【文章內(nèi)容簡介】 量廢水不僅 pH 值高 (一般＞ 12)，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(gòu)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 20220－ 80000mg/l；同樣原理，海島絲工藝的廢水中 COD 高達 20220－ 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(shè)計任務 課程設(shè)計題目 2022m3/d 印染廢水處理廠設(shè)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(shè)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(gòu)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(shè)計方案 說明說。 12 進行各處理單元處理效率估算；各構(gòu)筑物的設(shè)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(guān)手冊選用；各構(gòu)筑物的尺寸計算；設(shè)備選型計算，經(jīng)濟效益分析和投資估算。 根據(jù)構(gòu)筑物的尺寸，合理的進行平面布置；高程布置應在完成各構(gòu)筑物計算及平面布置草圖后進行各構(gòu)筑物的水頭損失可直接查相關(guān)資料，但各構(gòu)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(shè)及運行費用 考慮建設(shè)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(shè)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(shè)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(gòu)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)貧夂蚝芾洌瑒t應采用在采取適當?shù)募夹g(shù)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(shè)立池等緩沖設(shè)施以減少 不利影響。 常用工藝說明 方案設(shè)計原則 、新設(shè)備，使技術(shù)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(shù)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(shè)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(shè)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(shè)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(shù) 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(zhuǎn)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(shè)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(jié)構(gòu)復雜的、難降解的高分子有機物，在兼性微生物的作用 下轉(zhuǎn)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(zhuǎn)盤、塔式濾池 生物轉(zhuǎn)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(shù)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(shù)能有效地破壞許多結(jié)構(gòu)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(guān)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(shù) 膜分離技術(shù)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(shù)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(shù)處理印染廢水，回收純凈染料，還存在著技術(shù)經(jīng)濟等一系列問題?，F(xiàn)在 膜處理技術(shù)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(guān)于膜分離技術(shù)的研究主要集中在其與其他處理技術(shù)的結(jié)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(shù)。 超聲波技術(shù) 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(shù)、焚燒、超臨界水氧化等多種水處理技術(shù)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(shù)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(shù)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(shù)，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(shè)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(shù)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(shù)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