CN101633541A

CN101633541A - 印染废水深度净化处理的集成技术

Info

Publication number: CN101633541A
Application number: CN200810133419A
Authority: CN
Inventors: 陈健波
Original assignee: ZHEJIANG STONE ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG STONE ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2008-07-21
Filing date: 2008-07-21
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2028-07-21
Also published as: CN101633541B

Abstract

本发明公开了一种轻度污染印染废水或经过处理达到一定排放标准的印染废水经深度净化处理后回用于生产的集成技术。该技术所涉及的工艺主要包括调节池、压力移动床生物膜反应器、陶粒－活性炭生物滤池、气浮***、叠片式过滤器、超滤－反渗透***。本技术特征在于将传统的生化技术进行改进，并结合臭氧氧化、气浮及膜分离等技术进行工艺集成。采用本处理技术可实现印染废水的再生，再生水量可达到70～80％，不但可以有效解决印染行业的污染问题，保护环境，也可为在印染行业中实现印染废水的闭路循环和推广清洁生产提供理论和技术支持。

Description

印染废水深度净化处理的集成技术

技术领域

本发明涉及一种轻度污染印染废水或经过处理达到一定排放标准的印染废水经深度净化处理后回用于生产的集成技术。

背景技术

我国是缺水国家，人均淡水资源仅2200m³，为世界平均水平的1/4，且分布不均匀，部分地区严重缺水，即使在水资源相对丰富的东南沿海地区，也由于污染严重形成水质型缺水。印染行业不但是用水大户，也是废水的排放大户，在全国各工业行业中，纺织印染废水排放量居第5位，占全国工业废水统计排放量的7.5％，其中每年排放的印染废水约为11.3亿吨(占纺织印染业废水的80％)，约占全国工业废水排放量的6％。由于我国印染工艺相对落后，产品档次低，用水量、排放量大、废水水质污染程度比发达国家高很多。例如德国每吨棉布印染用水量为100吨，而我国一般水平为300吨，甚至400吨。在这些排放的印染废水中，10％～15％的印染组分随废水排入环境，这些组分大多是难降解的染料、助剂和有毒有害的重金属、甲醛、卤化物、无机物、硫化物。废水有机物浓度高、种类繁多、结构复杂，属于难处理的工业废水。随着化学工业的发展，印染工序中使用的染料品种越来越多，成分越来越复杂，单纯以生物处理为主的传统工艺，已难以适应可生化性越来越差的印染废水的处理。

面对水资源的日渐短缺和严重污染，无论从降低企业成本角度还是从社会环保的发展要求来看，对印染废水进行深度净化处理和回用已十分必要。目前我国印染企业水回用率仅7％(主要还是冷却水等)，整个纺织行业回用率不足10％，是全国所有行业的最低，因此采用新技术，节约水资源，提高水的回用率是纺织印染行业十分重要而艰巨的任务。

印染废水回用处理的现状：印染用水主要指标有色度、pH、浑浊度和硬度，除此之外是铁和锰，后两项主要与染浅色布时产生“斑点”有关。印染废水是一个大类，不同的纤维(包括棉、毛、麻、丝及各种化学纤维)所用染料不同(包括活性、酸性、阳离子、分散等染料)，其染色工艺不同，特别是整理工艺不同，其水质相差极大。目前国内印染废水的回用重点主要在丝绸印染和针织印染等污染相对较轻的废水上，回用处理的技术主要是在原有印染废水处理的基础上进行三级深度处理，常用的技术主要有：混凝、吸附、氧化(电化学氧化、光化学氧化)、生物技术(曝气生物滤池、活性炭生物滤池)和膜技术等。从实际的运行效果看，单一的方法很难彻底处理印染废水，常规方法是采取技术联用的方法，才能较为有效的处理和回用印染废水，但也存在运行成本高、出水水质不稳定等缺陷。由于技术上的瓶颈，目前废水的回用率相对较低，一般在20％～30％之间，回用水主要用于水质要求不太高的前道工序。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有印染废水处理方法中存在的一系列问题，提供一种易于工业化的集成技术，对轻度污染印染废水或经过处理达到一定排放标准的印染废水进行有效的深度净化，在治理印染废水的同时，实现印染废水的再生和回用。该方法处理后的废水可分质在各印染工序中使用，不影响印染产品质量，回收率高于现有技术，投资合理，工艺实用可行。这项技术不但可以有效解决印染行业的污染问题，保护环境，也可为在印染行业中推广清洁生产提供理论和技术支持。

本发明的目的由如下技术方案实施。

印染废水经过清污分流后污染较轻的排清水或达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)一级或二级排放标准的综合印染废水由管网收集后，经过格栅去除悬浮杂质，进入调节池。调节池主要的功能是均化水质、保持***进水流量恒定，同时，池内还设有回流管路和软硬性填料，因此调节池除起调节水量作用外还可兼作反应池，部分净化水质。随后，废水经加压泵增加压力后压入气水混合罐，与空压机送来的压缩空气在罐内混合溶气后，经管路进入压力移动床生物膜反应器。压力移动床生物膜反应器内装悬浮填料，可以生长贫营养的微生物，如假单胞菌、嗜水气单胞菌和芽胞杆菌等。这些贫营养微生物比表面积大，对废水中的有机物有较大的亲和力，比增殖速度及Monod常数都较小，对营养物的竞争具有较大的优势，同时由于移动床生物膜反应器内的压力是常压的数倍，增加了水中溶解氧的浓度，使得废水中氧向微生物转移的效率大大提高，加快了生化反应速率。该反应器的出水一部分回流至调节池，另一部分经管路引至陶粒-活性炭生物滤池。该滤池由衬底层、多粒径陶粒滤层和活性炭滤层组成。在此阶段，滤池内的滤料不仅起着截污的作用，还由于在溶气、压力和富氧的特定条件下，还起着生物载体的作用，即在过滤的同时滤料上生长的微生物还对污染物质进行降解。由于在富氧和微污染的环境下，活性炭上的生物膜更新和氧化速率较常压下高，难降解物质的降解和生物膜的脱落更新同步进行，因此滤池的活性炭不必周期再生，使用时间长。

陶粒-活性炭生物滤池的出水依靠自身的压力部分回流至调节池，其余部分进入气浮***。结合印染废水的特点，在进入气浮前通过加药泵往进水中投加混凝剂。由于气浮进水本身是含有空气的溶气水，因此与常规气浮***相比可省去压力溶气设备，同时在气浮进水处投加加压的臭氧水，利用臭氧的强氧化性，去除水中的色度、细小悬浮物和难生物降解的浆料、染料、助剂及铁锰离子。加压的臭氧水一部分经管路送至调节池，对进入调节池的废水进行预臭氧，提高其生化性。在经过臭氧氧化后，杀死的活性污泥菌团、被氧化的铁锰离子所形成的氢氧化物胶体、各种悬浮物和从水中析出的微小气泡，相互吸附上浮，最终被气浮***的刮渣装置去除。气浮***上部还设有气体收集及臭氧分解装置，根据需要可开启臭氧分解装置分解析出的臭氧，减少对环境的破坏，分解臭氧后得到的氧气通过管路送至调节池用于曝气。臭氧分解装置关闭时，通过气体收集装置将收集的气浮***析出气体送至调节池，进行预臭氧和曝气。

气浮***出水通过管路进入中间水箱后，经过加压泵加压后进入叠片式过滤器。中间水箱的作用一方面是调节水量，另一方面是保证进水有足够的停留时间，衰减水中臭氧，以保护后续的膜元件。叠片式过滤器为精密过滤，其基本过滤元件是一组带沟槽的聚丙烯塑料盘，相邻盘上的沟槽形成多层的过滤精度，将水中固体物截留，其过滤精度为50～100μm，可以保护后续的超滤膜不被杂质刮伤膜表面。叠片过滤器的出水进入超滤-反渗透***，在超滤处理阶段，水分子和分子量较小的溶质透过膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用而被截留。超滤出水可用于印染工序中水质要求不高的部分。反渗透装置则利用反渗透膜的特性来去除水中绝大部分可溶性盐份、胶体、有机物及部分微生物。超滤-反渗透***出水一般能达到印染工序的软水标准，但是由于反渗透出水一般pH偏低，因此需要通过调节pH，才能最终回用于生产。

附图说明

附图为本发明印染废水深度净化处理集成技术的工艺流程图。

图中所示：1、调节池；2，9、空压机；3，8、气水混合罐；4、压力移动床生物膜反应器；5、陶粒-活性炭生物滤池；6、气体收集及臭氧分解装置；7、气浮***；10，15、中间水箱；11，空气过滤器；12、臭氧发生器；13、叠片式过滤器；14、超滤***；16、18料液存储箱；17、反渗透***；P1，P3，P4、加压泵；P2，P5、加药泵；V1-V21、阀门

具体实施方式

下面结合附图和实施案例对本发明作进一步说明。

如附图所示，将印染废水经过清污分流后污染较轻的排清水或达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)一级或二级排放标准的综合印染废水由管网收集后，经过格栅去除悬浮杂质，进入调节池1，调节池设有预臭氧管路和溶气水回流管路，同时池内设有软硬性填料。调节池除起调节水量作用外，还可兼作预臭氧和好氧反应池，在提高进水生化性的同时部分净化水质。随后，废水经加压泵P1增加压力后压入气水混合罐3，与空压机2送来的压缩空气在罐内混合溶气后，经管路及阀门V4首先进入压力移动床生物膜反应器4。该反应器内填充有悬浮填料，直径为70～150mm，密度为0.8～0.98g/cm³，装填体积比为70％～75％。悬浮填料是微生物主要的栖息、繁殖场所，能吸附和降解废水中大部分的溶解性有机物，降低废水CODcr含量。反应器内的工作压力为0.25～0.55MPa，能大幅度增加水中的溶解氧浓度，使得混合液中氧向微生物转移的效率大大提高，有利于活性污泥微生物的增殖和对有机物的降解。

压力移动床生物膜反应器出水的30～50％通过回流管路及阀门V5回流至调节池，50～70％通过管路和阀门V8引至陶粒-活性炭生物滤池5。在此阶段，陶粒和活性炭不仅起着截污过滤和吸附的作用，由于处于富氧环境，还能起着生物载体作用，废水通过时，好氧微生物同时可降解水中的污染物质。陶粒-活性炭生物滤池内的陶粒过滤层堆积密度为0.3～0.9g/cm³；活性炭粒度10～30目≥90％，反应器内的工作压力为0.25～0.45MPa。该滤池的出水依靠自身的压力通过管路及阀门V9将20～30％出水回流至调节池，70～80％出水通过管路和阀门V12引至气浮***7。

由于进水本身是含有空气的溶气水，因此与常规气浮***相比可省去压力溶气设备。结合印染废水的特点，进水在进入气浮***前通过料液存储箱18及加药泵P2往进水中投加混凝剂。混凝剂为聚合氯化铝PAC，助凝剂为聚丙烯酰胺PAM，PAC添加量为10～50mg/L，PAM的添加量为0.5～5mg/L。同时，在气浮进水处投加加压的臭氧水，利用臭氧的强氧化性，去除水中的色度、细小悬浮物和难生物降解的浆料、染料、助剂及铁锰离子。臭氧投加***由臭氧发生器12、空气过滤器11、空压机9和气水混合罐8组成。臭氧溶气水经管路和阀门V13送至气浮***进水处，对进水进行臭氧氧化。臭氧氧化后，杀死的活性污泥菌团、被氧化的铁锰离子所形成的氢氧化物胶体、各种悬浮物和从水中析出的微小气泡，相互吸附上浮，最终被气浮***的刮渣装置去除。加压的臭氧水一部分经管路及阀门V1送至调节池前部，对进入调节池的废水进行预臭氧，以提高其生化性。加压臭氧的压力为0.3～0.45MPa，预臭氧的投加量为1～8mg/L，气浮的臭氧投加量为2～12mg/L。气浮***上部设有气体收集及臭氧分解装置6，根据需要可开启臭氧分解装置分解臭氧，减少对环境的污染。分解臭氧后得到的氧气通过管路及阀门V3送至调节池用于曝气。臭氧分解装置关闭时，通过气体收集装置及阀门V2直接将收集的析出气体送至调节池，进行预臭氧和曝气。气浮***的5～10％出水进入气水混合罐8，其余出水进入中间水箱10。

中间水箱10的出水经管路和阀门V14后通过加压泵P3加压进入叠片式过滤器13。叠片式过滤器的作用是去除细小杂质以保护后续的膜原件，其出水通过阀门V17进入超滤***14。超滤***工作压力为0.1～0.3MPa，膜材料为聚偏氟乙烯、聚醚砜或复合聚氯乙烯中空纤维膜的一种，切割分子量为8～12万道尔顿；超滤***的滤出液CODcr＜30mg/L、电导＜1000μs/ms、浊度＜5NTU、SS＜10mg/L、色度＜30倍，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级排放标准。超滤的滤出液进入中间水箱15后，一部分出水经管路和阀门V18回用于车间，用于水质要求相对较低的工序，例如用在蒸煮、漂理等工序；一部分出水经管路和阀门V19由加压泵P4加压后进入反渗透***17，使废水得到进一步净化。反渗透***的膜原件，是硫酸镁截留率为99.8％的芳香聚酰胺膜，结构形式为卷式，反渗透***的压力为0.8～2.0MPa。反渗透***出水CODcr＜10mg/L 电导＜200μs/ms，浊度、SS和色度均检测不到，可用作印染工艺中的精细用水。由于反渗透出水一般pH偏低，因此需要通过调节pH至6.5～8.5，才能最终回用于生产。反渗透pH调节装置由加药泵P5和料液存储箱16组成。为防止无机盐的积累，反渗透***浓水通过阀门V21直接排放。

压力移动床生物膜反应器和陶粒-活性炭生物滤池均安装有排放阀门(V7、V11)及相应管路，压力移动床生物膜反应器、陶粒-活性炭生物滤池及超滤-反渗透***的反冲水和冲洗水，经阀门(V6、V10、V15、V16、V20)及相应管路回调节池。

在具体的实施过程中，根据各印染厂生产工艺及所用染料、助剂等的不同，生化单元的停留时间、混凝剂投加量、各阶段臭氧投加量及各***工作压力等工艺参数可作适当比例的调整。以下为三个具体的实际运行项目的测试情况：

实施例一

某纺织印染公司建有染整废水处理设施，出水水质达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287-1992)的二级排放标准。为削减COD的排放总量，改善所在区域的水环境，同时节约水资源，降低生产成本，该公司要求将印染废水进行深度处理并回用于生产。现采用本工艺进行中试实验，进水水量为100t/d。

以下表格为***进水水质和生产车间适用于纺织湿处理要求的回用标准。

中试工程正式实施三个月后，各处理单元的处理效果如下：

控制指标	调节池出水	陶粒-活性炭生物滤池出水	气浮***出水	超滤***出水	反渗透***出水(pH调节后)
控制指标	调节池出水	陶粒-活性炭生物滤池出水	气浮***出水	超滤***出水	反渗透***出水(pH调节后)	pH	7.25	7.8	7.4	6.8	7.5
CODcr(mg/L)	156	32	25	15	4	pH	7.25	7.8	7.4	6.8	7.5
CODcr(mg/L)	156	32	25	15	4	浊度(NTU)	20	5	2.5	0.1	0.06
色度(度)	95	55	35	5	0	浊度(NTU)	20	5	2.5	0.1	0.06
色度(度)	95	55	35	5	0	铁(mg/L)	0.35	0.07	0.05	未检出	未检出
锰(mg/L)	0.5	0.4	0.06	0.03	未检出	铁(mg/L)	0.35	0.07	0.05	未检出	未检出
锰(mg/L)	0.5	0.4	0.06	0.03	未检出	电导(μS/cm)	1547	1255	1025	825	15

该***中水回用率达80％左右，回用水主要分两部分。65％左右的超滤滤出液用于粗洗回用，即用在除染色以外的蒸煮、漂理等水质要求相对较低的工序；另外35％超滤出水进入反渗透***。最终处理出水回用于精用水，即回用于染布车间印染过程中的洗涤水或印染工艺的软水。根据测算，用于粗洗回用的总运行成本(包括电费、药剂费和工资)为1.32元/吨。用于精用水回用的处理成本为1.95元/吨。目前采用该部分回用水生产的产品无论色度、光泽度还是柔软度都达到产品质量要求。因此采用本工艺进行印染废水的深度净化处理和回用，在取得社会效益的同时，也取得了良好的经济效益。

实施例二

某公司印染废水深度净化处理工程，废水主要来源印染工艺中的前处理、染色和后处理，处理量为150t/d，所用的染料主要为活性染料，部分为分散染料，所用助剂为碱和原明粉等。废水经公司内部废水站处理后进入本工艺***，以下为本工艺处理的相关指标：

根据以上所测数据显示，该工程出水各项水质指标均达到且超过回用水要求，出水已被回用于印染工艺过程的前处理及染色工序，回用水量75％左右。根据对染色产品的质量分析，其色牢度、皂洗牢度均在4级以上。因此，通过本工艺深度净化处理的印染废水可以回用于印染生产过程，对产品品质没有影响。

实施例三

某针织有限公司是一家以生产针织坯布及染整加工为主的企业，生产排放废水中含有大量残余染料、助剂、浆料、废碱、纤维和无机盐等，有机物含量高、色度大、pH变化大。该厂每日排放废水3000m³/d，废水CODcr为1400mg/L、BOD为200mg/L、SS为400mg/L、色度700倍、pH值7～9。该厂现有一套污水处理装置，处理工艺为混凝沉淀-水解酸化-好氧-混凝沉淀-生物滤池，处理后出水除色度之外大部分指标可以达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)的一级排放标准。现将该排放废水采用本工艺流程进行120t/d规模的深度净化处理中试实验，以下为本工艺稳定运行3个月后的相关数据：

从实际的运行情况看，现有工艺的反渗透产水水质已接近纯水指标，远远优于现有新鲜水指标，工艺过程中只有少量的水排放。随着企业生产向高档产品发展，工艺用水水质要求相应提高，本技术的推广可以为印染产品的品质提升提供可靠的技术保障，在减轻环境污染的同时节约大量的水资源，实现印染过程的清洁生产。

从以上实施的项目实例中可以看出，本集成技术结合了生化-物化-膜分离技术的一系列优点，在印染废水深度净化处理及回用方面，能有效地去除水中污染物质，降低水中的电导率、总固体和硬度，具有良好的脱色除盐效果，且运行成本合理。印染废水深度净化处理的集成技术，既节约水资源，又减轻印染废水对环境的污染，为纺织印染业的节能减排奠定了基础。

Claims

1、一种印染废水深度净化处理的集成技术，其特征在于：

1)印染废水经过清污分流后污染较轻的排清水或达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)一级或二级排放标准的综合印染废水由管网收集后，经格栅去除悬浮杂质，进入调节池。调节池前部设有臭氧预曝气管路，以提高进水的可生化性；池内还设有回流管路和软硬性填料。调节池除起调节水量作用外还可兼作好氧反应池，部分净化水质。

2)废水经加压泵加压后压入气水混合罐，与空压机送来的压缩空气在罐内混合溶气后，经管路首先进入压力移动床生物膜反应器。该反应器内装悬浮填料，是微生物栖息、繁殖的场所，能吸附和降解水中大部分的溶解性有机物。同时，由于该反应器内的压力是常压的数倍，增加了水中溶解氧的浓度，使得废水中氧向微生物转移的效率大大增强，提高了反应速率。

3)压力移动床生物膜反应器的出水部分回流至调节池，部分经管路引至陶粒-活性炭生物滤池。该滤池由衬底层、多粒径陶粒滤层和活性炭过滤层组成。池内的滤料不仅起着截污的作用，还由于在溶气、压力和富氧的特定条件下，滤料还起着生物载体的作用，在过滤的同时对污染物质进行降解。

4)陶粒-活性炭生物滤池的出水依靠自身的压力部分回流至调节池，部分通过加药泵投加混凝剂后进入气浮***。由于进水本身是含有空气的溶气水，因此与常规气浮***相比可省去压力溶气设备。同时，在气浮进水处投加加压的臭氧水，利用臭氧的强氧化性，去除水中的色度、细小悬浮物和难生物降解的浆料、染料、助剂及铁锰离子。气浮***的上部设有气体收集和臭氧分解装置。

5)气浮出水经过叠片式过滤器进入超滤-反渗透膜分离***。通过超滤膜，水分子和分子量较小的溶质透过膜，而大于膜孔的微粒、大分子物质由于筛分作用而被截留；反渗透装置则利用反渗透膜的特性来去除水中绝大部分可溶性性盐份、胶体、有机物及部分微生物。超滤滤出液部分直接回用于印染工艺中水质要求较低的工序；反渗透出水由于pH一般偏低，因此需要通过调节pH后，才能回用于印染工艺中水质要求较高的工序。

2、据权利要求1所述的一种印染废水深度净化处理的集成技术，其特征在于步骤2中，所述的压力移动床生物膜反应器内置的悬浮填料的直径为70～150mm，密度为0.8～0.98g/cm³，装填体积比为70％～75％，反应器内的工作压力为0.25～0.55MPa。

3、据权利要求1所述的一种印染废水深度净化处理的集成技术，其特征在于步骤3中，所述的所述陶粒-活性炭生物滤池内的陶粒过滤层其堆积密度为0.3～0.9g/cm³；活性炭粒度10～30目≥90％，反应器内的工作压力为0.25～0.45MPa。

4、据权利要求1所述的一种印染废水深度净化处理的集成技术，其特征在于步骤2和3中，压力移动床生物膜反应器出水的30～50％水量回流至调节池，其余50～70％水量引至陶粒-活性炭生物滤池。60陶粒-活性炭生物滤池的出水20～30％水量回流至调节池，其余70～80％水量引至气浮***。

5、据权利要求1所述的一种印染废水深度净化处理的集成技术，其特征在于步骤1和4中，气浮***依靠进水中的溶气水在常压中析出气泡进行气浮，同时在气浮和调节池进水处投加加压的臭氧水。臭氧来源于臭氧发生器，采用空压机加压的方式进行臭氧投加。加压臭氧的压力为0.3～0.45MPa，预臭氧的投加量为1～8mg/L，气浮的臭氧投加量为2～12mg/L，气浮***上部设有气体收集和臭氧分解装置。

6、据权利要求1所述的一种印染废水深度净化处理的集成技术，其特征在于步骤4中，混凝剂为聚合氯化铝PAC，助凝剂为聚丙烯酰胺PAM，所述的PAC添加量为10～50mg/L，所述的PAM的添加量为0.5～5mg/L。

7、据权利要求1所述的所述的一种印染废水深度净化处理的集成技术，其特征在步骤5中，所述的超滤膜材料为聚偏氟乙烯、聚醚砜、或复合聚氯乙烯中空纤维膜的一种，切割分子量为8～12万道尔顿，膜过滤单元工作压力为0.1～0.3MPa；所述的反渗透膜，是硫酸镁截留率为99.8％的芳香聚酰胺膜，结构形式为卷式，反渗透***的压力为0.8～2.0MPa。

8、据权利要求1所述的一种印染废水深度净化处理的集成技术，其特征在于步骤5中，超滤滤出液的CODcr＜30mg/L、电导＜1000μs/ms、浊度＜5NTU、SS＜10mg/L、色度＜30倍，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级排放要求，可回用于水质要求相对较低的工序；***最终出水的COD＜10mg/L 电导＜200μs/ms，浊度、SS和色度均检测不到，可作为印染工序中的精细用水，如制备印染工艺软水的水源和印染过程中的洗涤水。

9、据权利要求1所述的一种印染废水深度净化处理的集成技术，其特征在于步骤5中，为了防止无机盐的积累，保证***的正常运行，反渗透***的浓水直接排放。

10、据权利要求1所述的一种印染废水深度净化处理的集成技术，其特征在于，压力生化单元和膜分离单元均安装有排放阀门和相应的管路，压力生化单元、叠片式过滤器、超滤-反渗透***的反冲水、冲洗水，经阀门及相应管路回调节池。