CN101172741A - 印染清废、综合废水深度处理循环生产回用工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种印染废水回用深度处理工艺，由BAF池、气浮系统、臭氧接触氧化塔、过滤器、活性炭过滤、臭氧发生装置及加药系统组成。是将传统的BAF技术进行改良后，通过生物降解去除废水中可溶解性的有机物，出水进入气浮系统，结合絮凝加药工艺，以去除废水中的非溶性有机物及胶体物质。其出水进入臭氧接触氧化塔与臭氧混合，利用臭氧的强氧化性去除印染废水中难生物降解有机物，臭氧接触氧化塔出水进入中间水池，利用加压泵使流量的30％回流至溶气罐，与加压后的空气混合均匀，然后利用余压进入气浮系统，通过溶气释放器将气水混合物分散成细小而均匀的溶气水，溶气水带动废水中的悬浮物及胶体物质浮升至水面，从而将其去除。中间水池出水进入过滤器去除细小悬浮物，降低浊度后，进入臭氧/活性炭过滤系统，在活性炭作用下，引发臭氧基型链反应，加速臭氧分解成·OH等自由基，降解微量有机物并去除色度，最终使出水达到印染生产回用标准。根据印染生产工艺及所用染料、助剂等的不同，对BAF池的停留时间、絮凝剂及臭氧投加量可做适当调整，针对染料可溶于水及非溶于水的不同，可自由选择臭氧/活性炭过滤系统和硅藻土过滤。特征在于利用臭氧的强氧化性，分别在气浮进水管处、臭氧接触氧化塔、活性炭过滤器等处采用多点分段投加的方式，提高臭氧在废水中的利用率，从而提高处理水污染物的总去除率。本发明能有效减少投资和占地面积、稳定运行、降低运行费用并提高水回收率的印染废水回用深度处理工艺。

Description

印染清废、综合废水深度处理循环生产回用工艺

技术领域

本发明涉及一种印染排清废水和经过处理达到一定标准的综合废水经深度处理循环生产回用的工艺，具体是指印染综合废水经过处理达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)中的一级或二级排放标准的废水，或采用清污分流后水样外观较清洁的一部分废水，可以循环回用于印染工艺中去的印染废水深度处理工艺。

背景技术

我国水资源较少、水污染越来越严重及要求污水资源化的现状，印染废水是工业生产用水大户，因此处理回用已显得十分重要，在某些地区，已成了印染行业发展的制约性因素。

由于化学工业的发展，纺织印染工艺的织物已由天然纤维发展到大量使用人造纤维，从而导致所用的染料品种越来越多，也越来越不易被生物降解。同时由于化学染料PVA(聚乙烯醇)和助剂的大量使用，再加上广泛采用ABS(合成洗涤剂)，它们均是难以生物降解的物质，而且ABS还会产生大量泡沫，造成好氧生物处理供氧和运行操作的困难。所以，单纯以生物处理为主的传统工艺，已越来越难以适应可生化性越来越差的印染废水的处理。

印染用水对色度、浊度、硬度、铁盐及pH值要求较严，即色度高会使白的品种变得不白或白度不持久，使有色品种的色光不鲜艳，色牢度低；硬度高的水用于染色洗涤，不仅耗费肥皂，而且会生成不溶性钙皂，钙皂留在纤维中，使纤维变脆，颜色变黄，媒染剂分子可能与某种色素结合，减少颜色的鲜明度。此外，为了不使漂白、染色的洗涤水中带来一定的铁盐(实用要求铁含量小于0.1mg/l)，避免纤维布匹产生斑点以及染色不鲜艳等。由于印染用水对色度、浊度、硬度、铁盐及pH值要求较严，给回用处理提出了较高的要求，各项水质指标都必须控制在用水指标要求之内，否则，将会影响产品的品质等。所以，回用处理必须具备强有力的措施才能达到要求。

印染废水回用处理的现状：

1、水的回用率较低，一般在20％～30％左右，主要回用于对水质要求不太高的前道工序。

2、回用处理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。常用的处理技术有：混凝、过滤、氧化、吸附、膜处理等，所处理的主要对象是SS、COD、色度、TDS等。

印染废水回用处理存在的问题：

1.有机污染物的积累，因任何污水处理系统总不可能将污染物全部去除，如长期循环使用，则这部分难以去除的污染物会在循环系统中积累。累计到一定程度，会使污水处理系统无法运行。

2.无机盐的积累，污水处理系统无法将无机盐类去除，如回用率太高，又不进行脱盐处理，则系统中盐类会累计到相当高的程度，使生产和污水处理无法进行。

利用常规的污水处理工艺存在的不足：

1.常规的污水回用多为混凝沉淀过滤工艺，该工艺中没有强氧化剂，无法去除污水中残留的难生物降解有机物，无法去除水中的溶质色度。

2.生活污水经过二级处理后，多为粒径小、密度低的杂质，增加了用沉淀工艺进行处理的难度。

3.由于絮凝体沉降速度慢，造成这种工艺停留时间长、占地面积大的问题，提高了基建和维修费用。

4.目前常规回用水工艺上采用加氯消毒方式，这种方法会在出水中引入刺激性气味，从而降低出水水质，另外会带来对人类极动物有害的副产物如：三氯甲烷、氯乙烯等。

5.混凝沉淀工艺中沉淀物含水率高，不仅降低了出水率，对沉淀物的处理难度较大。

6.过滤工艺只能对废水中的SS、浊度、表面色度去除，而对废水中的难降解有机物、溶解性色度无法去除。

7、膜处理是目前国内外较常用的深度处理工艺，但膜处理后出水呈酸性，而印染用水pH在7.3-7.8之间，所以其出水不适合作为印染用水，且膜处理对预处理要求很高，SDI值小于4才能保证膜正常使用，存在总投资较高、运行费用高、运行不稳定、膜更换频繁、管理麻烦等缺点。

发明内容

本发明的针对结合印染废水回用处理的特点、印染废水回用存在的问题、印染废水的现状及回用水的水质标准、常规的污水回用工艺对印染废水回用处理存在的不足，提供一种减少投资和占地面积、稳定运行、降低运行费用并提高水回用率的印染清废、综合废水深度处理循环生产回用工艺。

为了实现发明目的，本发明的技术方案如下：

将传统的BAF技术进行改良后，使之与臭氧/混凝气浮高效离子浮除反应系统相结合，根据印染工艺所用染料的品种而定，后辅以臭氧/活性炭或活性硅藻土工艺强化氧化吸附废水中难降解有机物及溶质色度，最终出水达标用于印染工艺；利用臭氧的强氧化性，多点分段投加，在高压放电的环境中将空气中部分氧分子激发分解成氧原子，氧原子与氧分子结合生成强氧化剂臭氧达到分解去除多种有机、无机污染物的同时，还可以降低CODcr、BOD₅、色度及多种有害物质，结合加压溶气气浮去除细小悬浮物和部分因臭氧分解有机物而形成的絮体。

具体工艺过程是印染废水经过清污分流后水质较清的排清水或达到《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自流进入调节池，调节水量均化水质，同时还可以根据不同性质的印染废水，在池内悬挂填料兼作水解酸化池，以提高废水可生化性，减小后续好氧工艺的处理负荷；废水再经水泵提升至BAF池，该池内填充有稀土滤料，是微生物栖息、繁殖的场所，能吸附降解废水中大部分的溶解性有机物，降低废水CODcr含量，同时在运行过程中还起着截留悬浮物质的作用；然后由泵提升进入离子浮选反应系统，结合印染废水特点泵前投加药剂，利用反应器反应1～2min，然后投加药剂，经过蛇形管混合1～2min后，进入气浮分离区，与回流溶气水接触混合，同时在气浮系统投加臭氧，利用臭氧的强氧化性，采用多点分段投加，去除废水中细小悬浮物和难生物降解的浆料、染料、助剂及铁锰离子。

离子浮选出水进入臭氧接触氧化塔，与臭氧混合，以去除废水中难生物降解的物质，氧化铁锰等还原性离子或者是前处理中残留的溶解性有机物，其出水进入中间水池，然后加压提升进入多介质过滤器降低色度，最后废水由泵提升进入活性炭过滤工艺，该工艺采用臭氧-活性炭过滤联合工艺，利用臭氧强化吸附降解废水中剩余的难降解有机物，并去除大部分色度，出水可完全达到印染废水的回用标准。

若所用染料中离子性染料比例较大，则无需经过臭氧/活性炭过滤，直接经过活性硅藻土。

本发明的印染废水回用深度处理工艺打破传统回用水处理工艺采用混凝沉淀过滤的工艺和技术，采用经过改良的曝气生物滤池和臭氧/离子浮选，最后再经臭氧-活性炭，利用臭氧的强氧化性，分别在气浮系统前、臭氧接触氧化塔、活性炭过滤器等处采用多点分段投加，提高臭氧利用率，可以完全去除常规工艺不能去除的难生物降解的浆料及染料、助剂等化学物质，因为有臭氧的强氧化性，还可去除水中的溶质性色度，完全达到脱色目的。同时该工艺采用离子浮选避免了常规工艺停留时间长、占地面积大的问题，提高了基建和维修费用。曝气生物滤池填料上可以生长贫营养的微生物，如假单胞菌、嗜水气单胞菌、芽胞杆菌等，这些贫营养微生物比表面较大，对废水中有机物有较大的亲和力，且呼吸速率低，比增殖速度极Monod常数都较小，所以对营养物的竞争具有较大优势，所以曝气生物滤腔作为深度处理工艺对有机物浓度较低的二级生物处理出水具有很大的优势。同时与其它生物膜技术一样，填料上生物膜内部都存在厌氧环境，曝气生物滤腔具有良好的脱氮功能。对预处理中应用混凝法时，水中残存的铝离子、亚铁离子絮体均能通过曝气生物滤腔的填料被除去。

特别是利用臭氧的强氧化性，采用多点分段投加。在高压放电的环境中将空气中部分氧分子激发分解成氧原子，氧原子与氧分子结合生成强氧化剂臭氧达到分解去除多种有机、无机污染物的同时，还可以降低CODcr、BOD₅、色度及多种有害物质，同时避免形成常规工艺中因投加含氯氧化剂而形成三氯甲烷等难去除致癌有机物。

附图说明

附图为本发明印染废水深度处理循环生产回用工艺的工艺流程图。

以上图中所示：1、格栅，2、纤维聚集器，3、调节池，4、BAF池，5、中间水池1，6、气浮系统，7、臭氧接触氧化塔，8、中间水箱，9、中间水池2，10、机械过滤器，11、中间水池3，12、活性炭过滤器，13、回用水池，14、臭氧发生装置，15、加酸装置，16、鼓风机，17、BAF反冲洗泵，18、BAF气冲洗风机，19、加絮凝剂A，20、反应器，21、加絮凝剂B，22、蛇形管，23、加压回流泵，24、臭氧接触氧化塔反冲洗，25、Y型过滤器，26、机械过滤器反洗泵，27活性炭过滤器反洗泵，28、活性硅藻土过滤器。

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，将经过清污分流后的排清废水或者是达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)二级排放标准的综合印染废水由管网收集经过格栅1和纤维聚集器2去除废水中较大悬浮物和长纤维后，自流进入调节池3，同时还可以根据不同性质的印染废水，依靠改变调节池结构使之兼具水解酸化作用，以提高废水可生化性，减小后续好氧工艺的处理负荷。调节池底部设有机械搅拌，加速水质水量混合均匀，并防止悬浮物沉淀。废水再经水泵提升至BAF池4，该池内填充有稀土滤料，是微生物栖息、繁殖的场所，能吸附降解废水中大部分的溶解性有机物，降低废水CODcr含量，同时在运行过程中还起着截留悬浮物质的作用；BAF池4出水自流进入中间水池1，做短暂停留后由泵提升进入气浮系统，结合印染废水特点泵前加药19，经过泵叶轮混合均匀，并在反应器20反应1～2min，然后由加药箱21投加药剂，经过蛇形管22混合1～2min后，进入气浮系统6，与溶气罐回流的溶气水接触混合，利用密度小于水的细小气泡将悬浮物黏附浮升至水面去除。在气浮系统内投加臭氧，利用臭氧的强氧化性，氧化分解废水中难生物降解的浆料、染料、助剂及铁锰离子，利用气浮系统将这些物质形成的细小絮体去除。

气浮系统6出水进入臭氧接触氧化塔7，并在塔前经过Y型过滤器25过滤细小杂质，以免堵塞臭氧接触氧化塔。在该塔内废水与臭氧混合，塔内装有聚丙烯鲍尔环，可增加臭氧在水中的溶解度，增加臭氧与水的接触面积。

废水在臭氧接触氧化塔内停留10min，废水中的溶质性色度和难降解的浆料及溶解性大分子染料被臭氧氧化分解，其出水进入中间水箱8，30％水量利用回流泵加压再进入气浮系统将分解物去除。

中间水箱8的回流水由回流泵23输送到溶气罐，由空压机向溶气罐中压气进行溶气，溶气罐中的气水混合物进入气浮池6中；清水则自流进入中间水池2，由水泵加压提升进入机械过滤器10，去除细小悬浮物降低浊度，然后自流进入中间水池3，由水泵提升进入臭氧/活性炭过滤器12，采用臭氧和活性炭结合的处理工艺，使活性炭在反应中引发臭氧基型链反应，加速臭氧分解成·OH等自由基。作为催化剂，活性炭与臭氧共同作用降解微量有机污染物。

本发明的印染清废、综合废水深度处理循环生产回用工艺的特征是：采用臭氧发生装置14产生的臭氧在气浮系统内、臭氧接触氧化塔、活性炭过滤器等处采用多点分段投加的方式，可提高臭氧的利用率，彻底去除废水中细小悬浮物和难生物降解的浆料、染料、助剂及铁锰离子等，臭氧发生器的臭氧尾气注入中间水箱8中进行充分利用。

若所用染料中离子性染料比例较大，则无需经过臭氧/活性炭过滤，直接经过活性硅藻土过滤器27。

在具体实施过程中，根据印染厂生产工艺及所用染料、助剂等的不同，BAF池的停留时间、絮凝剂的投加量及各阶段的臭氧投加量可做适当调整。臭氧/活性炭过滤系统和活性炭硅藻土过滤系统可根据印染所用染料比例不同可做适当选择。

以下为三个具体的实际运用项目的测试情况：

1.废水产生主要来源于工艺中的前处理、染色、后处理，处理量为4000t/d，所用的染料主要为活性染料(80％)，部分为分散染料，所用助剂为碱、原明粉等。

以下表格为设计进水水质标准、生产车间要求达到的标准、工程调试期间所测指标及整个工程项目的各项经济指标：(该设计进水水质仅为某具体工程的实际水质，并不代表本发明工艺的极限值，本发明工艺可根据客户不同需求从而对工艺作出适当调整。)

表0：设计进水水质及要求达到的回用标准：

控制指标	设计进水水质	要求达到的回用标准
			pH	6.5～8.5	6.8～7.5
CODcr(mg/l)	≤170	≤30
			浊度(NTU)	≤50	≤3
色度(度)	≤200	≤15
			铁(mg/l)	≤0.8	≤0.05
锰(mg/l)	≤0.5	≤0.05

工程调试时按照日期、时间取样所测各个构筑物出水水质指标：

表1：第1天早上8:00点取样测试如下：

控制指标	调节池	BAF出水	臭氧/混凝气浮出水	臭氧活性炭过滤出水
					pH	7.4	7.5	7.6	7.7
CODcr(mg/l)	190	90	71	20.5
					浊度(NTU)	30	10	5	1.2

色度(度)	25	15	11	2
					铁(mg/l)	0.75	0.06	0.04	0.03
锰(mg/l)	-	-	-	-

表2：第2天日15:00点取样测试如下：

控制指标	调节池	BAF出水	臭氧/混凝气浮出水	臭氧活性炭过滤出水
					pH	7.25	7.96	7.81	7.40
CODcr(mg/l)	200	90	65	20.2
					浊度(NTU)	36	4.6	1.3	1.1
色度(度)	80	25	15	6
					铁(mg/l)	0.6	0.2	0.06	0.01
锰(mg/l)	0.5	0.4	0.07	-

表3：第18天早上8:00取样测试如下：

控制指标	调节池	BAF出水	臭氧/混凝气浮出水	臭氧活性炭过滤出水
					pH	8.0	7.6	7.8	7.5
CODcr(mg/l)	180	60	25	19
					浊度(NTU)	55	14	5.0	1.3
色度(度)	150	100	40	5.0

表4：第19天投加PAC150mg/L PAM2mg/L后，早上8:00取样测试如下：

控制指标	调节池	BAF出水	臭氧/混凝气浮出水	臭氧活性炭过滤出水
					pH	7.3	7.4	7.2	7.03
CODcr(mg/l)	160	75	60	21
					浊度(NTU)	25	7.5	4.0	1.5
色度(度)	100	85	25	4
					铁(mg/l)	0.9	0.7	0.4	0.06

表5：第20天取样测试如下：

控制指标	调节池	BAF出水	臭氧/混凝气浮出水	臭氧活性炭过滤出水
					pH	7.7	7.85	7.6	7.53
CODcr(mg/l)	175	75	60	21
					浊度(NTU)	40	15	3.5	1.3
色度(度)	72	41	16	4.2
					铁(mg/l)	0.65	0.41	0.19	0.02

表6：第21天取样测试如下：

控制指标	调节池	BAF出水	臭氧/混凝气浮出水	臭氧活性炭过滤出水
					pH	8.6	7.9	7.7	7.32
CODcr(mg/l)	185	55	40	18.9
					浊度(NTU)	20	6.3	2.0	1.0
色度(度)	50	35	15	3
					铁(mg/l)	0.3	未检出	-	-
锰(mg/l)	0.2	未检出	-	-

表7：第22天取样测试如下：

控制指标	调节池	BAF出水	臭氧/混凝气浮出水	臭氧活性炭过滤出水
					pH	7.5	7.6	7.9	7.45
CODcr(mg/l)	175	70	30	18.5
					浊度(NTU)	30	8.0	5.0	1.20
色度(度)	55	30	15	5
					铁(mg/l)	0.4	0.05	-	-
锰(mg/l)	0.3	0.07	0.01	-

表8：各项经济指标：

序号

项目

费用

1	电费(电价按0.65元/度计)	0.52元/m3
			2	药剂费	0.21元/m3
3	活性炭更换费	0.12元/m3
			4	设备折旧费	0.16元/m3
5	人工费	0.05元/m3
			5	合计	1.06元/m3

根据以上所测数据显示，该工程各项水质指标均已达到设计要求，除了CODcr在调试初期稍微超标，但随着生物膜的逐渐生长增厚，最终出水CODcr指标也可达到回用要求。现该工程出水已经正式用在印染生产工艺中去，生产的产品无论色度、亮度及柔软度都可达到产品要求，受到厂家好评。

2.废水由漂洗、丝光、染色等生产车间里产生，其中主要污染物为染色车间的活性染料和生产助剂如元明粉、纯碱等，处理量为100吨/小时。废水经公司内部的污水处理系统(生化——气浮)处理后，废水水质能达到国家一级排放标准，为了控制CODcr总量标准，建设方要求将所排放的废水进行深度处理，使CODcr总量削减一半，更好地控制污染物的排放，同时企业为了节约水资源，使排放的废水达到回收再利用的目的，在进行深度处理达到总量控制的前提下进行废水回收利用。以下为经过本发明的工艺处理的相关指标：

表9：150t/h印染废水工程验收指标：

控制指标	设计进水水质	验收指标
			pH	6.5～9	6.8～8.5
CODcr(mg/l)	≤100	≤30
			SS(mg/l)	≤70	≤10
色度(度)	≤40	≤15
			铁(mg/l)	≤1.0	≤0.1
锰(mg/l)	≤0.5	≤0.1
			臭和味	1级	不得有异嗅、异味
肉眼可见物	少量	不得含有

3.125吨/小时印染废水回用处理，废水产生主要来源于工艺中的前处理、染色、后处理。根据四次取样测定分析，其中水样中“柔软洗”由于COD含量高达三千左右，要求将6股水混合后进行中水回用。6股废水具体包括：前处理中的浴流洗、中和洗、除氧洗、后处理中的浴流洗、热水洗、冷水洗。根据上述测试数据分析，出水水质不是很稳定，主要是废水中的SS、色度超标，而硬度已经达标。

设计进水指标和回用水指标暂定如下：

表10：设计进水水质及要求达到的回用标准：

控制指标	设计进水水质	要求达到的回用标准
			pH	6.5～8.5	6.8～7.5
CODcr(mg/l)	≤200	≤20
			浊度(NTU)	≤50	≤1
色度(度)	≤200	≤15
			铁(mg/l)	≤0.5	≤0.05
锰(mg/l)	≤0.5	≤0.05

从以上实施项目用BAF+臭氧/离子浮选+臭氧/活性炭工艺后的进出水水质比较后得知，该工艺对印染废水具有去除率高、出水水质稳定、运行费用省的特点，同时还具有占地面积小、回用率高、总投资较低的特点，可降低印染企业自身的生产经营成本，提高产品在市场中的综合竞争力。事实显示，该工艺完全可以达到此目标，因此它是印染清废、综合废水深度处理循环生产回用的最佳选择。

Claims (10)

1.一种印染清废、综合废水深度处理循环生产回用工艺，其特征在于：

1)、印染废水经过清污分流后的排清废水或者是综合废水经过处理达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)一、二级排放标准的废水由管网收集经过格栅和纤维聚集器去除悬浮杂物和长纤维后自流进入调节池，调节水量，调节池底部设有机械搅拌，可快速均化水质，同时还可以根据不同性质的印染废水，改变调节池结构使之兼作水解酸化池，以提高废水可生化性，减小后续好氧工艺的处理负荷；

2.)、废水经水泵提升至BAF池，该池内填充有稀土滤料，是微生物栖息、繁殖的场所，能吸附降解废水中大部分的溶解性有机物，降低废水CODcr含量，同时在运行过程中还起着截留悬浮物质的作用；将BAF池置于臭氧气浮前，可让废水中可降解的有机物通过生物降解的作用去除，难以生物降解的有机物在利用臭氧氧化，从而可以减少臭氧的投加量；

3.)、由泵提升进入离子浮选反应系统，结合印染废水特点泵前投加药剂A，利用反应器反应1～2min，泵后投加药剂B，经过蛇形管混合1～2min后，进入气浮分离区，与回流溶气水接触混合；

4.)、气浮系统出水进入臭氧接触氧化塔前经过管道过滤器过滤细小杂质，以免堵塞臭氧接触氧化塔。在该塔内废水与臭氧混合，塔内装有聚丙烯鲍尔环，可增加臭氧在水中的溶解度，增加臭氧与水的接触面积。

5.)、利用臭氧的强氧化性，在气浮系统进水前、气浮系统内、臭氧接触氧化塔、活性炭过滤器等处采用多点分段投加的方式，可提高臭氧的利用率，彻底去除废水中细小悬浮物和难生物降解的浆料、染料、助剂及铁锰离子；

6.)、气浮系统出水，加压提升进入机械过滤器去除悬浮物，降低浊度，最后废水由泵加压后，通过射流器与臭氧混合，然后进入活性炭过滤系统。

7.)、采用臭氧和活性炭结合的处理工艺，使活性炭在反应中引发臭氧基型链反应，加速臭氧分解成·OH等自由基。作为催化剂，活性炭与臭氧共同作用降解微量有机污染物。

8.)、整个处理系统的臭氧来源于臭氧发生装置，且为现场制备氧源和臭氧，臭氧投加量为5～15mg/L；

9.)、整个处理工艺回用率达到80％以上，且回用水可用于对水质要求较严格的印花染色工艺；

10.)、若所用染料中离子性染料比例较大，则无需经过臭氧/活性炭过滤，可选用活性硅藻土，自由组合方便。