CN101503268A - 一种印染废水零排放处理ebm方法 - Google Patents

Abstract

一种印染废水零排放处理EBM方法，其包括以下几个步骤：步骤1：在染色漂洗工序实施离心甩干逆流水洗工艺；步骤2：对印染原始废水经过达标处理，步骤2a：进行一级电氧化，一级电氧化包括微电解、电氧化、芬顿反应、微波几个过程，步骤2b：进行生化处理，包括了延时厌氧、短时好氧，同时加入优势菌种，步骤2c：在生化处理后再进行二级电氧化，包括电絮凝、电脱色、电氧化；步骤3：对达标排放水进行深度净化处理，深度净化是进入电除盐膜系统处理，达标排放水依次经过砂滤、纤维过滤、电除盐、RO膜之后出来淡水，可以回用，从电除盐出来高浓水。这种处理方法节水节能、降低印染废水COD排放、提高脱色率、浊度和氨氮去除率。

Description

一种印染废水零排放处理EBM方法

技术领域

本发明涉及一种对印染企业工业废水的处理方法，这种处理方法节水节能、显著降低印染废水COD(化学需氧量)排放、提高脱色率、浊度和氨氮去除率、促进纺织印染行业废水零排放。

背景技术

纺织工业创造了大量的生产总值并吸收了大量的就业人口，是我国的支柱产业，该行业的上游产业则是纺织品印染，产业的环境特征是消耗大量的水资源，产生大量的高污染难处理废水。有文献推算，2006年，中国印染纺织品年实物加工量在400～500万吨范围，推算年产生废水量6.5～7亿吨。

不仅如此，印染废水还存在高污染、难处理的特点，具体表现在：高色度：外观如墨水，色度一般都上万倍；高盐分：含盐量一般在5000ppm左右；高COD(化学需氧量)：COD通常在1000ppm以上；难处理：B/C值通常小于0.25。因此，单纯的物化或生化处理工艺不可能达标，通常采用物化-生化-物化工艺，即使这样，也需要严格认真操作，才能达标排放。

目前各大中型印染厂，普遍是直流用水工艺，即每个用水工序都是直接使用新鲜自来水，直接排出，而化学工业漂洗单元过程中最常用、最成熟的离心甩干逆流水洗工艺，并未见有印染厂使用，即使在化学工业中最常见的蒸汽冷凝水回收工艺在印染厂中也应用很少。因此，印染厂单位实物耗水量极大，相应能耗也大，以2005年中国某省统计，规模以上纺织企业水耗超过1亿吨，标煤消耗超过300万吨，电耗超过10亿kwh。

国内关于印染废水达标处理的研究报告、论文多如牛毛，几乎每所大学院校，每家略有规模及研发实力的环境工程公司都有参与及工程实例，所用工艺技术涉及了物化、生化、光催化、微电解、微波催化、电氧化、高级氧化等等，几乎涉及了废水深度处理的每个技术领域。但是，能够经得起生产考验及国家环保局推荐的，仍然是传统的物化-厌氧-好氧-物化工艺。而在这个工艺中最有效、最有代表性的技术就是厌氧-好氧-优势菌种工艺，在均匀推流水力条件下，使用优势菌种。

废水的深度净化回用是在达标排放水的基础上实施的，国内都是使用同一类工艺，即如图1所示。这类研究的共同点是：1、所回收水水质优良，完全合乎印染工艺用水要求，而且优于自来水；2、在研究试验期间(30天左右)系统运转正常，因而每份研究报告结论都作为成果称工艺可行，成功！

未见于报导而实际调查情况是国内有个别工厂进行过小规模生产性中试，结果是前一个月系统正常，产水水质优良，接下来就要频繁反洗，药洗，膜的堵塞越来越严重，最终停止试验，或者系统事实上不能再使用。所以到目前为止，国内未见有生产上能正常运转一年甚至半年的报导。

因此，印染废水的深度净化回用处理的最大难点是如何防止RO膜的堵塞失效，要实现废水回用必须用膜技术脱盐，国内100％都进口RO膜，为了防止膜堵塞，所有的国外厂商在产品使用手册上都规定，进水COD<3。这在中国几乎不可能，连河水COD都接近3。所以不用一年RO膜就会堵塞，系统失效。

近年国外又重新提出电除盐概念，即在直流电场下盐分子中正负离子会向正负电极方向移动，两电极中间就是脱盐水，放上两张膜就可以把淡水引出，这个膜只要是纤维布或微孔塑料布即可，一旦停供直流电，膜就不起作用，造价仅是RO膜1/10，但出水水质远不及RO膜纯水。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：克服现有的印染工艺耗水量高、耗能量高、COD排放量高及废水处理工艺脱色率低、浊度低、COD氨氮去除率低、RO膜容易堵塞的问题，提出一种节水节能、显著降低印染废水COD(化学需氧量)排放、提高脱色率、浊度和氨氮去除率、促进纺织印染行业废水零排放的印染废水零排放处理方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种印染废水零排放处理EBM方法，其包括以下几个步骤：步骤1：在染色漂洗工序实施离心甩干逆流水洗工艺；步骤2：对印染原始废水经过达标处理，得到达标排放水；步骤2a：针对印染原始废水进行一级电氧化，一级电氧化包括微电解、电氧化、芬顿反应、微波几个过程，步骤2b：进行生化处理，包括了延时厌氧、短时好氧，同时加入优势菌种，步骤2c：在生化处理后再进行二级电氧化，包括电絮凝、电脱色、电氧化，步骤2d：进行斜板澄清、砂滤池处理；步骤3：对达标排放水进行深度净化处理，深度净化是进入电除盐膜系统处理，达标排放水依次经过砂滤、纤维过滤、电除盐、RO膜之后出来淡水，可以回用，从电除盐出来高浓水；步骤4：对高浓水进行处理。

优选地，微电解采用电脉冲磁悬浮和合金铁碳填料技术，放置在电氧化前。

优选地，电氧化采用合金电极板和导入空气技术。

优选地，延时厌氧的厌氧时间为12-24小时，短程好氧的好氧时间为6～10小时。

优选地，电絮凝反应中采用Fe、Al电极，产生铁、铝絮凝体。

优选地，步骤4中膜浓缩产生的高浓水直接送入现行锅炉脱硫除尘的石灰池，在除尘脱硫塔内喷淋，高浓水量被全部蒸发。

优选地，步骤4中用浓水喷淋除尘脱硫。

优选地，步骤4中得到的污泥送入锅炉燃烧。

本发明具有以下有益效果：外排废水总量及污染物总量减少1/3以上，即降低了产品生产成本，又减轻了后续废水净化回用负荷，完全运用清洁生产理念；利用锅炉为零排放的终端点，在炉膛烧掉废渣，在除尘脱硫塔蒸发掉浓水，实现废水、废渣零排放，同时充分利用锅炉烟气的余热及废渣的热值；运用电生化膜技术，提高了膜前进水水质，解决了RO膜堵塞问题。

附图说明

图1是现有的印染废水深度净化回用工艺原理图。

图2是本发明印染废水零排放处理方法的原理图。

图3是本发明印染原始废水达标处理的原理图。

图4是本发明达标排放水进行深度净化处理的原理图。

图5是本发明对高浓水进行处理的原理图。

图6是本发明对印染原始废水进行一级电氧化的原理图。

图7是本发明生化处理的原理图。

图8是本发明进入电除盐膜系统进行深度净化处理的原理图。

图9是本发明对高浓水进行处理的原理图。

图10是本发明对污泥燃烧处理的原理图。

具体实施方式

本发明提出一种印染废水零排放处理EBM方法，如图2所示，它是一电生化膜技术集成系统，简称EBM(Electricity-Biochemistry-Membrane)系统，其包括以下几个步骤：

步骤1：在染色漂洗工序实施离心甩干逆流水洗工艺；

步骤2：如图3所示，对印染原始废水经过达标处理，得到达标排放水；

步骤3：如图4所示，对达标排放水进行深度净化处理，得到淡水和高浓水，淡水回用；

步骤4：如图5所示，对高浓水进行处理。

下面详细介绍每个步骤。

步骤1中将目前化学工业漂洗单元过程中最常用最成熟的离心甩干逆流水洗工艺转移应用到印染工业中来，能够节省大量水资源。

如图3所示，步骤2所述的达标处理进一步可以分为以下几个分步骤：

分步骤2a：针对印染原始废水进行一级电氧化，原始废水的COD达到1000，B/C<0.25，如图6所示，一级电氧化包括微电解、电氧化、微波催化芬顿反应(Fenton反应)几个过程，电氧化是由上述过程组合而成的电化学集成系统，能够一次性降解染色废水到COD<350ppm，色度<300倍，氨氮<30，B/C>0.3，COD去除率达65％，色度去除率95％，氨氮去除率达60％，极大的提高了后续处理的可生化性，降低废水的生物负荷。

微电解不是通常的铁碳反应塔，而是采用电脉冲磁悬浮和合金铁碳填料技术，不但运行效率高，而且不会板结堵塞。放置在电氧化前，可有效降低电氧化工作负荷，提高电流效率。由于脉冲运行，动力能耗甚微。

电氧化采用合金电极板和导入空气技术，利用印染废水中含大量氯离子及其他无机盐组分特点，在电解槽内可用很低的电压自动合成次氯酸根、新生态氧，产生强大的氧化功能，使废水中大分子有机物迅速降解，脱色，破环亲水性有机物的亲水基，便于后续澄清处理。

Fenton反应在电氧化槽内就已发生，但在偏碱性环境中反应速度慢，经过澄清的上清液中仍然含有Fe2+，在这里输入微波催化，停留一段时间，Fenton反应继续进行，而且反应加速，效率更高。

由上述四个单元构成的电氧化系统之所以高效快速，根本原因在于它直接向污染物分子输入能量，加速分子内部化学链电子转移，实现有机大分子降解。本质上，它与生化系统相同，只是反应速度快，效能高。

分步骤2b：如图7所示，进行生化处理，这是一个形式常规而工艺构成不常规的子系统，包括了延时厌氧、短时好氧，同时加入优势菌种。

延时厌氧是将厌氧时间由常规6-12小时延长到12-24小时，它的原理基于一个普通的事实，所有的生活废水及大部分生产废水，只要厌氧足够长时间，它就能变清。不同的是这里加入了优势菌种及生物填料，并巧妙设计水流分布，形成均匀推流式水力条件，从而加快生物还原过程，延时厌氧的最大优点是脱色性能好，能耗低。

短程好氧是将好氧时间由常规8～16小时缩短为6～10小时，可以降低风机能耗，它的前提条件是废水已经经过电氧化，生物负荷大大降低，延时厌氧已达到最终脱色要求，同时采用空气和富氧曝气。

分步骤2c：如图3所示，在生化处理后再进行二级电氧化，包括电絮凝、电脱色、电氧化。

电絮凝反应：通常的好氧出水进入二沉池之前，投加聚合氯化铝混凝澄清，去除生物脱落絮片，但PAC加入对后续脱盐膜危害很大。这里采用Fe、Al电极，产生铁、铝絮凝体，即可有效絮凝，又有新生态的Fe、Al脱色、氧化功能。

分步骤2d：如图3所示，之后进行斜板澄清、砂滤池处理。

斜板澄清：通常的二沉池是竖流式沉淀池，这种池型在自来水行业已证明运行效果不好，这里采用斜板澄清池，结合自来水行业最成熟先进的池型结构和水力条件。

步骤3：如图8所示，深度净化是进入电除盐膜系统处理，达标排放水即生化出水(TDS>4000)依次经过砂滤、纤维过滤、电除盐、RO膜之后出来淡水，可以回用，占总量的60—70％，从电除盐出来高浓水，占总量的40—30％。从RO膜出来的低浓水返回到电除盐中再次处理。

这是一个与常规RO膜系统不同的子系统，这套系统与常规RO膜系统唯一不同之处在于用电除盐代替超滤，极大的降低了进RO膜系统的水质TDS、COD、SDI值，降低了RO膜负荷和工作压力一半左右。

电除盐膜主机的构造是本技术核心。现在全国各行业的废水回用示范工程100％都用进口RO膜，几乎全部运行稳定期不到一年时间。

RO的优点是可使产水总含盐量、COD、色度全部为零，电耗约1.5～2度电/吨水，这点优势是无可比拟的。因此，本机组仍要保留RO系统。而且我们已经摸索到一套工艺控制自动程序，可以使产水COD、总含盐量、色度保持在一个合理水平，不必要产水那么优良，而又能保证系统正常运行。因此，RO膜的优点加上我们的控制程序，完全可以100％控制本示范工程的产水水质保持在一个最优技术经济水平，没有任何水质风险。

电除盐的原理是，在正负电场作用下，废水中盐组分的正负离子会各自向正负极迁移，在选择性离子交换膜的作用下，形成淡水室和浓水室，有效脱盐。我们在这个基础上，对直流电源及主体设备改进，研发了新一代主机。电除盐的优点是可以控制产水的COD、TDS，保证RO膜长期稳定运行，而本身的成本只是超滤的一半左右。

步骤4，如图9所示，高浓水处理，步骤3的膜除盐回收淡水后，产生40％高浓水，总含盐量接近10000ppm，COD>200ppm，必须再处理才能排放。

膜浓缩段由电除盐排出的浓水，总含盐量约低于10000ppm，比海水总含盐量30000ppm低，可以套用海水淡化技术，用海水淡化膜将其浓缩。这样回收50％淡水回用，浓水量减少，总含盐量约15000ppm，尚低于海水水质，技术上可行。

膜浓缩产生的高浓水直接送如现行锅炉脱硫除尘的石灰池，在除尘脱硫塔内喷淋，依据对染厂锅炉的热量、水量平衡计算，这个高浓水量会被全部蒸发。为了便于煤灰石灰膏浆顺利排出，可能还需要补充部分浓水或减少海水淡化膜浓缩量，增大高浓水量，这样就实现了污水的零排放。

除尘脱硫塔排出的浓灰浆，加入脱硫剂后，在此段沉淀，上清液返回石灰化浆池，浓浆则泵入压滤机压干。

如图10所示，为污泥燃烧的原理图，锅炉压干污泥与水池压干污泥都有热值，大约2000～2500大卡/kg干物质左右，经处理后入锅炉燃烧。关键技术是助燃剂配方。

本发明的特色在于：

1、首先在纺织印染生产工艺中实施节能节水减排，把外排废水总量及污染物总量减少1/3以上，即降低了产品生产成本，又减轻了后续废水净化回用负荷，完全运用清洁生产理念。

2、利用锅炉为零排放的终端点，在炉膛烧掉废渣，在除尘脱硫塔蒸发掉浓水，实现废水、废渣零排放。同时充分利用锅炉烟气的余热及废渣的热值。

3、把解决RO膜堵塞措施的重点前移到膜前进水水质的提高上，而不是在膜系统中，核心技术是电氧化和电除盐技术的运用。

4、整个系统构成一个电生化膜技术，新系统简称EBM工艺。

本发明的技术创新在于：

1、用电磁脉动技术和合金填料解决微电解塔堵塞难题

铁碳填料微电解塔对废水的脱色、降低COD及提高B/C，效果非常显著，能耗又低，曾在90年代是中国热门方法。但是因为铁碳板结堵塞而无法推广。本项目采用脉冲电磁悬浮、脉动气冲和合金填料，从根本上解决这个难题。

2、利用电氧化对废水进行强化前处理

虽然本质上它与生化相同，都是为了实现污染物分子电子转移，实现污染物分子降解，但电氧化直接向污染物分子输入电能，故效能更高，而且它充分利用铁碳微电解过程产生的Fe2+及电氧化产生的新生态氧，自动形成芬顿反应条件，在微波诱导催化条件下加速反应，不但提高总电能效率，而且降低生化负荷，提高了系统水质，为切断RO膜堵塞因子创造了条件。

3、用电除盐最后切断RO膜堵塞因子

电除盐是旧技术的改造，用在合适的地方的一个范例，就电除盐技术本身而言，没有创新，但把它改造后用在合适的地方进行集成，产生低成本的优良效果，就是最大的创新。

4、纯氧曝气

通常曝气池内附加纯氧曝气。纯氧曝气可以提高生化效率，能耗低，但气量少，池内湍流传质条件差，降低了它的总效果，因此，工程推广极少。在正常曝气池内加入少量纯氧，充分利用空气曝气池内湍流传质条件好的优点，又弥补了空气中氧气含量少，氧传质阻力大的缺点，两者结合互补，是创新点之一。

利用本单位系统设备处理印染废水，可实现零排放，其中：70％淡水回用，30％浓水收集用于锅炉烟气除尘，回用水无色透明，COD<30mg/L，TDS<300mg/L、Cl-<20mg/L，用于染色，水质略优于自来水，回用水成本2.0元/吨，与用自来水经离子交换制取去离子水的成本相同，与传统技术相比，综合节能25％以上，节水50％以上，COD减排和废水循环使用率达90％以上，污水处理成本下降1/3以上。

值得注意的是，为了节水节能，对全厂供排水管网调整实施，用浓水喷淋除尘脱硫等节水措施。还需要将冷凝水及废蒸汽回收，调整输送水质。关键节点变频供电。

Claims (8)

1、一种印染废水零排放处理EBM方法，其包括以下几个步骤：

步骤1：在染色漂洗工序实施离心甩干逆流水洗工艺；

步骤2：对印染原始废水经过达标处理，得到达标排放水，

步骤2a：针对印染原始废水进行一级电氧化，一级电氧化包括微电解、电氧化、芬顿反应、微波几个过程，

步骤2b：进行生化处理，包括了延时厌氧、短时好氧，同时加入优势菌种，

步骤2c：在生化处理后再进行二级电氧化，包括电絮凝、电脱色、电氧化，

步骤2d：进行斜板澄清、砂滤池处理；

步骤3：对达标排放水进行深度净化处理，深度净化是进入电除盐膜系统处理，达标排放水依次经过砂滤、纤维过滤、电除盐、RO膜之后出来淡水，可以回用，从电除盐出来高浓水；

步骤4：对高浓水进行处理。

2、如权利要求1所述的印染废水零排放处理EBM方法，其特征在于：微电解采用电脉冲磁悬浮和合金铁碳填料技术，放置在电氧化前。

3、如权利要求1所述的印染废水零排放处理EBM方法，其特征在于：电氧化采用合金电极板和导入空气技术。

4、如权利要求1所述的印染废水零排放处理EBM方法，其特征在于：延时厌氧的厌氧时间为12-24小时，短程好氧的好氧时间为6～10小时。

5、如权利要求1所述的印染废水零排放处理EBM方法，其特征在于：电絮凝反应中采用Fe、Al电极，产生铁、铝絮凝体。

6、如权利要求1所述的印染废水零排放处理EBM方法，其特征在于：步骤4中膜浓缩产生的高浓水直接送入现行锅炉脱硫除尘的石灰池，在除尘脱硫塔内喷淋，高浓水量被全部蒸发。

7、如权利要求6所述的印染废水零排放处理EBM方法，其特征在于：步骤4中用浓水喷淋除尘脱硫。

8、如权利要求6所述的印染废水零排放处理EBM方法，其特征在于：步骤4中得到的污泥送入锅炉燃烧。

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