单元中,通过厌氧的水解酸化阶段的产酸菌的作用,将大分子的物质分解为小分子的物质,将难生物降解物质转化为可生物降解的物质,从而提高废水的可生物降解性.通过该治理单元后一般可达到BOD、/COD=。.25左右,为其后面的好氧治理单元提高去除率创造了良好条件.厌氧(水解)是无能耗技术,只要有合适场地,选择合理的设计参数,厌氧一好氧组合的低能耗治理工艺可以去除有机物(以COD为代表)60一70%,甚至更高。由于在生物治理单元中较大量有机污染物被去除,使剩余有机污染物浓度降低,减少了后续化学治理单元的治理成本。好氧生物处理之后,再采用生物炭治理单元,可实现全流程生物治理,并可以采用统一的供气系统,运行过程较简单,但生物炭需要定期反冲洗,需设有反冲洗贮水池和反冲洗水泵等.混凝沉淀与混凝气浮相比,前者操作更为简单,但二者均需设加药系统.化学治理过程中外加药剂主要为聚合铝(聚合氧化铝或聚合硫酸铝).而电凝聚气浮设备可使制造药剂、混合反应全在一个设备内完成。至于化学氧化主要以脱色为主,其投加氧化剂主要为次抓酸钠或液氛等。为了发挥上述各化学单元的治理效果,要求其进水COD二20。~300mg/L为宜.(对生物炭最宜为cOD簇150mg/L)经其处理后废水可满足达标排放要求。从上述分析可以看出,为了满足治理流程末端化学处理单元的进水浓度要求,经过厌氧—好氧治理后,排放的废水应达到COD一200一30omg/L左右.为此厌氧(水解)去除效率与好氧治理去除效率需进行合理分配。一般情况下厌氧(水解)去除率为10~15%(停留时间延长,去除率还可提高),而其余则由好氧处理单元分担(通过有机负荷和停留时间来调整).对棉针织印染废水,由于其水质比棉机织废水浓度低,可以选用上述治理流程(需调整有关设计参数),也可不选用厌氧(水解)单元,而直接选用好氧—化学法联合处理。杨书铭:纷织印染行业皮水治理达标排放放术分析对于毛粗纺印染废水、麻纺印染废水也可以选用完整治理流程,而对于绒线废水、毛精纺染色废水、真丝绸印染废水,由于其废水水.质浓度较低,可根据具体情况选用厌氧(水解)一好氧治理工艺、好氧一化学治理工艺或好氧一生物炭治理工艺.因此,针对不同水质只要结合企业的生产实际选择适当的设计参数,会获得满意的治理效果。对较封闭的水域(如湖泊、水库等),为防止水体富营养化,去除废水中N、P等物质应采用厌氧一好氧具有脱氮脱磷功能的治理工艺,会达到满意效果.总体上看,纺织印染废水中含N、P元素较少。采用上述治理技术后,排放后的废水不会造成水体富营养化污染.一般印染废水治理工程均建有污泥处理系统,安装有机械脱水设备,个别企业将污泥又回流入厌氧(水解)池,企图不再兴建污泥处理工程,但厌氧(水解)阶段不具备污泥清化功能,其结果使厌氧(水解)池不能正常运行.4纺织印染行业废水治理的经济分析.41处理效果处理效果见表2.衰2处理效果废水名称采用治理流程COD排放污水指标BOD`棉机织印染废水厌级一”,一〔生物炭化学投药100~1万0镇60棉针织印染废水楠针织印染凌水同上好暇一化学投药《100100~150《60镇60:二:毛粗纺印染废水厌级一好`一〔生物炭化学投药《100(60毛粗纺印染废水”,一〔生物炭化学投药100~150《60毛粗纺染色废水绒线袅色废水同上蕊100《60“纺织印`,水厌`一好,〔生物炭化掌投药100~150蕊60X丝绷织物印染好载一化学投药100~150《60表中好氧指生物接触氧化,化学投药包括混凝沉淀或混凝气浮、电凝聚气浮,而后者比前者处理率高10%~巧%。4.2一次性投资上述典型治理流程中,生物治理工程根据废水停留时间不同可分别计算,而对于末端的三级处理投资其费用顺序为:混凝气浮~生物活性炭混凝沉淀~化学氧化对棉机织印染废水而言,当采用厌氧一好氧一混凝沉淀排放的技术路线时(构筑物均为钢混结构时)平均一次性投资费用约为25()0元/吨水(自动化水平一般包括污泥处理费用)。对毛精纺染色废水,当采用好氧一生物炭治理技术路线时,一次性投资费用为2000元/吨水.杨书铭:纷织印染行业度水治理达标排放技术分析.43运转成本为便于比较,此处运转成本仅指电费及药费,而人工费及折旧费未计入.(l)电费:由于各地电费不同,此处仅以耗电量计.棉印染废水:1.1一1.2度电/吨水毛粗纺染整废水:1.0度电/吨水毛精纺染色废水、真丝绸染色废水:0.7一0.9度电/吨水(2)药费:主要决定于聚合铝投加量(含Al:O:6%~7%,液体按350元/吨计)棉印染废水:。.5一。.7元/吨水毛粗纺染整废水:0.4一0.5元/吨水毛精纺染色废水、绒线废水:0.3一0.4元/吨水.44占地面积对纺织印染行业而言,治理场地都较紧张,占地面积取决于布置紧凑程度,当废水治理量为300Ot/d以下时,占地面积一般为。.5~。.7m,d/水。5纺织印染行业实施清洁生产的潜力纺织印染行业是劳动密集型行业,生产过程虽然实现机械化,但自动化程度不高,生产工艺过程和管理技术依靠经验较多,生产过程中物料没有全部得到合理利用.有相当一部分有用物质流失到废水中,既造成浪费又造成污染加重,这在乡镇企业尤为明显.1994年以来,在我国纺织印染行业推行清洁生产。通过确定审计重点,进行物料平衡,提出和选定低费、无费的简易方案和有经济投入进行技术改造的中费、高费方案等步骤,取得较为明显效果,特别是在乡镇印染企业,仅通过实施清洁生产简易方案,即可减少废水排放量10%~20%,减少COD排放量10%一20%,可见潜力之大.而通过实施中费、高费方案,则效果会更为明显。因此在纺织印染行业达标排放技术选择时,应考虑清