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针织染整废水深度处理与回用的研究

卢徐节  
【摘要】: 作为国民经济重要支柱产业的纺织行业,是用水和产生有机污染废水的大户。染整废水不仅组分复杂、难降解物质多,难以用常规方法进行完全处理;而且该类废水的回用率极低,因此开发染整废水深度处理装置及其工艺,研究其相关基础理论,不但解决染整废水排放对环境造成的污染,缓解水资源的短缺,而且具有重要的学术意义与应用价值。 本文首先以针织染整废水二级出水为研究对象,分别以两段式复合滤料曝气生物滤池和预涂动态膜技术进行深度处理,系统研究了深度净化染整废水的影响因素、工艺条件、运行特性及其反应动力学和净化机理;得到如下结论: 1.系统研究了曝气生物滤池工艺参数,如气水比、水力负荷、HRT、温度、进水浓度、pH等对有机物去除效果的影响。结果表明:当气水比为2、水力负荷在0.39m~3/(m~2·h)左右、HRT为1 h、温度在25℃~30℃、pH值控制在7.0~8.5之间,曝气生物滤池对污染物的去除效率达到最佳。其中NH_4~+-N、COD_(Cr)、SS、浊度、色度的去除率分别达到89%、55%、87%、83%、75%以上,出水分别低于1.5 mg/L、50 mg/L、10 mg/L、5 NTU、20倍,满足生活杂用水回用水质标准,该工艺参数可为实际工程的设计和运行提供了有力的理论依据。 2.探讨了曝气生物滤池净化机理及反应动力学。根据曝气生物滤池沿程对有机污染物质的去除,建立了一套进出水浓度随反应器高度变化的经验模型S=S_0exp{-3.8562HS_0~(0.1697)(Q/A)~(-0.1804)},通过一系列实验验证该模型的实用性,可为实际提供设计和运行依据。 3.通过涂膜试验的结果显示,从处理二级出水水质的通量及其污染情况比较,6000目的高岭土作为涂膜材料,涂膜条件为错流速度0.5m/s的,跨膜压力0.2MPa和涂膜液浓度0.3g/L,涂膜15min时形成的动态膜较为稳定,可以作为最佳的涂膜条件。在此条件下进行涂膜,在操作压力0.1MPa,错流速度1m/s条件下运行,对染整废水二级出水进行深度处理后COD去除率在50%左右,浊度去除率接近100%,色度去除几乎不影响。通过涂膜与未涂膜比较研究,涂膜后对延缓通量衰减有明显作用;通过比较COD去除率可以看出,涂膜后的出水要优于末涂膜,这是由于在基膜上形成一层过滤层对污水起进一步过滤。 4.从陶瓷支撑体的酸液浸出液的污染物元素分析,Ca、Mg元素是膜管内部无机污染物的主要部分,Fe和P为其次。而从从碱液浸出液的总有机碳的分析比较看,动态膜的支撑体内部污染程度远远没有微滤无机膜直接过滤严重,说明动态膜对膜管抗内部污染的性能较好。 5.化学浸洗过程:碱洗(0.2/mg·L~(-1)NaOH)1小时—酸洗(0.1/mg·L~(-1)HCl)1小时的效果要好于酸洗(0.1/mg·L~(-1)HCl)1小时一碱洗(0.2/mg·L~(-1)NaOH)1小时。经过反复清洗,涂膜过滤经化学清洗后的膜管通量恢复稳定在90%左右,而未涂膜的膜管只能恢复到原来的60%左右,说明涂膜有效的阻止了膜内部的不可逆污染。从水力清洗的比较发现,涂膜后的膜管通量恢复率明显高于微滤无机膜的,而且每次都能恢复到原来的45~55%,说明预涂膜能提高了膜管再利用率,工程应用中可省略了化学清洗过程。 最后以宁波海达针织染整厂排放的实际废水,提出“清污分流、分质供水”的方案,采用BAF和膜组合技术,以300t/d中试规模进行深度处理并回用。中试结果表明: (1)进水在一定范围波动时,出水水质稳定,出水CODcr<50mg/L,色度<2倍,浊度<1NTU,水质指标优于建设部生活杂用水水质标准(GB/T 18920-2002),其中CODcr、色度、浊度的平均去除率分别为91%、95%、96%以上。通过五个多月的生产实验表明,本套工艺对针织染整废水深度处理后出水满足该企业染整工艺对水质的要求。 (3)由于目前国内没有染整废水回用水水质标准,企业应根据自身的情况筛选出影响染整工艺的水质指标:pH值和盐度。回用水生产实验表明,回用水pH值一般为6.5~8.5时,对织物的影响较小;采用合理的分流方案,回用系统的盐度控制在0.924g/L以下,回用水对织物的染色质量影响较小。 (3)本工艺得到的回用水,适用于针织染整工艺中的煮练、漂白、染色、洗涤等工序,而对一些要求较高的产品,煮练和洗涤工序可考虑使用回用水,染色和最后一道洗涤工序使用自来水,这样可保证产品质量。 该研究为发展完善纺织废水再生水回用的集成化技术奠定了理论基础,为提高纺织行业水的回用率提供了技术储备,并为其工业规模应用提供实际运行及设计参数。


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