第一章 緒論

1.1 我國紡織印染產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
紡織印染產(chǎn)業(yè)作為我國重要的民生產(chǎn)業(yè)與國際競爭優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一，在促進(jìn)市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高就業(yè)率、促進(jìn)和諧社會發(fā)展等方面發(fā)揮極其重要作用[1]。“十一五”期間，紡織產(chǎn)業(yè)在積極應(yīng)對國際金融危機所帶來的沖擊取得了豐碩的成就。2010年，全國規(guī)模以上的紡織企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)總值達(dá)47650億元，年均增長18.2%，創(chuàng)造利潤總額2875億元，年均增長27.7%[1]。印染產(chǎn)業(yè)雖然受到國際金融危機的影響，但在“十一五”期間仍逐年保持一定的增長速度，規(guī)模逐漸擴大，至2010年，印染產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上總利潤約為126.78億元[2]。節(jié)能減排是紡織印染產(chǎn)業(yè)“十一五”的重點任務(wù)之一，印染產(chǎn)業(yè)在節(jié)能、節(jié)水及污染物控制方面取得一定成效，2005年至2010年，染布用水中新鮮水用水量節(jié)省了37%，從4噸/百米下降到2.5噸/百米，生產(chǎn)回用水水量從7%提高到15%，染布綜合能耗下降15%[1]。盡管紡織印染產(chǎn)業(yè)在節(jié)能減排上投入了大量人力物力，然而由于印染產(chǎn)業(yè)具有能耗大、耗水量大、廢水排放量大等特點，隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水資源消耗量和廢水排放量仍然高企，，印染廢水占全國工業(yè)廢水排放總量仍持續(xù)增加，已成為我國的重點污染源之一[3]。
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1.2 印染廢水特征
紡織印染產(chǎn)業(yè)是傳統(tǒng)工業(yè)用水大戶，用水量與排水量大。尤其是我國沿海地區(qū)，紡織印染產(chǎn)業(yè)隨著經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，而對環(huán)境污染造成的危害更嚴(yán)重。印染廢水主要是指棉、毛、化纖等紡織工藝品在預(yù)處理、染色、印花和整理過程中所產(chǎn)生的有機物、鹽類、油脂及加工過程中所添加的各種漿料、染料、助劑等的總體。由于染色階段廢水排放量大，因此印染廢水水量主要來自染色階段，而印染廢水的 COD 主要來源則是預(yù)處理階段的退漿廢水[4]。印染廢水還包括煮練、漂白、絲光、印花、皂洗和整理廢水等。其特征可概括為以下幾點[5-7]：
（1）排放水量大。紡織印染產(chǎn)業(yè)是典型工業(yè)廢水用水大戶，據(jù)不完全資料統(tǒng)計，其中全國印染廠每年排放廢水約 6.5×108t，占紡織工業(yè)廢水量 80%。
（2）色度大、有機物含量高。染色加工過程中往往會殘留大量染料進(jìn)入廢水，導(dǎo)致廢水色度大，印染廢水的色度通常為500-1000倍，有的印染廢水色度甚至高達(dá)4000倍以上。印染廢水的COD通常為800~1200mg/L，堿減量廢水COD可高達(dá)106mg/L。
（3）水質(zhì)多變，成分復(fù)雜。印染廢水中含有不同種類的染料、助劑及表面活性劑，在紡織印染生產(chǎn)時期亦因不同生產(chǎn)需求而使用不同的染料和助劑，因而不同時期印染廢水呈現(xiàn)出成分復(fù)雜多變，水質(zhì)變化大等特性。
（4）堿度高，溫度變化大。紡織印染生產(chǎn)過程中需要加堿和鹽調(diào)節(jié)pH值，因此印染廢水一般呈堿性，pH值在9-11之間，有時會高達(dá)12。印染廢水溫度可高達(dá)30~40℃，在進(jìn)入調(diào)節(jié)池前印染廢水溫度可達(dá)50℃以上。
（5）可生化性差。印染廢水可生化性差，B/C值通常低于0.2，而印染助劑如聚乙烯醇（PVA）等是難生物降解有機物，廢水所含助劑的百分比越高，可生化性越差。此外，廢水中還含有大量高分子有機化合物，抑制微生物的降解速率，甚至對微生物具有毒性作用，因此往往需要經(jīng)過混凝預(yù)處理后再進(jìn)行后續(xù)的生物處理，但污泥量較大，也容易造成二次污染。
鑒于印染廢水的上述特征，印染廢水的處理已受到國家重點關(guān)注，是國內(nèi)公認(rèn)的難處理有機廢水之一。一般對于印染廢水的處理主要以混凝、厭氧、好氧等方法串聯(lián)的處理工藝，對于色度高的廢水則通過次氯酸鈉氧化脫色。常規(guī)處理工藝不僅藥劑成本高，且產(chǎn)生大量的物化污泥，存在二次污染的風(fēng)險。
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第二章 工藝技術(shù)路線及試驗材料與方法

2.1 現(xiàn)有處理系統(tǒng)問題分析及中試工藝技術(shù)路線
2.1.1 試驗水質(zhì)
本課題研究的廢水來自廣州市番禺區(qū)某紡織印染有限公司現(xiàn)有調(diào)節(jié)池內(nèi)的印染綜合廢水，如表 2-1 所示。該企業(yè)內(nèi)配套有專門的生產(chǎn)設(shè)備，集合針織、染色、印花及整理的綜合生產(chǎn)線，年產(chǎn)量約 8700 公斤，因此隨之產(chǎn)生的廢水量巨大，且廢水成分復(fù)雜。在中試試驗期間法發(fā)現(xiàn)，該廢水在不同時段水質(zhì)會發(fā)生變化，水質(zhì)波動較大，具體表現(xiàn)為進(jìn)水 COD 及色度等水質(zhì)指標(biāo)的變化，但總體具有以下特點：（1）可生化性較差，B/C值小于 0.3；（2）固體懸浮物含量較高；（3）硫酸鹽含量較高；（4）色度較高，且色度變化較大。

2.1.2 現(xiàn)有處理系統(tǒng)的問題及分析
目前該紡織印染有限公司共有 4 套印染綜合廢水處理系統(tǒng)，均采用“混凝沉淀-水解酸化-脫色（漂水）-砂濾”廢水處理工藝，圖 2-1 為現(xiàn)有系統(tǒng)的工藝流程，其設(shè)計規(guī)模均為 15000t/d。該系統(tǒng)實際處理水量約 50%，進(jìn)水 COD 在 700-1500mg/L，通過該系統(tǒng)處理能將 COD 降至 110~180mg/L 左右，隨著印染紡織工藝逐漸完善，廢水的水質(zhì)及成分發(fā)生變化，且隨著新標(biāo)準(zhǔn)的推出，原有系統(tǒng)難以保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，經(jīng)過調(diào)研分析，該系統(tǒng)主要存在以下問題：
（1）廢水水質(zhì)波動較大，現(xiàn)有處理系統(tǒng)無法保證其出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；
（2）現(xiàn)有處理系統(tǒng)水解酸化單元對廢水的生化性改善不大，基本不能去除廢水的色度；
（3）廢水中含有較多的固體懸浮顆粒物，若先采用混凝沉淀器污泥產(chǎn)量較大，易造成二次污染，且藥劑投加量也較大，成本較高；
（4）采用漂水進(jìn)行脫色，脫色效果相對較差，且在廢水處理中漂水脫色需投加大量的漂水，導(dǎo)致出水中含有的游離氯較高，對生態(tài)與環(huán)境亦造成破壞，且漂水脫色易與水中有機物反應(yīng)生成致癌物質(zhì)三鹵甲烷 THMs。

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2.2 試驗材料
本課題的研究是依賴于小試試驗與中試試驗的水質(zhì)檢測結(jié)果，綜合考慮中試系統(tǒng)的可行性，探索該中試系統(tǒng)在處理試驗廢水的具體影響因素及最優(yōu)運行參數(shù)。具體常規(guī)水質(zhì)分析的主要儀器，如表2-4所示。小試試驗藥劑均采用分析純及化學(xué)純，中試常規(guī)處理系統(tǒng)中混凝沉淀單元混凝劑的選取需由小試試驗決定，而中試試驗常規(guī)處理系統(tǒng)及深度處理系統(tǒng)中所用到的藥劑均為工業(yè)級如表2-5
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第三章 兼氧接觸氧化工藝對印染綜合廢水預(yù)處理研究...................................25
3.1 兼氧接觸氧化工藝的啟動..................................................26
3.1.1 兼氧接觸氧化工藝的啟動方法.......................................26
3.1.2 啟動期間預(yù)處理單元的 pH 值變化情況.........................................27
3.1.3 啟動期間預(yù)處理單元對 CODcr去除情況 ....................................29
3.1.4 啟動期間兼氧預(yù)處理單元對試驗廢水的處理情況.......................................30
3.1.5 兼氧預(yù)處理單元掛膜情況.............................................31
3.2 兼氧接觸氧化工藝對廢水的預(yù)處理.........................................32
3.2.1 兼氧接觸氧化預(yù)處理單元對廢水 COD 的去除效果..........................................32
3.2.2 兼氧接觸氧化預(yù)處理單元對硫酸根與硫化物的去除.........................................34
3.3 本章小結(jié).............................................35
第四章 混凝-接觸好氧工藝對印染綜合廢水的處理研究........................................37
4.1 接觸好氧工藝的啟動方法.........................................37
4.1.1 接觸好氧工藝的啟動............................................37
4.1.2 啟動期間接觸好氧單元 pH 值變化情況............................................38
4.1.3 啟動期間接觸好氧對廢水 COD 的去除情況................................39
4.2 混凝處理工藝研究...............................................40
4.2.1 混凝工藝機理................................................40
4.2.2 試驗混凝劑的概述............................................41
4.2.3 混凝處理試驗.......................................42
4.2.4 混凝劑組合處理試驗.........................................45
4.3 混凝-接觸好氧工藝對廢水的處理研究..............................................46
4.3.1 混凝-接觸好氧工藝對廢水 COD 的去除效果..................................46
4.3.2 混凝-接觸好氧工藝對氨氮的去除情況.......................................48
4.3.3 混凝-接觸好氧工藝對色度及 SS 的去除情況.....................................................49
4.4 本章小結(jié).............................................50
第五章 兩級臭氧曝氣生物濾池的深度處理研究......................................51
5.1 曝氣生物濾池的掛膜與啟動.........................................51
5.1.1 曝氣生物濾池的掛膜與啟動方法...............................................51
5.1.2 啟動期間對廢水 COD 的去除效果....................................52
5.2 兩級臭氧曝氣生物濾池對印染廢水的深度處理研究.........................................54
5.2.1 臭氧投加總量對試驗廢水的處理效果影響...............................................54
5.2.2 臭氧投加量方式對試驗廢水的處理效果影響....................................55
5.2.3 水力停留時間對試驗廢水的處理效果影響............................................56
5.2.4 氣源對兩級臭氧曝氣生物濾池的耗能影響.................................58
5.3 本章小結(jié)......................................59

第六章 中試系統(tǒng)穩(wěn)定運行情況

6.1 中試系統(tǒng)穩(wěn)定運行數(shù)據(jù)
6.1.1 中試系統(tǒng)穩(wěn)定運行期間 COD 處理情況
本中試分為常規(guī)處理系統(tǒng)與深度處理系統(tǒng)，常規(guī)處理系統(tǒng)采用“兼氧接觸/混凝沉淀/接觸好氧”組合工藝，深度處理系統(tǒng)采用“兩級臭氧曝氣生物濾池”組合工藝，設(shè)計流量為 20t/d，最終常規(guī)處理系統(tǒng)日處理量達(dá)到 22t/d，深度處理系統(tǒng)日處理量為 19.2t/d。
如圖 5-8 為中試系統(tǒng)穩(wěn)定運行期間對 COD 的去除情況，由圖可知，進(jìn)水 COD 波動較大，波動范圍為 550~1100mg/L 之間，經(jīng)常規(guī)處理后出水為 150~200mg/L，經(jīng)兩級O3-BAF 處理后吹水基本穩(wěn)定在 40mg/L，證明本中試系統(tǒng)適用于處理該紡織印染企業(yè)印染綜合廢水。

6.1.2 中試系統(tǒng)穩(wěn)定運行期間色度處理情況
本中試系統(tǒng)對色度有很好的去除效果，由于臭氧具有較強的脫色作用，在滿足進(jìn)水負(fù)荷的前提下，系統(tǒng)出水色度能保證在 40 倍以內(nèi)。本次試驗廢水色度變化較大，在穩(wěn)定運行期間，廢水色度變化范圍為 500~750 倍，經(jīng)常規(guī)處理后出水色度維持在 150~300倍，兩級臭氧曝氣生物濾池組合工藝對色度的去除效果明顯，出水色澤清亮透明，出水色度可以穩(wěn)定維持在 40倍以內(nèi)。
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結(jié)論與展望

1. 結(jié)論
隨著新標(biāo)準(zhǔn)《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-2012）的提出，大部分紡織印染企業(yè)都存在著廢水治理難以達(dá)標(biāo)的問題，本中試采用“兼氧接觸-混凝沉淀-接觸好氧”組合工藝為常規(guī)處理系統(tǒng)，“兩級臭氧曝氣生物濾池”組合工藝為深度處理系統(tǒng)，對廣東某紡織印染企業(yè)印染綜合廢水進(jìn)行處理。
中試系統(tǒng)采用兼氧接觸氧化為預(yù)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)微曝氣可促進(jìn)廢水的擾動，強化廢水與污泥間的傳質(zhì)能力，有效去除廢水中的污染物質(zhì)。通過在接觸好氧單元設(shè)置混凝沉淀，既可以降低接觸好氧單元進(jìn)水負(fù)荷，同時還能調(diào)節(jié)廢水的 pH，保證后續(xù)生物處理系統(tǒng)的 pH 環(huán)境。本中試采用兩級臭氧曝氣生物濾池作為深度處理系統(tǒng)，利用臭氧的強氧化性與好氧微生物的生物降解能力，將廢水中剩余的難降解有機物徹底氧化為可生化小分子有機物，通過生物降解進(jìn)一步脫除。該中試系統(tǒng)適用于處理印染綜合廢水，滿足新標(biāo)準(zhǔn)提出的污染物排放限值一級標(biāo)準(zhǔn)，緩解紡織印染企業(yè)廢水處理壓力。本課題對中試系統(tǒng)常規(guī)處理段及深度處理段各單元的工藝參數(shù)進(jìn)行分析研究，其結(jié)論如下：
（1）兼氧接觸氧化單元作為預(yù)處理系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)曝氣量實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的微曝氣環(huán)境，兼氧接觸氧化法抗沖擊負(fù)荷能力較強，對 COD、色度、SS 均有良好的去除效果。啟動期間以兼氧微曝氣方式運行，系統(tǒng)出水COD約400mg/L，COD去除率最高為65.9%，出水 SS 為 50~105mg/L，去除率為 93.3%，遠(yuǎn)優(yōu)于厭氧水解酸化方式。水力停留時間及容積負(fù)荷是影響兼氧預(yù)處理系統(tǒng)去除有機物的重要因素，最佳水力停留時間為 10.36h，COD 平均去除率為 50%~60%。兼氧接觸氧化單元不易滋生硫酸鹽還原菌，溶解氧在0.1~0.3mg/L 有效抑制硫化物濃度的增加。
（2）本試驗廢水可生化性較差，僅接觸好氧單元處理后出水難以滿足深度處理進(jìn)水水質(zhì)要求，本試驗采用混凝-接觸好氧組合工藝，在接觸好氧單元前增設(shè)混凝沉淀單元，經(jīng)組合后接觸好氧單元出水水質(zhì)得到保證，出水COD低于200mg/L，混凝-接觸好氧組合工藝能有效去除污染物，適合作為本中試二級處理工藝。本試驗通過混凝處理試驗選取合適的混凝劑，通過試驗對比PAC、FeSO4·7H2O、高效絮凝劑及凈水劑對COD的處理效果，綜合考慮處理效果與藥劑成本，選取FeSO4·7H2O為合適的混凝劑，投加量為0.5~0.8g/L。通過混凝劑組合試驗，最終選取FeSO4·7H2O和H2O2的組合為本中試的混凝劑，投加量分別為0.5g/L、0.22g/L。水力停留時間大于9.81h，混凝-接觸好氧組合工藝處理效果逐漸穩(wěn)定，進(jìn)水負(fù)荷由1119gCOD/(m3·d)逐漸下降到580gCOD/(m3·d)，出水COD仍能穩(wěn)定維持在150~180mg/L，COD去除率為50%~60%，該工藝最佳水力停留時間為9.81h�；炷�-接觸好氧單元對NH3-N去除具有顯著的效果，NH3-N去除率均大于60%，最高時為90.8%�；炷�-接觸好氧工藝對于廢水的色度去除率較低，但對于廢水中的SS去除效果較好，出水SS能保證在30mg/L左右。混凝-接觸好氧組合工藝對兼氧接觸氧化預(yù)處理出水進(jìn)一步處理后，其出水水質(zhì)滿足深度處理進(jìn)水要求。
（3）本中試采用兩級 O3-BAF 組合工藝為深度處理系統(tǒng)，通過臭氧投加總量、臭氧投加方式、水力停留時間對深度處理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。臭氧投加總量對兩級 O3-BAF 處理效果具有很大的影響，當(dāng)臭氧投加總量增加至 60mg/L 時廢水中有機物的去除性能會有較大的提升。當(dāng)臭氧投加總量為 60mg/L 時，出水 COD 低于 40mg/L，平均出水 COD為 30.6mg/L，平均 COD 去除率達(dá)到 81.1%。本試驗深度處理系統(tǒng)最佳臭氧投加總量為60mg/L。臭氧投加方式會影響到臭氧投加量在兩級 O3-BAF 中的分配，當(dāng)臭氧投加方式較大或較小時均會對系統(tǒng)處理效果造成影響。臭氧投加比例為 2:1 是本中試合適的臭氧投加方式。水力停留時間是影響兩級 O3-BAF 處理能力的重要因素，水力停留時間為8.33h，出水 COD 有時高于 40mg/L，水力停留時間為 6.25h，出水 COD 在 40~50mg/L。綜合考慮處理能力，選取最佳水力停留時間為 6.25~8.33h�？諝庠磁c氧氣源對兩級O3-BAF 能耗不同，使用氧氣罐作為氧氣源其能耗約為空氣源的 1/4，其能耗大大降低，而對廢水中有機污染物的去除效果則增益較小。
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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號：12040