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印染廢水深度處理及回用技術(shù)研究

發(fā)布時(shí)間：2020-05-09 05:16

【摘要】： 作為我國具有優(yōu)勢(shì)的傳統(tǒng)支柱行業(yè)之一,紡織印染工業(yè)自20世紀(jì)90年代以來獲得了迅猛發(fā)展,其需水量和排水量也大幅度增長。據(jù)統(tǒng)計(jì),中國具有一定生產(chǎn)規(guī)模的、有統(tǒng)計(jì)資料的印染織物總量2003年為290億m,全國每年產(chǎn)生印染廢水約為16億t,為我國整個(gè)工業(yè)廢水排放第六位。隨著加工工藝的發(fā)展和新型染料、助劑的不斷開發(fā)應(yīng)用,印染廢水的處理難度也在增加;而且,隨著水費(fèi)的不斷上漲和排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格,印染行業(yè)的用水和排水問題日益突出,水的循環(huán)使用成為解決環(huán)境污染及緩解用水困難的措施之一。但由于高色度、難降解等特點(diǎn),印染廢水回用率為所有工業(yè)用水回用率中最低,僅7%,大部分的回用水僅回用為沖洗水或綠化灌溉,而且大多為冷卻水循環(huán)使用。因此以回用于生產(chǎn)為目的的深度處理技術(shù)(本文簡稱回用處理技術(shù))研究具有現(xiàn)實(shí)意義。本研究以印染廢水及其回用處理技術(shù)為研究對(duì)象,在對(duì)我國印染廢水處理現(xiàn)狀的調(diào)查分析基礎(chǔ)上,提出了切實(shí)可行的將生物—物化與動(dòng)態(tài)陶瓷微濾膜相結(jié)合的印染廢水回用處理工藝路線,該工藝可將印染廢水處理達(dá)到印染工藝用水要求,并首次提出了印染廢水回用標(biāo)準(zhǔn),通過試驗(yàn),對(duì)鹽類濃度和pH變化的染色效果影響進(jìn)行了分析;通過對(duì)棉針織印染廢水和腈綸針織印染廢水實(shí)際組分的分析,以及陽離子染料、活性染料、酸性染料、還原性染料和分散染料5類染料的好氧可生物降解性和還原性染料的兼氧可生物降解性等的研究,基本掌握了印染廢水的水質(zhì)情況,為后續(xù)有針對(duì)性的處理工藝提供了基礎(chǔ);動(dòng)態(tài)陶瓷膜過濾技術(shù)作為本研究中回用處理的關(guān)鍵技術(shù),本研究對(duì)動(dòng)態(tài)陶瓷膜的涂膜條件、運(yùn)行條件和清洗條件等各個(gè)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化;最后利用某針織印染廠作為工程性試驗(yàn)基地,對(duì)生物—物化+動(dòng)態(tài)陶瓷微濾膜的印染廢水回用處理技術(shù)進(jìn)行工程性驗(yàn)證。通過上述研究的綜合分析表明: 1.我國目前的印染廢水處理技術(shù)以生物法為主(占80%以上),尤以好氧生物處理法占絕大多數(shù),有的還將化學(xué)法與之串聯(lián)組合。生物處理法中以表面加速曝氣和接觸氧化法占多數(shù),并輔以物理或化學(xué)處理工藝組合。因此可以選擇生物—物化工藝作為印染廢水回用處理的前處理工藝。通過二步水解酸化和A/B/C三步接觸氧化,再經(jīng)過物化沉淀和生物濾池,預(yù)計(jì)可使印染廢水中COD去除率達(dá)到90%,色度去除率達(dá)到88%。隨后采用動(dòng)態(tài)陶瓷膜過濾技術(shù)進(jìn)一部去除色度、濁度和COD,保證出水能回用到印染過程中。首次提出了印染回用水水質(zhì)要求,與原有的印染用水水質(zhì)要求相比,回用水中增加了電導(dǎo)率和高錳酸鹽指數(shù)二個(gè)指標(biāo),改變了色度的測(cè)定方法。由于原有的印染用水水質(zhì)要求是針對(duì)新鮮地表水或地下水規(guī)定的,所以色度的測(cè)定方法為鉑鈷比色法,而印染回用水的色度來自不同的染料,因此采用稀釋倍數(shù)法更為合理。通過染色試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),印染用水的鹽類含量和酸堿性對(duì)染色效果有一定的影響,針對(duì)本試驗(yàn)中采用活性紫X—2R的棉織物染色試驗(yàn)來說,當(dāng)用水中的硫酸鈉濃度高于4.0g/L時(shí),會(huì)使染色織物的皂洗牢度中的沾色牢度低于2級(jí),無法滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求;當(dāng)用水偏酸性時(shí),染色效果也不如堿性條件,因此有必要關(guān)注回用水的鹽類含量和酸堿性問題。 2.本研究對(duì)具有典型性的天然棉纖維針織物和合成腈綸纖維針織物的印染廢水的污染物組分進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),棉漂染廢水COD主要由原棉中的各種伴生物、難降解的印染助劑所貢獻(xiàn),柔軟劑COD在漂染廢水總COD中所占的比例最大,約57.5%;腈綸織物染色廢水中,廢水總COD主要由各種難降解的印染助劑貢獻(xiàn),去油紗劑、勻染劑和柔軟劑等助劑的COD所占的比例最大,約70%左右,而染料是印染廢水中色度的唯一來源。因此,為解決回用處理技術(shù)中的脫色問題應(yīng)對(duì)染料的去除方法進(jìn)一步的分析。 3.印染廢水脫色一直是回用處理的難題之一,研究染料的可生化性,解決廢水的脫色問題,也是印染廢水回用處理研究中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。通過對(duì)具有代表性的5類71種染料:陽離子染料、活性染料、還原染料、酸性染料和分散染料的可生物降解性進(jìn)行好氧呼吸BOD_5/COD法的測(cè)定發(fā)現(xiàn),陽離子染料的好氧可生物降解性相對(duì)較好,被測(cè)定的染料中有25%屬于易生物降解的染料;其次是活性染料、分散染料和酸性染料,以可生物降解性差的染料為主;還原性染料的可生物降解性最差,測(cè)定的14種染料中有8種染料屬于難降解類。根據(jù)上述5類染料的好氧可生物降解性的研究結(jié)果,選擇其中可生物降解最差的還原性染料進(jìn)行兼氧條件下的可生物降解性試驗(yàn),結(jié)果表明在兼氧條件下,還原性染料的可生物降解性得到了提高,有7種染料由原來的難生物降解變?yōu)樯锝到庑圆?并脫色效果明顯。因此可將兼氧生物處理和好氧生物處理相結(jié)合,能有效的降解印染廢水中的染料,去除色度。 4.采用動(dòng)態(tài)陶瓷膜對(duì)于印染廢水二級(jí)出水進(jìn)行處理,使出水能回用于印染工藝。首先通過用粒徑為6000目的高嶺土,在錯(cuò)流速度為1.0m/s,跨膜壓差為0.20MPa、涂膜液濃度為0.30g/L以及涂膜時(shí)間為30min的最優(yōu)條件下涂膜,可使陶瓷膜的孔徑由原來的2.0μm下降到0.20μm左右;在對(duì)運(yùn)行操作條件的研究中,結(jié)果表明在0.10MPa的跨膜壓差,1.5m/s的錯(cuò)流速度的操作條件下,可得到最佳COD去除率為53.7%,滲透通量為227L/(m~2·h)。選擇采用自來水正沖、反沖、1%NaOH、0.5%HCl清洗;自來水并通入空氣進(jìn)行氣水正沖、水反沖、1%NaOH、1%HNO_3清洗;自來水并通入空氣進(jìn)行氣水正沖、反沖、1%NaClO清洗3種不同的清洗方法對(duì)膜通量的恢復(fù)情況進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)采用第3種清洗方法,所用時(shí)間最短,且通量恢復(fù)也最理想。通過清洗方法的重復(fù)性考察發(fā)現(xiàn)利用此種清洗方法,膜管反復(fù)運(yùn)行通量恢復(fù)較好,每次清洗過程的最后通量恢復(fù)率都在98%左右,沒有出現(xiàn)污染物的累積問題。 5.將某具有代表性的棉針織印染廠的印染廢水進(jìn)行清濁分流,染色廢水和首道漂洗水(濃廢水)進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放處理,第二道起的漂洗水(淡廢水)進(jìn)行回用處理,其回用處理量為300t/d,回用率75%。利用二步水解酸化(兼氧)+污泥負(fù)荷由重到輕的A/B/C三格好氧接觸氧化+物化+生物濾池以及動(dòng)態(tài)陶瓷膜深度處理,出水回用到實(shí)際染色生產(chǎn)中。結(jié)果表明該工藝出水水質(zhì)穩(wěn)定,投資運(yùn)行成本低,用回用水染色的織物其牢度、皂洗牢度基本為4級(jí),能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。同時(shí)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),印染廢水的清濁分流能降低回用處理的運(yùn)行成本,并且有效的防止了鹽類在回用水中的累積。上述研究證明了生物—物化+動(dòng)態(tài)陶瓷膜過濾是一種在工程上具有實(shí)用性的印染廢水回用處理技術(shù)。
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