【文章內(nèi)容簡介】 而且有機物濃度高，堿減量工序排放的廢水中 CODCr 可高達 9 萬 mg/L，高分子有機物 及部分染料很難被生物降解，此種廢水屬高濃度難降解有機廢水。 印染廢水的特點 水量大。 濃度高。大部分廢水呈堿性 ,COD 較高 ,色澤深。 水質(zhì)波動大。印染廠的生產(chǎn)工藝和所用染化料 ,隨紡織品種類和管理水平的不同而異，而對于每個工廠 ,其產(chǎn)品都在不斷變化。因此 ,廢水的污染物成分濃度的變化與波動十分頻繁。 以有機物污染為主，除酸 ,堿外 ,廢水中的大部分污染物是天然或合成有機物。 處理難度較大。染料品種的變化以及化學漿料的大量使用 ,使廢水含難生物降解的有機物 ,可生化性差，因此 ,印染廢水 是較難處理的工業(yè)廢水之一。 部分廢水含有毒有害物質(zhì)。如印花雕刻廢水中含有六價鉻 ,有些染料 (如苯胺類染料 )有較強的毒性。 BOD5 與 CODcr 的比值一般在 以下，直接可生化性能不太好。 11 印染廢水的危害 印染廢水由染整工序中排出的助劑、染料、漿料等組成。造成印染廢水色度的是排放出的染料，印染加工過程中約有 10％－ 20％的染料隨廢水排出，廢水中的染料能吸收光線，降低水體透明度，對水生生物和微生物造成影響，不利于水體自凈，同時造成視覺上的污染，給環(huán)境構成較大破壞。而且隨著花色品種的增加，染整工藝不斷更新，其中某些工藝導致了污染的加重。如近年來廣泛使用的堿減量工藝，由于纖維中大量的對苯二甲酸被溶出，導致 COD 含量大幅增加，其廢水中 COD 可達 20210－ 80000mg/l；同樣原理，海島絲工藝的廢水中 COD 高達 20210－ 100000mg/l。這些新工藝的采用為印染廢水的處理增加了難度。近年來由于內(nèi)地各地政府招商引資力度加大，很多外商投資利潤較高的印染行業(yè)，分散布局在內(nèi)陸湖和小河流流域，水域自凈能力差，使得印染行業(yè)的污染破壞更加顯得突出。 設計任務 課程設計題目 2021m3/d 印染廢水處理廠設計 處理水質(zhì) 進水水質(zhì)： CODCr 800mg/L BOD5 250 mg/L SS 450mg/L pH ﹥ 13 色度 500 倍 出水水質(zhì)： CODCr ?100mg/L BOD5 ?25mg/L SS ?70mg/L pH ＝ 6～ 9 色度 ?40 倍 設計內(nèi)容 按照原始進水資料以及出水的水質(zhì)要求進行處理方案的確定，擬定處理工藝流程，選擇處理的構筑物并說明選擇的理由。進行工藝流程中各個處理單元的處理原理說明，論述其優(yōu)缺點，編寫設計方案說明說。 12 進行各處理單元處理效率估算；各構筑物的設計參數(shù)應根據(jù)同類型污水的實際運行采納數(shù)或參考有關手冊選用；各構筑物的尺寸計算；設備選型計算，經(jīng)濟效益分析和投資估算。 根據(jù)構筑物的尺寸，合理的進行平面布置；高程布置應在完成各構筑物計算及平面布置草圖后進行各構筑物的水頭損 失可直接查相關資料，但各構筑物之間的連接管渠的水頭損失則需計算而定。 2. 工藝流程的確定 影響流程選擇的因素 污水處理工藝流程的選擇，一般要考慮以下因素： 廢水處理程度 這是廢水處理工藝流程選擇的主要依據(jù)，而廢水處理程度又取決于 廢水的水質(zhì)特征、處理后水的去向。廢水的水質(zhì)特征，表現(xiàn)為廢水中所 含污染物的種類、形態(tài)及濃度，它直接影響廢水處理的程度及工藝流程。 各種受納水體對處理水的排放要求各不相同，由各種水質(zhì)的標準規(guī)定， 它決定了廢水處理廠對廢水的處理程度。 建設及運行 費用 考慮建設與運行費用時，應以處理水達到水質(zhì)標準為前提。在此前 提下，工程建設及運行費用低的工藝流程應得到重視。此外，減少占地 面積也是降低建設費用的重要措 施。 工程施工難易程度 工 程施工的難易程度也是選擇工藝流程的影響因素之一。如地下水 位高，地質(zhì)條件差的地方，就不宜選用深度大、施工難度高的構筑物。 當?shù)氐淖匀粭l件和社會條件 當?shù)氐牡匦巍夂虻茸匀粭l件對廢水處理流程的選擇具有一定的影 響。如當?shù)貧夂蚝芾?，則應采用在采取適當?shù)募夹g措施后，在低溫季節(jié) 13 也能正常運行，并保證取得達標水質(zhì) 的工藝 。 廢水水量 除水質(zhì)外，廢水的水量也是影響因素之一。對于水量、水質(zhì)變化大 的廢水，應選擇耐沖擊負荷強的工藝，或考慮設立池等緩沖設施以減少 不利影響。 常用工藝說明 方案設計原則 、新設備，使技術改革后運行更可靠、更穩(wěn)定、維修更方便，服務年限更長。 ，投資少，運行費用低。 ，勞動強度低，操作方便。 ，出水達到國家排放標準。 印染廢水常用處理工藝 從我國印染行業(yè)廢水治理技術的現(xiàn)狀來看，經(jīng)過多 年努力，已有一系列處理效果好的工藝應用到實際工程中。下面是近幾年來較成熟、處理效果相對較理想的處理工藝工程實例。一般來說，都綜合采用了“生化 +物化”的主體處理工藝，但生化過程所采用的形式各有不同，如 UASB 工藝、 SBR 工藝等，充氧型式有接觸氧化、活性污泥等，水流工藝有推流式、升流式等等；物化過程有的采用沉淀，有的采用過濾，有的采用吸附等等。 一、預處理 印染廢水污染程度高，水質(zhì)水量波動大，成分復雜，一般都需進行預處理，以確保生物處理法的處理效果和運行穩(wěn)定性。 1．調(diào)節(jié)（水質(zhì)水量均化） 印染廢水的水質(zhì)水量變化大，因此，印染廢水處理工藝流程中一般都設置調(diào)節(jié)池，以均化水質(zhì)水量，為防止纖維屑、棉籽殼、漿料等沉淀于池底，池內(nèi)常用水力、空氣或機械攪拌設備進行攪拌。水力停留時間一般為 8 小時左右。 2．中和 印染廢水的 pH值往往很高，除通過調(diào)節(jié)池均化其本身的酸、堿度不均勻性外， 14 一般需要設置中和池，以使廢水的 pH 值滿足后續(xù)處理工藝的要求。 3．廢鉻液處理 在有印花工藝的印染廠中，印花滾筒鍍筒時需使用重鉻酸鉀等，滾筒剝鉻時就會產(chǎn)生鉻污染。這些含鉻的雕刻廢水含有重金屬，必須進行單獨處理，以消除 鉻污染。 4．染料濃腳水預處理 染色換品種時排放的染料濃腳水，數(shù)量少，但濃度極高， COD可達幾萬甚至幾十萬。對這一部分廢水進行單獨預處理可減少廢水的 COD 濃度，這對于小批量、多品種的生產(chǎn)企業(yè)尤其重要 二、生物處理技術 生物處理工藝主要為好氧法，目前采用的有活性污泥法、生物接觸氧化法、生物轉盤和塔式生物濾池等。為提高廢水的可生化性，缺氧、厭氧工藝也已應用于印染廢水處理中。 1．活性污泥法： 活性污泥法是目前使用最多的一種方法，有推流式活性污泥法、表面曝氣池等?；钚晕勰喾ň哂型顿Y相對較低 、處理效果較好等優(yōu)點。其中，表面曝氣池因存在易發(fā)生短流，充氧量與回流量調(diào)節(jié)不方便、表面活性劑較多時產(chǎn)生泡沫覆蓋水面影響充氧效果等弊端，近年已較少采用。而推流式活性污泥法在一些規(guī)模較大的工業(yè)廢水處理站仍得到廣泛應用。污泥負荷的建議值通常為 ～ （ BOD5）/kg（ MLSS） ?d，其 BOD5去除率大于 90%， COD 去除率大于 70%。據(jù)上海印染行業(yè)的經(jīng)驗表明，當污泥負荷在小于 kg（ BOD5） /kg（ MLSS） ?d時， BOD5去除率可達 90%經(jīng)上， COD 去除率為 60%～ 80%。 2．生物接觸 氧化法： 生物接觸氧化法具有容積負荷高、占地小、污泥少、不產(chǎn)生絲狀菌膨脹、無需污泥回流、管理方便、填料上易保存降解特殊有機物的專性微生物等特點，因而近年來在印染廢水處理中被廣泛采用。生物接觸氧化法停止進行后，重新運行啟動快，對企業(yè)因節(jié)假日和設備檢修停止生產(chǎn)無廢水排放對生物處理效果的影響較小。因此，盡管生物接觸氧化法投資相對較高，但因能適應企業(yè)廢水處理管理水平較低、用地較緊張等困難處境，應用越來越廣泛。其特別適用于中小水量的印 15 染廢水處理，通常，容積負荷為 ～ kg（ BOD5） /kg(MLSS).d時， BOD5去除率大一起 90%， COD去除率為 60%～ 80%。 3．缺氧水解好氧生物處理工藝： 如前所述，缺氧段的作用是使部分結構復雜的、難降解的高分子有機物，在兼性微生物的作用下轉化為小分子有機物，提高其可生化性，并達到較好的處理效果。缺氧段的水力停留時間，一般是根據(jù)進水 COD濃度來確定的。當缺氧段采用填料法時，通常建議按每 100mg/L 的 COD 需水力停留時間 1h 累計取值。好氧段負荷限值有兩種方法，一是不計缺氧段去除率，此時好氧段負荷的限值略高于一般負荷值；另一計算法是按缺氧段 BOD5去除率 為 20%～ 30%計，而好氧段的負荷按一般負荷值計算。經(jīng)這一工藝處理后， BOD5去除率在 90%以上， COD 去除率一般大于 70%，色度去除率較單一的好氧法也有明顯提高。 4．生物轉盤、塔式濾池 生物轉盤、塔式濾池等工藝在印染廢水的處理中也曾采用，取得了較好的效果，有的廠目前還在運行。但由于這些工藝占地較大，對環(huán)境的影響總是較多，處理效果相對其他工藝低，目前已很少采用。 5．厭氧處理 對濃度較高、可生化性較差的印染廢水，采用厭氧處理方法能較大幅度地提高有機物的去除率。厭氧處理在實驗室研究、中試中已 限得了一系列成果，是有發(fā)展前途的新工藝。但其生產(chǎn)運行管理要求較高，在厭氧處理法后面還需好氧法處理才能達到出水水質(zhì)要求。 高新技術的應用和實踐 光化學氧化法 光化學氧化法由于其反應條件溫和 (常溫、常壓 )、氧化能力強和速度快等優(yōu)點。光化學氧化可分為光分解、光敏化氧化、光激發(fā)氧化和光催化氧化四種。目前研究和應用較多的是光催化氧化法。 光催化氧化技術能有效地破壞許多結構穩(wěn)定的生物難降解的有機污染物，具有節(jié)能高效、污染物降解徹底等優(yōu)點，幾乎所有的有機物在光催化作用下可以完全氧化為 CO H2O等簡 單無機物。但是光催化氧化方法對高濃度廢水效果不太理想。 16 關于光催化氧化降解染料的研究主要集中在對光催化劑的研究上。其中， TiO2化學性質(zhì)穩(wěn)定、難溶無毒、成本低，是理想的光催化劑。傳統(tǒng)的粉末型 TiO2光催化劑由于存在分離困難和不適合流動體系等缺點，難以在實際中應用。近年來，TiO2光催化劑的攙雜化、改性化成為研究的熱點。 膜分離技術 膜分離技術處理印染廢水是通過對廢水中的污染物的分離、濃縮、回收而達到廢水處理目的。具有不產(chǎn)生二次污染、能耗低、可循環(huán)使用、廢水可直接回用等特點。膜分離技術雖然具有如此 多的優(yōu)點，但也存在著尚待解決的問題，如膜污染、膜通量、膜清洗、以及膜材質(zhì)的抗酸堿、耐腐蝕性等問題，所以，現(xiàn)階段運用單一的膜分離技術處理印染廢水，回收純凈染料，還存在著技術經(jīng)濟等一系列問題?，F(xiàn)在膜處理技術主要有超濾膜，納米濾膜和反滲透膜。 JianJunQin等運用納米膜處理印染廢水，染料的去除率達 。 當前關于膜分離技術的研究主要集中在其與其他處理技術的結合方面，形成了廢水深度處理及回收利用極有前途的物理化學處理新技術。 超聲波技術 利用超聲波可降解水中的化學污染物，尤其是難降解的有機污染 物。它集高級氧化技術、焚燒、超臨界水氧化等多種水處理技術的特點于一身，降解條件溫和、降解速度快、適用范圍廣，可以單獨或與其它水處理技術聯(lián)合使用。該方法的原理是廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池加入選定的絮凝劑后進入氣波振室，在額定的震蕩頻率的激烈震蕩下，廢水中的一部分有機物被開鍵成為小分子，在加速水分子的熱運動下，絮凝劑迅速絮凝，廢水中色度、 COD、苯胺濃度等隨之下降，起到降低廢水中有機物濃度的作用。目前超聲技術在水處理上的研究已取得了較大的成果，但絕大部分的研究都還局限于 實驗室水平上。 高能物理法 高能物理法是一種 新的水處理技術，當高能粒子束轟擊水溶液時，水分子發(fā)生激發(fā)和電離，生成離子、激發(fā)分子、次級電子，這些輻射產(chǎn)物在向周圍介質(zhì)擴散前會相互作用產(chǎn)生反應能力極強的物質(zhì) HO自由基和 H原子，與有機物質(zhì)發(fā)生作用而使其分解。高能物理法處理印染廢水具有有機物的去除率高、設備占地小、 17 操作簡單、用來產(chǎn)生高能粒子的裝置昂貴、技術要求高、能耗大、能量利用率不高等特點。若要真正投入實際運行，還需進行大量的研究工作。 工藝的選擇 從我國印染行業(yè)廢水治理技術的現(xiàn)狀來看，經(jīng)過多年努力，已有一系列處理效果好的工藝應用到實際工程中。一般 來說，都綜合采用了“生化 +物化”的主體處理工藝，但生化過程所采用的形式各有不同，如 UASB 工藝、 SBR 工藝等，充氧型式有接觸氧化、活性污泥等，水流工藝有推流式、升流式等等；物化過程有的采用沉淀，有的采用過濾，有的采用吸附等等。 由于處理要求進水水質(zhì) CODCr 800mg/L BOD5 250 mg/L SS 450mg/L pH ﹥ 13 色度 500 倍 出水水質(zhì) CODCr ?100mg/L BOD5 ?25mg/L SS ?70mg/L pH ＝ 6～ 9 色度 ?40 倍