紡織紡織廢水處理工藝及設(shè)備

紡織紡織廢水處理工藝及設(shè)備

紡織工業(yè)是中國傳統(tǒng)的主枝產(chǎn)業(yè)，包括五個部分：紡織、印花、化工、服裝和紡織設(shè)備的制造。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國的印染業(yè)也進入了高速發(fā)展期,設(shè)備和技術(shù)水平明顯提升,生產(chǎn)工藝和設(shè)備不斷更新?lián)Q代,印染企業(yè)尤其是民營印染企業(yè)發(fā)展十分迅速。但是,印染行業(yè)生產(chǎn)過程中排放的“三廢”,尤其是廢水治理不當將會對環(huán)境造成嚴重污染。紡織印染行業(yè)是工業(yè)廢水排放大戶。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國印染廢水每天排放量為300～400萬m3。印染廢水含有多種染料、漿料、表面活性劑等助劑,具有水量大、有機污染物濃度高、可生化性較差、色度高且多變、堿性大、水質(zhì)水量變化大、成分復雜等特點,屬較難處理的工業(yè)廢水之一。隨著印染工藝和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改變,印染廢水的水質(zhì)也發(fā)生了變化,印染廢水的處理難度也隨之加大,我們必須不斷創(chuàng)新、改進和提高治理工藝水平,選擇適用的工藝路線。1紡織印染生產(chǎn)的簡要介紹1.1印染工藝的表征印染工藝指在生產(chǎn)過程中對各類紡織材料(纖維、紗線、織物)進行物理和化學處理的總稱,包括對紡織材料的前處理、染色、印花和后整理過程,統(tǒng)稱為印染工藝。根據(jù)產(chǎn)品使用原料的不同可以劃分為:棉紡織印染、麻紡織印染、毛紡織染整、絲綢印染和其他印染。1.2使用化學品1.2.1染料在纖維上的應(yīng)用染色過程中能使纖維獲得色澤的物質(zhì)稱為染料。染料一般能直接溶于水或通過化學處理而溶于水,對纖維有一種結(jié)合能力(親和力),并在織物上有一定的色牢度。染料對纖維的染色,包括面很廣,而且各種染料對各種纖維的染色情況也各不相同。根據(jù)其性質(zhì)和應(yīng)用可以分為:直接染料;不溶性偶氮染料;活性染料;還原染料;可溶性還原染料;硫化染料;分散染料;酸性染料;金屬絡(luò)合染料;陽離子染料;媒介染料;酞菁染料;氧化染料;縮聚染料等。1.2.2按常用的溶劑分類染整助劑是能縮短加工周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善產(chǎn)品性能,在染整過程中投加的藥劑,主要包括表面活性劑、金屬絡(luò)合劑、還原劑、樹脂整理劑和染色載體等,其種類繁多,按其應(yīng)用可列舉以下幾類:潤濕劑和滲透劑類,乳化劑和分散劑類,起泡劑和消泡劑類,金屬絡(luò)合劑類,勻染劑、染色載體和固色劑類,還原劑、拔染劑、防染劑和剝色劑類,粘合劑和增稠劑類,柔軟劑和防水劑類,上漿硬挺整理劑類,樹脂整理劑、熒光增白劑類,防靜電類,阻燃整理類,羊毛防縮和防蛀類,防霉防臭整理劑類,防油易去污類。2來自印染廢水的來源、水質(zhì)和水量2.1光等工序排放廢水印染加工的四個工序都要排出廢水,預處理階段(包括退漿、煮煉、漂白、絲光等工序)要排出退漿廢水、煮煉廢水、漂白廢水和絲光廢水,染色工序排出染色廢水,印花工序排出印花廢水和皂液廢水,整理工序則排出整理廢水。通常所說的印染廢水是以上各類廢水的混合廢水,或除漂白廢水以外的綜合廢水。2.2cocdr的去除印染廢水的水質(zhì)隨采用的纖維種類和加工工藝的不同而異,污染物組分差異很大。印染廢水一般具有污染物濃度高、種類多、含有毒有害成分及色度高等特點。一般印染廢水pH值為6～10,CODCr為400～1000mg/L,BOD5為100～400mg/L,SS為100～200mg/L,色度為100～400倍。但當印染工藝、采用的纖維種類和加工工藝變化后,廢水水質(zhì)將有較大變化。近年來由于化學纖維織物的發(fā)展,仿真絲的興起和印染后整理技術(shù)的進步,使PVA漿料、人造絲堿解物(主要是鄰苯二甲酸類物質(zhì))、新型助劑等難生化降解有機物大量進入印染廢水,其CODCr濃度也由原來的數(shù)百mg/L上升到2000～3000mg/L以上,BOD5增大到800mg/L以上,pH值達11.5～12,從而使原有的生物處理系統(tǒng)CODCr去除率從70%下降到50%左右,甚至更低。印染各工序的排水情況一般是:(1)退漿廢水:水量較小,但污染物濃度高,其中含有各種漿料、漿料分解物、纖維屑、淀粉堿和各種助劑。廢水呈堿性,pH值為12左右。上漿以淀粉為主的(如棉布)退漿廢水,其COD、BOD值都很高,可生化性較好;上漿以聚乙烯醇(PVA)為主的(如滌棉經(jīng)紗)退漿廢水,COD高而BOD低,廢水可生化性較差。(2)煮煉廢水:水量大,污染物濃度高,其中含有纖維素、果酸、蠟質(zhì)、油脂、堿、表面活性劑、含氮化合物等,廢水呈強堿性,水溫高,呈褐色。(3)漂白廢水:水量大,但污染較輕,其中含有殘余的漂白劑、少量醋酸、草酸、硫代硫酸鈉等。(4)絲光廢水:含堿量高,NaOH含量在3%～5%,多數(shù)印染廠通過蒸發(fā)濃縮回收NaOH,所以絲光廢水一般很少排出,經(jīng)過工藝多次重復使用最終排出的廢水仍呈強堿性,BOD、COD、SS均較高。(5)染色廢水:水量較大,水質(zhì)隨所用染料的不同而不同,其中含漿料、染料、助劑、表面活性劑等,一般呈強堿性,色度很高,COD較BOD高得多,可生化性較差。(6)印花廢水:水量較大,除印花過程的廢水外,還包括印花后的皂洗、水洗廢水,污染物濃度較高,其中含有漿料、染料、助劑等,BOD、COD均較高。(7)整理廢水:水量較小,其中含有纖維屑、樹脂、油劑、漿料等。(8)堿減量廢水:是滌綸仿真絲堿減量工序產(chǎn)生的,主要含滌綸水解物對苯二甲酸、乙二醇等,其中對苯二甲酸含量高達75%。堿減量廢水不僅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。3通常的處理方法是將廢水減少印染廢水處理常用的方法主要分為兩大類:物化法和生化法。3.1化學物理處理物化法是在污水中加入絮凝劑、助凝劑,在特定的構(gòu)筑物內(nèi)進行沉淀或氣浮,去除污水中的污染物的一種化學物理處理方法。但該類方法由于加藥費用高、去除污染物不徹底、污泥量大并且難以進一步處理,會產(chǎn)生一定的“二次污染”,一般不單獨使用,僅作為生化處理的輔助工藝。常用的物化處理單元主要有:絮凝沉淀、氣浮、吸附、過濾。3.1.1污染物通過顆粒的納米吸附絮凝沉淀通過加入絮凝劑、助凝劑,使膠體在一定的外力擾動下相互碰撞、聚集、形成較大絮狀顆粒,從而使污染物被吸附去除。常用的處理設(shè)施有:豎流沉淀池、斜管沉淀池、輻流沉淀池、平流沉淀池等。絮凝沉淀在印染廢水處理中常用,一般可去除40～50%的CODcr、60～80%的色度。3.1.2單次最佳處理法氣浮是以微小氣泡作為載體,粘附水中的雜質(zhì)顆粒,使其密度小于水,然后顆粒被氣泡攜帶浮升至水面與水分離去除的方法。主要設(shè)施有:傳統(tǒng)溶氣氣浮、CAF渦凹氣浮、超淺層氣浮等。氣浮在印染廢水處理中常用,一般可去除40～50%的CODcr、60～80%的色度。3.1.3表面活性劑的作用吸附是利用固體表面的分子或原子因受力不均勻而具有多余的能量,當污染物碰撞到固體表面時,受到吸引而停留在固體表面的過程。常用的有:活性炭、硅藻土、樹脂吸附劑等。3.1.4膜材充填材料過濾去除化學沉淀和生物過程未能去除的微細顆粒和膠體物質(zhì)。主要有:各類濾池、各種膜材過濾器等。過濾在印染廢水處理中不常用,除非回用水的深度處理或針對某些難降解化合物的處理。3.2印染污水處理生化法是利用微生物的作用,使污水中有機物降解、被吸附而去除的一種處理方法。由于其降解污染物徹底,運行費用相對低,基本不產(chǎn)生“二次污染”等特點,被廣泛應(yīng)用于印染污水處理中。生化處理技術(shù)主要分為厭氧和好氧。厭氧包括:水解酸化、UASB等;好氧主要包括:生物膜法、活性污泥法等。3.2.1印染廢水中的氧生物反應(yīng)厭氧技術(shù)是在無氧的條件下,由兼性菌及專性厭氧菌降解有機污染物,最終產(chǎn)物是二氧化碳和甲烷。厭氧生物反應(yīng)通常被劃分成兩個階段過程:第一階段是水解酸化階段,第二階段是甲烷發(fā)酵階段。在印染廢水處理中常將厭氧控制在水解酸化階段,來降解廢水中部分污染物,同時提高廢水的可生化性。即印染廢水中常用的水解酸化工藝,一般CODcr去除率為20～40%,色度去除率可達40～70%。3.2.2水和二氧化碳染物的制備好氧技術(shù)是由好氧微生物降解污水中有機污染物,最終產(chǎn)物為水和二氧化碳。在印染廢水中常用的主要有:活性污泥法、接觸氧化法,一般CODcr去除率為55～88%。4印染廢水深度處理中生物與微生物的應(yīng)用進展隨著人們對環(huán)境質(zhì)量要求越來越高,印染廢水排放標準也越來越嚴,對于高、中難度處理印染廢水,單獨的生化或物化處理都難以達到排放要求。目前國內(nèi)的印染廢水處理多采用以生化法為主,物理化學法為輔的手段。但是由于近年來化纖織物的發(fā)展和印染后整理技術(shù)的進步,尤其是PVA漿料、新型助劑等難生化降解有機物大量進入印染廢水,給印染廢水的處理增加了難度。普通的生物處理系統(tǒng)大都由于處理效率低下而使出水的CODcr、色度等污染指標達不到排放要求。此外,PVA等化學漿料造成的CODcr占印染廢水總CODcr的比例相當大,但由于很難被普通微生物所利用而使其去除率只有20～30%。針對上述問題,近年來國內(nèi)外都開展了一些研究工作,主要是新的生物處理工藝和高效專門細菌、以及新型化學藥劑的探索和應(yīng)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、高效脫色混凝劑的研制等。根據(jù)我們多年處理印染廢水實踐經(jīng)驗,總結(jié)提出:以“強化生物吸附+厭氧水解酸化+好氧生化處理”為主體的工藝是比較經(jīng)濟適用的印染廢水處理技術(shù)。4.1生物吸附法一般把活性污泥作用分為三步:第一步,在活性污泥與廢水接觸的初期,通過附聚、吸附、吸收作用使水中有機物含量迅速降低;第二步,是活性污泥對有機物的氧化分解,用來使細菌生長,維持微生物的新陳代謝;第三步,沉淀分離。其中第一步是物理、化學、生物作用共同產(chǎn)生的結(jié)果,這一過程的綜合作用——附聚、吸附、吸收作用稱為生物吸附。生物吸附的特點:1)生物吸附段中存活大量的細菌,而且還不斷地進行繁殖、適應(yīng)、淘汰、優(yōu)選等過程,從而能夠培育出適應(yīng)性和活性都很強的微生物群體,本工藝不設(shè)初沉池,使原廢水中的微生物全部進入系統(tǒng),使吸附再生段成為一個開放式的生物動力學系統(tǒng)。2)生物吸附段負荷較高,有利于增殖速度快的微生物增長繁殖,而且在這里成活的只能是抗沖擊能力強的原核細菌,其它微生物都不能存活。3)廢水經(jīng)生物吸附段處理后,廢水的可生化性大大提高,有利于后續(xù)處理單元的工作。4)生物吸附段污泥產(chǎn)率較高,吸附能力強,重金屬、難降解物質(zhì)等等,都可以通過污泥的吸附作用,而得到去除。5)生物吸附段對有機物的去除,主要是靠污泥絮體的吸附作用,生物降解只占三分之一左右,由于物理化學作用占主導作用,因此,吸附段對毒物、pH值、負荷以及溫度的變化都有較強的適應(yīng)性。4.2強化生物吸附法混凝沉淀與生物吸附兩種預處理方法均有效果,但因混凝沉淀的投藥量較大、工作量較大、操作復雜,而生物吸附的投藥量較少、處理效果較好,故根據(jù)印染廢水CODcr濃度較高,pH偏高的特點,我們提出強化生物吸附法即生物吸附結(jié)合混凝沉淀作為預處理手段。利用污泥絮體的強吸附作用,吸附廢水中的污染物質(zhì)和難降解物質(zhì);同時補充一定量的混凝藥劑進行混凝反應(yīng),反應(yīng)后的混合液進入吸附沉淀池進行沉淀分離。這樣,一方面可以減少混凝藥劑的投加量,降低運行費用;另一方面,可以減少處理工藝中污泥總量的產(chǎn)生量,減少處理費用。5工程實例5.1廢水的來源及排放cod變化情況某紡織企業(yè)從事棉紗、坯布及牛仔布的生產(chǎn)、銷售及分銷,生產(chǎn)區(qū)每日24小時輪班工作。該企業(yè)第三生產(chǎn)區(qū)的生產(chǎn)廢水主要來源于棉紡車間。生產(chǎn)過程中使用各種染料和化學助劑。其排放的廢水COD變化范圍大,最高為1350mg/l。造成COD變化的原因在于生產(chǎn)過程中,使用染料的種類以及量的變化所致。根據(jù)相應(yīng)環(huán)保法規(guī)要求,為了盡量減少工業(yè)廢水的污染,保證廢水達標排放,該企業(yè)對生產(chǎn)廢水進行處理,工程總處理規(guī)模10000m3/d。5.2設(shè)計水量和水質(zhì)設(shè)計水量:10000m3/d設(shè)計進水水質(zhì)及排放標準見表1。5.3預處理+沉淀分離來自車間的廢水進入曝氣調(diào)節(jié)池,然后利用污泥絮體的強吸附作用,吸附廢水中的污染物質(zhì)和難降解物質(zhì);同時補充一定量的混凝藥劑進行混凝反應(yīng),反應(yīng)后的混合液進入吸附沉淀池進行沉淀分離。吸附沉淀池出水自流進入水解酸化池,對廢水進行水解酸化,提高廢水的可生化性,將不溶性有機物轉(zhuǎn)化為可溶性有機物,大分子物質(zhì)分解成小分子物質(zhì),降解部分有機物,并提高后續(xù)處理的處理效果。水解酸化池出水進入活性污泥池、接觸氧化池,進行生物降解,用鼓風機進行曝氣。出水進入二沉池,進行沉淀分離,沉淀后的出水進入混凝沉淀池對難降解的有機物進一步去除,最后流入濾池,使出水達到排放標準。5.4主要結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)(1)通風量調(diào)節(jié)池水力停留時間14.4h;有效容積6000m3。(2)吸附反應(yīng)池水力停留時間0.7h;有效容積280m3。(3)吸收沉淀池表面負荷0.96m3/m2·h;水力停留時間3.7h。(4)廢水處理水力停留時間6.1h;有效容積2560m3。(5)活性廢水處理水力停留時間8.5h;有效容積3550m3。(6)接觸氧化池水力停留時間8.3h;有效容積3475m3。(7)2沉淀池采用輻流式沉淀池。表面負荷0.72m3/m2·h;停留時間4h。(8)混合沉淀池表面負荷1.3m3/m2·h;水力停留時間2.5h。(9)過濾池過濾速度6m/h;停留時間0.7h;有效容積273m3。(10)清水池總停留時間0.3h;有效容積115m3。5.5投資和運營成本5.5.1投資該工程總投資為1360萬元,噸水投資1360元。5.5.2運營成本直接運行成本(不含折舊和檢修)為301.31萬元/年(平均),折合0.84元/噸水。5.6