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印染废水深度处理及回用技术研究

马春燕  
【摘要】: 作为我国具有优势的传统支柱行业之一,纺织印染工业自20世纪90年代以来获得了迅猛发展,其需水量和排水量也大幅度增长。据统计,中国具有一定生产规模的、有统计资料的印染织物总量2003年为290亿m,全国每年产生印染废水约为16亿t,为我国整个工业废水排放第六位。随着加工工艺的发展和新型染料、助剂的不断开发应用,印染废水的处理难度也在增加;而且,随着水费的不断上涨和排放标准的日趋严格,印染行业的用水和排水问题日益突出,水的循环使用成为解决环境污染及缓解用水困难的措施之一。但由于高色度、难降解等特点,印染废水回用率为所有工业用水回用率中最低,仅7%,大部分的回用水仅回用为冲洗水或绿化灌溉,而且大多为冷却水循环使用。因此以回用于生产为目的的深度处理技术(本文简称回用处理技术)研究具有现实意义。 本研究以印染废水及其回用处理技术为研究对象,在对我国印染废水处理现状的调查分析基础上,提出了切实可行的将生物—物化与动态陶瓷微滤膜相结合的印染废水回用处理工艺路线,该工艺可将印染废水处理达到印染工艺用水要求,并首次提出了印染废水回用标准,通过试验,对盐类浓度和pH变化的染色效果影响进行了分析;通过对棉针织印染废水和腈纶针织印染废水实际组分的分析,以及阳离子染料、活性染料、酸性染料、还原性染料和分散染料5类染料的好氧可生物降解性和还原性染料的兼氧可生物降解性等的研究,基本掌握了印染废水的水质情况,为后续有针对性的处理工艺提供了基础;动态陶瓷膜过滤技术作为本研究中回用处理的关键技术,本研究对动态陶瓷膜的涂膜条件、运行条件和清洗条件等各个参数进行了优化;最后利用某针织印染厂作为工程性试验基地,对生物—物化+动态陶瓷微滤膜的印染废水回用处理技术进行工程性验证。 通过上述研究的综合分析表明: 1.我国目前的印染废水处理技术以生物法为主(占80%以上),尤以好氧生物处理法占绝大多数,有的还将化学法与之串联组合。生物处理法中以表面加速曝气和接触氧化法占多数,并辅以物理或化学处理工艺组合。因此可以选择生物—物化工艺作为印染废水回用处理的前处理工艺。通过二步水解酸化和A/B/C三步接触氧化,再经过物化沉淀和生物滤池,预计可使印染废水中COD去除率达到90%,色度去除率达到88%。随后采用动态陶瓷膜过滤技术进一部去除色度、浊度和COD,保证出水能回用到印染过程中。 首次提出了印染回用水水质要求,与原有的印染用水水质要求相比,回用水中增加了电导率和高锰酸盐指数二个指标,改变了色度的测定方法。由于原有的印染用水水质要求是针对新鲜地表水或地下水规定的,所以色度的测定方法为铂钴比色法,而印染回用水的色度来自不同的染料,因此采用稀释倍数法更为合理。通过染色试验发现,印染用水的盐类含量和酸碱性对染色效果有一定的影响,针对本试验中采用活性紫X—2R的棉织物染色试验来说,当用水中的硫酸钠浓度高于4.0g/L时,会使染色织物的皂洗牢度中的沾色牢度低于2级,无法满足产品质量要求;当用水偏酸性时,染色效果也不如碱性条件,因此有必要关注回用水的盐类含量和酸碱性问题。 2.本研究对具有典型性的天然棉纤维针织物和合成腈纶纤维针织物的印染废水的污染物组分进行分析发现,棉漂染废水COD主要由原棉中的各种伴生物、难降解的印染助剂所贡献,柔软剂COD在漂染废水总COD中所占的比例最大,约57.5%;腈纶织物染色废水中,废水总COD主要由各种难降解的印染助剂贡献,去油纱剂、匀染剂和柔软剂等助剂的COD所占的比例最大,约70%左右,而染料是印染废水中色度的唯一来源。因此,为解决回用处理技术中的脱色问题应对染料的去除方法进一步的分析。 3.印染废水脱色一直是回用处理的难题之一,研究染料的可生化性,解决废水的脱色问题,也是印染废水回用处理研究中的一个重要环节。通过对具有代表性的5类71种染料:阳离子染料、活性染料、还原染料、酸性染料和分散染料的可生物降解性进行好氧呼吸BOD_5/COD法的测定发现,阳离子染料的好氧可生物降解性相对较好,被测定的染料中有25%属于易生物降解的染料;其次是活性染料、分散染料和酸性染料,以可生物降解性差的染料为主;还原性染料的可生物降解性最差,测定的14种染料中有8种染料属于难降解类。 根据上述5类染料的好氧可生物降解性的研究结果,选择其中可生物降解最差的还原性染料进行兼氧条件下的可生物降解性试验,结果表明在兼氧条件下,还原性染料的可生物降解性得到了提高,有7种染料由原来的难生物降解变为生物降解性差,并脱色效果明显。因此可将兼氧生物处理和好氧生物处理相结合,能有效的降解印染废水中的染料,去除色度。 4.采用动态陶瓷膜对于印染废水二级出水进行处理,使出水能回用于印染工艺。首先通过用粒径为6000目的高岭土,在错流速度为1.0m/s,跨膜压差为0.20MPa、涂膜液浓度为0.30g/L以及涂膜时间为30min的最优条件下涂膜,可使陶瓷膜的孔径由原来的2.0μm下降到0.20μm左右;在对运行操作条件的研究中,结果表明在0.10MPa的跨膜压差,1.5m/s的错流速度的操作条件下,可得到最佳COD去除率为53.7%,渗透通量为227L/(m~2·h)。选择采用自来水正冲、反冲、1%NaOH、0.5%HCl清洗;自来水并通入空气进行气水正冲、水反冲、1%NaOH、1%HNO_3清洗;自来水并通入空气进行气水正冲、反冲、1%NaClO清洗3种不同的清洗方法对膜通量的恢复情况进行了研究,发现采用第3种清洗方法,所用时间最短,且通量恢复也最理想。通过清洗方法的重复性考察发现利用此种清洗方法,膜管反复运行通量恢复较好,每次清洗过程的最后通量恢复率都在98%左右,没有出现污染物的累积问题。 5.将某具有代表性的棉针织印染厂的印染废水进行清浊分流,染色废水和首道漂洗水(浓废水)进行达标排放处理,第二道起的漂洗水(淡废水)进行回用处理,其回用处理量为300t/d,回用率75%。利用二步水解酸化(兼氧)+污泥负荷由重到轻的A/B/C三格好氧接触氧化+物化+生物滤池以及动态陶瓷膜深度处理,出水回用到实际染色生产中。结果表明该工艺出水水质稳定,投资运行成本低,用回用水染色的织物其牢度、皂洗牢度基本为4级,能满足产品质量要求。同时试验发现,印染废水的清浊分流能降低回用处理的运行成本,并且有效的防止了盐类在回用水中的累积。 上述研究证明了生物—物化+动态陶瓷膜过滤是一种在工程上具有实用性的印染废水回用处理技术。


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