紡織印染廢水處理工藝分析
一、紡織印染工程生產(chǎn)過(guò)程主要有煮煉、漂白、染色等部分組成
由于針織坯布紗線上不含漿料，故針織坯布不需要退漿。但為了去除織物上的天然雜質(zhì)，需經(jīng)過(guò)再煮煉工序，去除織物上的色素及剩余雜質(zhì)等，還需要經(jīng)過(guò)漂白工序。棉針織產(chǎn)品的印花和染色生產(chǎn)工藝及污染物產(chǎn)生流程：
二、生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生廢水的環(huán)節(jié)
根據(jù)生產(chǎn)工藝，本工程的廢水可分為煉漂廢水和印染廢水兩種：
(1)煉漂廢水
主要有：針織布在煮煉和漂白加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢水 。這種廢水主要是固體懸浮物濃度較高，色度較低。
(2)印染廢水
主要有：針織布在印花和染色加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢水。這種廢水主要是固體懸浮物濃度較低，色度較高。
三、處理工藝的功能要求
污水處理工藝的選擇直接關(guān)系到處理后出水的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)能否穩(wěn)定可靠地達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求、建設(shè)投資和運(yùn)行成本是否節(jié)省、運(yùn)行管理及維護(hù)是否方便，及占地指標(biāo)是否較低。因此污水處理工藝方案的選定是污水處理系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵。
1、印染污水的特性
紡織印染行業(yè)是工業(yè)污水排放大戶，污水中主要含有紡織纖維上的污物、油脂、鹽類(lèi)以及加工過(guò)程中附加的各種漿料、染料、表面活性劑、助劑、酸堿等。
廢水特點(diǎn)是有機(jī)物濃度高、成分復(fù)雜、色度深且多變，pH變化大，水量水質(zhì)變化大，屬難處理工業(yè)廢水。隨著化學(xué)纖織物的發(fā)展，仿真絲的興起和印染后整理要求的提高，使PVA漿料、人造絲堿解物、新型染料、助劑等難降解有機(jī)物大量進(jìn)入紡織印染廢水，對(duì)傳統(tǒng)的廢水處理工藝構(gòu)成嚴(yán)重挑戰(zhàn)，COD濃度也從原來(lái)的數(shù)百毫克每升上升到3000～5000mg/l。
漿染廢水色度高、COD高，特別是近年根據(jù)國(guó)外市場(chǎng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的絲光藍(lán)、絲光黑、特深藍(lán)、特深黑等印染工藝，該類(lèi)印染大量使用硫化染料、印染助劑硫化鈉等，因此廢水中含有大量的硫化物，該類(lèi)廢水必須加藥預(yù)處理，然后再進(jìn)行系列化處理，才能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。漂染廢水中含有染料、漿料、表面活性劑等助劑，該類(lèi)廢水水量大，濃度和色度均較低，如果單純采用物化處理，則出水也在100～200mg/l之間，色度也能以滿足排放要求，但污染量大大增加，污泥處理的費(fèi)用較高，容易造成二次污染，在目前環(huán)保要求較嚴(yán)的情況下應(yīng)充分考慮生化處理系統(tǒng)，常規(guī)的強(qiáng)化生物處理工藝可以滿足處理要求。
2、印染污水處理要求
根據(jù)上面章節(jié)對(duì)污水水質(zhì)的分析，本工程要求的污水處理程度較高，因此對(duì)污水處理工藝的選擇應(yīng)十分慎重。本工程選擇污水處理工藝應(yīng)充分考慮污水量和污水水質(zhì)以及經(jīng)濟(jì)條件和管理水平，優(yōu)先選用技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、低能耗、低投入、少占地和操作管理方便的成熟處理工藝。下面將各種工藝的特點(diǎn)進(jìn)行論述，以便選擇切實(shí)可行的方案。
3、 印染廢水處理工藝的分析
針對(duì)印染行業(yè)廢水處理難度的增加，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外都開(kāi)展了一些研究工作，主要是新的生物處理工藝和高效專(zhuān)門(mén)細(xì)菌以及新型化學(xué)藥劑的探索和就用研究。其中具有代表性的有厭氧-好氧生物處理工藝、高效脫色菌和PVA降解菌的篩選與應(yīng)用研究、高效混凝脫色劑的研制等。
4、紡織印染廢水處理的物理法—吸附法
在物理處理法中就用最多的是吸附法，這種方法是將活性碳、粘土、高嶺土等多孔物質(zhì)的粉未或顆粒與廢水混合，或讓廢水通過(guò)由其顆粒狀物組成的濾床，使廢水中的污染物質(zhì)被吸附在多孔物質(zhì)表面上或被過(guò)濾除去。目前，國(guó)外主要采用活性碳吸附法(多半用于三級(jí)處理)，該法對(duì)去除水中溶解性有機(jī)物非常有效，但它不能去除水中的膠體和疏水性染料，并且它只對(duì)陽(yáng)離子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有較好的吸附性能。
吸附處理使用的吸附劑多種多樣，工程中需考慮吸附劑對(duì)染料的選擇性，應(yīng)根據(jù)廢水水質(zhì)來(lái)和選擇吸附劑。另外國(guó)內(nèi)也有用活性硅藻土和煤渣處理傳統(tǒng)印染工藝廢水，費(fèi)用較低，脫色效果好，其缺點(diǎn)是泥渣產(chǎn)生量大，且進(jìn)一步處理難度大。
5、紡織印染廢水處理的化學(xué)方法
紡織印染廢水處理混凝法
混凝法的基本原理是在廢水中投入混凝劑，在廢水里形成膠團(tuán)，與廢水中的膠體物質(zhì)發(fā)生電中和，形成絮凝團(tuán)。混凝法不但可以去除廢水中的粒徑為10-3～10-6mm的細(xì)小懸浮顆粒，而且還能夠去除色度、油分、微生物、BOD、COD等有機(jī)質(zhì)。
混凝法主要有混凝沉淀法和混凝氣浮法，所采用的混凝劑多半以鋁鹽或鐵鹽為主，其中以堿式氯化鋁(PAC)的架橋吸附性能較好。近來(lái)國(guó)外采用高分子混凝劑者日益增加，且有取代無(wú)機(jī)混凝劑的趨勢(shì)。高分子混凝劑最常用是的聚丙烯酰胺(PAM)，有陰離子型、陽(yáng)離子型及非離子型。
紡織印染廢水處理氧化法
化學(xué)氧化法是利用強(qiáng)氧化劑對(duì)廢水中的色度、細(xì)菌微生物、有機(jī)物(COD、BOD)等污染物進(jìn)行強(qiáng)化氧化的處理方法。
在對(duì)印染廢水進(jìn)行化學(xué)處理的時(shí)候，由于受運(yùn)行費(fèi)用及環(huán)境接納的限制，能常不使用化學(xué)固態(tài)氧化藥劑。在國(guó)外臭氧氧化法就用較多，并且已總結(jié)出了印染廢水臭氧脫色的數(shù)學(xué)模式。
臭氧氧化法對(duì)多數(shù)染料能獲得良好的脫色效果，但對(duì)硫化、還原、涂料等不溶于水的染料脫色效果較差。
紡織印染廢水處理電解法
電解對(duì)處理含酸性染料的印染廢水有較好的處理效果，脫色率為50%~70%，但對(duì)顏色深、CODCr高的廢水處理效果較差。對(duì)染料的電化學(xué)性能研究表明，各類(lèi)染料在電解處理時(shí)其CODCr去除率大小依次為：硫化染料、還原染料>酸性染料、活性染料>中性染料、直接染料>陽(yáng)離子染料。目前這種處理方法正在推廣使用交已運(yùn)用到一些工程實(shí)際當(dāng)中。
6、紡織印染廢水的生物處理方法
從目前情況來(lái)看，我國(guó)印染廢水好氧生物處理以表面加速曝氣和接觸氧化法占多數(shù)，此外鼓風(fēng)曝氣活性污泥法、射流曝氣活性污泥法、生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝也有應(yīng)用。生物處理對(duì)于去除BOD等有機(jī)質(zhì)有效，但對(duì)于色度去除率并不高，一般在50%左右，所以當(dāng)色度要求比較高時(shí)，需要輔以物理或化學(xué)處理方法。
好氧生物處理對(duì)于去除BOD有明顯效果，一般可達(dá)80%左右，但色度和COD去除效率不高，尤其PVA等化學(xué)漿料、表面活性劑、溶劑及匹布?jí)A減量技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不但使印染廢水的COD高達(dá)2000mg/l~3000mg/l，而且BOD/COD的比值也較以前大幅下降，單純的好氧生物處理難度越來(lái)越大，出水難以達(dá)標(biāo)。基于以上情況，如今印染廢水的厭氧生物處理技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視，探求高效、低耗、投資省的印染水處理新技術(shù)已日顯重要。
厭氧的主要處理構(gòu)筑物是厭氧罐，染料中的偶氮基團(tuán)、三苯甲烷以及單氮基因聚合物，都能通過(guò)厭氧分解，通常在中溫條件下進(jìn)行(37oC)，水力停留時(shí)間(HRT)8h，主要含甲基紅染料的污水顏色能完全去除。用UASB反應(yīng)器和管道厭氧消化器直接處理高濃度染料廢水的中長(zhǎng)期運(yùn)行結(jié)果表面，廢水中的色度和COD去除率分別穩(wěn)定在80%~90%以上。
此時(shí)與好氧法相結(jié)合的厭氧處理作用已不是傳統(tǒng)的厭氧消化，它的水力停留時(shí)間(HRT)一般為6h~12h，只發(fā)生水解和酸化作用。這一工藝流程的提出主要是針對(duì)印染廢水中可生化性差的一些高分子物質(zhì)，期望它們?cè)趨捬醵伟l(fā)生水解、酸化作用，變成較小的分子，從而改善廢水的可生化性，為好氧處理創(chuàng)造條件。應(yīng)用這一流程，較好地解決了PVA、染料的處理問(wèn)題。這一流程的另一大特點(diǎn)是，好氧段所產(chǎn)生的剩余污泥全部回流到厭氧段，厭氧段有較長(zhǎng)的污泥停留時(shí)間(SRT)，有利于污泥厭氧消化，從而顯著降低了整個(gè)系統(tǒng)的剩余污泥量。上述組合工藝具有雙重的作用：一是對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，改善其可生化性能，吸附、降解一部分有機(jī)物;二是對(duì)系統(tǒng)的剩余污泥進(jìn)行消化。
7、紡織印染廢水處理：混凝法
混凝法主要有混凝沉淀法和混凝氣浮法、混凝過(guò)濾法，所采用的混凝劑多半以鋁鹽或鐵鹽為主，其中以堿式氯化鋁(PAC)的架橋吸附性能較好。近來(lái)國(guó)外采用高分子混凝劑者日益增加，且有取代無(wú)機(jī)混凝劑的趨勢(shì)。高分子混凝劑最常用是的聚丙烯酰胺(PAM)，有陰離子型、陽(yáng)離子型及非離子型。
根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，印染廢水中懸浮物與藥劑形成的膠團(tuán)比重較大，考慮到操作強(qiáng)度及運(yùn)行方便，本項(xiàng)目應(yīng)宜采用混凝沉淀法。
8、紡織印染廢水處理：厭氧工藝的選擇
厭氧處理主要有水解酸化池、厭氧生物濾池、UASB反應(yīng)池等。其中水解酸化池取代了傳統(tǒng)的初沉池，水解池對(duì)有機(jī)物的去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的初沉池，更為重要的是經(jīng)過(guò)水解處理，使污水更適宜后繼的好氧處理;可掛裝填料提高處理效率，操作簡(jiǎn)便，處理效率高，適用于中低濃度廢水;本項(xiàng)目采用水解酸化處理方法。
9、紡織印染廢水處理：好氧生物處理
好氧處理工藝有很多處理方法。好氧處理工藝分為活性污泥法和生物膜法，活性污泥法大致分為兩大類(lèi)：第一類(lèi)為按空間進(jìn)行分割的連續(xù)流活性污泥法;第二類(lèi)為按時(shí)間進(jìn)行分割的間歇式活性污泥法。生物膜法以接觸氧化法應(yīng)用最多最普遍。
生物接觸氧化法是一種典型的生物膜法工藝，其特點(diǎn)是在池內(nèi)設(shè)置填料，池底曝氣對(duì)污水進(jìn)行充氧，并使池體內(nèi)污水處于流動(dòng)狀態(tài)，以保證污水同浸沒(méi)在污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。
生物接觸氧化法中微生物所需的氧通過(guò)鼓風(fēng)曝氣供給，生物膜生長(zhǎng)至一定厚度后，近填料壁的微生物由于缺氧而進(jìn)行厭氧代謝，產(chǎn)生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會(huì)造成生物膜的脫落，并促進(jìn)新生物膜的生長(zhǎng)，形成生物膜的新陳代謝，脫落的生物膜將隨出水流出池外。
生物接觸氧化法具有以下特點(diǎn)：
(1)由于填料比表面積大，池內(nèi)充氧條件良好，池內(nèi)單位容積的生物固體量較高，因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷;
(2)由于生物接觸氧化池內(nèi)生物固體量多，水流完全混合，故對(duì)水質(zhì)水量的驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力;
(3)剩余污泥量少，不存在污泥膨脹問(wèn)題，運(yùn)行管理簡(jiǎn)便;
綜上所述，接觸氧化法處理效果穩(wěn)定，操作強(qiáng)度較小，易于控制，剩余污泥少而且污泥穩(wěn)定，不需設(shè)污泥消化池，能實(shí)現(xiàn)生物處理池的功效最大化。