CN101891319B

CN101891319B - 一种碱性印染废水物化预处理方法和系统

Info

Publication number: CN101891319B
Application number: CN2010102265530A
Authority: CN
Inventors: 邓丽芳; 姚颖; 康巨雷; 张斐然; 袁勇
Original assignee: FOSHAN SANSHUI DATANG WASTE WATER TREATMENT Co Ltd
Current assignee: FOSHAN SANSHUI DATANG WASTE WATER TREATMENT Co Ltd
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2030-07-13
Also published as: CN101891319A

Abstract

本发明公开了一种碱性印染废水物化预处理方法和系统。本发明首先往废水中加入硫酸亚铁溶液与废水进行酸碱中和和氧化还原反应，然后再加入高分子有机脱色剂和助凝剂处理后进行固液分离。本发明在预处理阶段通过物化处理去除大部分的色度和COD，降低水溶性难生化物质的含量，大大降低废水碱度，减弱对生化阶段的冲击和减小生化负荷，降低能耗，从而简化废水后续处理过程，提高处理效率。

Description

一种碱性印染废水物化预处理方法和系统

技术领域

本发明属于工业废水处理技术领域，涉及一种废水物理预处理工艺，具体而言，涉及纺织印染废水物化与生化相结合处理工艺中的一种物化预处理工艺。

技术背景

印染生产过程中会产生大量高污染、高碱性或酸性的废水，这类废水色度、悬浮物浓度、化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)等污染指数都很高。一般以有机污染物为主，其中不少为有毒有害物质，直接排放到农田和水体都将引起严重的环境污染。且随着织物性质和染料种类、数量及所用化学药剂的变化，废水水质和水量都非常不稳定，所以此类废水的处理难度比较大。

目前处理印染废水的方法主要有三种类型，即物化法、生化法及物化与生化相结合的方法。

物化法处理印染废水是相对简单的一种处理方法，主要通过投加化学试剂、采用活性炭或硅藻土等达到脱色和去除COD的目的，但所投加的试剂中有的容易变质失效，有的产生较多污泥，且试剂本身价格也比较高，使得废水处理成本较高，直接影响废水的处理和企业的经济效益。

印染废水中含有染料、助剂、浆料、酸碱、纤维杂质及无机盐等，且染料结构中含硝基和氨基化合物及铜、锌、铬、砷等重金属，具有较高的生物毒性，可生化性差。而一般的微生物对显色物质的去除大多是通过吸附后随排泥而排出的，所以微生物对印染废水中污染物浓度的去除范围有限，也需要较长的生物氧化和接触时间。此外，印染废水碱性或酸性大，其中污染物成分复杂、浓度较高，水量变化大，更有某些废水处理工艺中采用的添加剂不利于生物反应菌种的生长，使得印染废水的生化处理方法在实际运行过程中往往处理效果不理想。所以，仅采用生化法处理印染废水难以达到回用或排放标准。

目前，印染废水的处理主要采用物化和生化处理相结合的工艺，以求达到最佳处理效果。其主要工艺为：1、预处理；2、生化处理；3、物化处理；4、污泥后处理。现有的这种联合污水处理工艺，经处理后的水质色度和COD等基本上可以达标，但处理过程复杂，处理效率比较低，难以满足设计要求；生化处理和物化处理过程中所消耗的药剂、电能较高，单位成本增高。因此，如何对现有污水处理工艺进行增效、降耗方面的改进，是目前污水处理普遍面临的问题。

发明内容

本发明的目的是针对物化和生化处理相结合工艺中的技术不足，提供一种于生化处理阶段前进行的物化预处理工艺。

本发明经过长期大量的实验总结出，现有生化处理前未对水质进行调节，这是导致生化处理易受冲击、在生化处理和物化处理过程中消耗药剂、电能较高的主要原因之一。本发明设计在预处理阶段首先对水质进行调节，具体是通过物化处理去除大部分的色度和COD，降低水溶性难生化物质的含量，大大降低废水碱度，以减弱对生化阶段的冲击和减小生化负荷，降低能耗，从而简化废水后续处理过程，提高处理效率。

本发明是通过以下技术方案来实现上述目的的：

提供一种碱性印染废水物化预处理方法，包括以下步骤：

(1)往碱性印染废水中加入硫酸亚铁水溶液，降低废水pH值于7～9之间；

(2)往步骤(1)处理的体系中加入高分子有机脱色剂溶液进行反应，反应后加入助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)溶液；

(3)将经步骤(2)处理后的体系静置，通过自然沉降进行固液分离。

综合考虑各种药品溶解度、可操作性以及生产过程中经济性等不同因素的产生的综合效果，本发明通过大量的实验总结，提供优选的方案如下：

上述步骤(1)中硫酸亚铁的浓度可选0.22×10³～0.35×10³g/L之间，优选0.25×10³g/L，其加入量可根据原废水pH值和体系要求的最终pH值联合确定；优选根据废水最终pH值为7～9的要求，加入适量上述浓度的硫酸亚铁溶液；上述步骤(2)所述高分子有机脱色剂优选凯威尔(KW178)，其配置浓度可选70～85g/L之间，优选78.13g/L；加入高分子有机脱色剂后的反应时间为2～5分钟；步骤(2)所述助凝剂优选阴离子聚丙烯酰胺(PAM)，其配置浓度可选为0.35～0.62g/L，优选0.41g/L。

上述脱色剂和助凝剂可以选择现有常规的试剂，所述KW178是一种新型高分子、高效的有机脱色混凝剂，应用于纺织、印染废水和有机废水澄清的初级混凝处理，对各种印染等染料产生的色度具有高效的去除作用。根据本领域常识，KW178适用pH值范围很宽，从4～12均有效，能够替代硫酸亚铁，PAC，石灰等无机药剂，没有建立联用技术体系。但根据本发明长期大量创造性的实验，总结得到更为合适的pH值范围、并提出硫酸亚铁、KW178和助凝剂聚丙烯酰胺联合使用的技术方案，获得显著的效果。

大部分印染废水具有很高的碱性，本发明设计的第一个步骤是进行酸碱中和和氧化还原反应。首先，在配药池中，将工业用硫酸亚铁用水配制成浓度为0.25×10³g/L的硫酸亚铁溶液，然后通过导管将配制好的硫酸亚铁溶液直接加入到印染废水中，硫酸亚铁水解呈酸性，适量的酸性硫酸亚铁溶液和碱性废水中和，废水pH值下降至7～9之间；Fe²⁺氧化成Fe³⁺，失去电子，同时印染废水中染料分子得到电子从而破坏显色基团，色度降低。而且在一定条件下，Fe²⁺可与染料分子中含有孤对电子的基团如-NH₂、-NR₂、-OH等络合生成结构复杂的大分子络合物，从而降低染料的水溶性，使染料溶液具有胶体性质而易被混凝除去。此外，形成的Fe3+水解产物本身也是很好的混凝剂，继续与印染废水中胶体污染物充分混合，使胶体脱稳从而絮凝沉淀。

经硫酸亚铁的中和、氧化和混凝作用后，废水pH值由12左右下降到7～9，水中染料分子和悬浮颗粒物浓度等均有所降低，但色度、COD等均较高。本发明往废水中适量加入配置好的浓度约为78.13g/L的高分子有机脱色剂溶液，高分子有机脱色剂去除印染废水中的活性、分散、还原和直接等染料所产生的色度，所述高分子有机脱色剂KW178。直接染料含有-OH、-NH₂、-N＝N-等基团，它与药剂结合，形成氢键，或由范德华力吸附在KW178分子中的基团周围；而活性染料分子中同样含有活性基团，如Cl^-等，它可以与KW178分子中的-OH、-NH₂基团反应，形成共价键；同时各种活性染料分子中都含有-SO₃ ^-、-COO^-，它们作为带负电荷基团也能与KW178中的铵基阳离子起电中和作用，使废水中的染料、中间体等与KW178形成大分子量的物质。

为了进一步迅速沉淀上述大分子量物质，本发明加入0.41g/L的助凝剂阴离子聚丙烯酰胺溶液，通过阴离子聚丙烯酰胺的吸附架桥和网捕作用，小的颗粒物质不断絮凝，形成大的、沉降性能好的颗粒，随后颗粒依靠自身重力作用快速沉降，达到去除印染废水色度和COD的目的。

由上述说明可知本发明最为显著的有益效果是：

在生化处理前进行预处理，优化了整个物化流程，经本发明方案处理后，更大程度去除COD，调节pH值，降低生化负荷。

本发明将硫酸亚铁既作为污水絮凝剂、又利用其水解呈酸性的特性将其作为pH调节剂，省去了后阶段的加酸调节步骤；而随后加入的脱色剂和助凝剂阴离子聚丙烯酰胺可进一步大幅度去除废水色度和COD。实验证明，处理前色度为500～2000稀释倍数，呈黑红色，黑紫色，黑蓝色，黑绿色等，COD为900～2000mg/L；而处理后色度≤5稀释倍数或清澈透明；COD去除率≥35％。本发明方法大大减弱了对生化阶段的冲击，减小了生化负荷，降低了能耗，简化废水处理过程，提高了系统处理效率。

本发明适应面广，对碱性废水都适用，尤其适用于高色度废水。

附图说明

图1本发明碱性印染废水物化预处理系统示意图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步详细说明本发明。

实施例1

印染废水来自佛山市三水区大塘工业园某印染厂四个不同生产时段的废水，均呈深蓝色，经测定，废水pH值为11～13，COD为1100～2800mg/L，色度2000倍左右，具体数据见表1，分别取四个时段废水各100mL，编号1、2、3和4。

硫酸亚铁、KW178、阴离子聚丙烯酰胺等试剂全部为市购产品。

将工业用硫酸亚铁、KW178、阴离子聚丙烯酰胺均用水溶解，搅拌，配制成浓度分别为0.25×10³g/L、78.13g/L和0.41g/L的溶液(其他浓度实验不一一在此赘述，方法相同)，然后将配制好的硫酸亚铁溶液加入到印染废水中，加入适量硫酸亚铁溶液后，废水的pH值调节为7～9之间；再往印染废水中加入浓度为78.13g/L的脱色剂KW178溶液，反应2～5分钟后加入0.41g/L的阴离子聚丙烯酰胺溶液。处理效果如下表1：

由上表可见，使用本发明方法，废水的COD和色度都有大幅度降低，可有效减轻生化系统负担，有利于生化系统和出水水质的稳定。

实施例2

印染废水来自佛山市三水区大塘工业园某印染厂四个不同时段的废水，废水均呈紫红色或褐色，经测定，废水pH值为12左右，COD为900～2100mg/L，色度500倍左右，具体数据见表2，分别取四个时段废水各100mL，且编号1、2、3和4。

将工业用硫酸亚铁、KW178、阴离子聚丙烯酰胺均用水溶解，搅拌，配制成浓度分别为0.25×10³g/L、78.13g/L和0.41g/L的溶液，然后将配制好的硫酸亚铁溶液加入到印染废水中，加入适量硫酸亚铁溶液，把废水的pH值调节于7～9；再往印染废水中加入适量78.13g/L的KW178溶液，反应2～5分钟后加入0.41g/L的阴离子聚丙烯酰胺溶液。处理效果如下：

表2

由上表可见，使用本发明方法后，废水的COD和色度都有大幅度降低，可有效减轻生化系统负担，有利于生化系统和出水水质的稳定。

实施例3

印染废水来自佛山市三水区大塘工业园某染整厂四个不同时段的废水，呈黑色，将测定，废水pH值为12～14，COD为2200～3000mg/L，色度2000倍左右，具体数据见表3，分别取四个时段废水各100mL，且编号1、2、3和4。

将工业用硫酸亚铁、KW178、阴离子聚丙烯酰胺均用水溶解，搅拌，配制成浓度分别为0.25×10³g/L、78.13g/L和0.41g/L的溶液，然后将配制好的硫酸亚铁溶液加入到印染废水中，加入适量硫酸亚铁溶液后，废水的pH值调节于7～9；再往印染废水中加入适量78.13g/L的KW178溶液，反应2分钟左右后加入0.41g/L的阴离子聚丙烯酰胺溶液。处理效果如下：

表3

实施例4

本发明提供一种碱性印染废水物化预处理系统，系统结构示意图见附图1所示。

系统包括缓冲池2和沉淀池6，池2与池6之间是加药沟11，池和加药沟11的结构同现有常规的废水处理池和沟；本系统在缓冲池2和沉淀池6之间依次设置有硫酸亚铁滴加口8、脱色剂滴加口9、助凝剂滴加口10。

系统还包括硫酸亚铁(FeSO₄)池3、脱色剂池4和助凝剂池5，池3、4或5都配置有搅拌装置。池3、4和5分别设置有导管，导管上配有阀门12、13、14以控制硫酸亚铁溶液、脱色剂和助凝剂的滴加量。

废水通过管道由1处进入缓冲池2经缓冲后流入加药沟11，经过硫酸亚铁滴加口8滴加硫酸亚铁溶液反应后，液体流经脱色剂滴加口9，反应后流经助凝剂滴加口10，自流至沉淀池6进行固液分离，随后上清液通过管道7进入调节池(常规调节池，图中未标示)，由调节池进入生化处理工序段。

实施例5

本实施例应用实施例4所示系统进行印染废水的预处理。

印染废水取自佛山市三水区大塘工业园某棉纱厂四个不同时段的废水，水体呈红色或黄绿色，经测定，废水pH值为9～11，COD为1100～2000mg/L，色度400倍左右(具体数据见下表)，具体数据见表4，分别取四个时段废水各100mL，且编号1、2、3和4。

配制工业用硫酸亚铁、KW178、阴离子聚丙烯酰胺水溶液，搅拌，浓度分别为0.25×10³g/L、78.13g/L和0.41g/L，分别置于硫酸亚铁(FeSO₄)池3、脱色剂池4和助凝剂池5，在导管上配阀门12、13、14以控制硫酸亚铁溶液、脱色剂和助凝剂的滴加量。

印染废水通过管道由1处进入缓冲池2经缓冲后流入加药沟11，经过硫酸亚铁滴加口8滴加硫酸亚铁溶液反应后，废水的pH值调节为7～9之间；液体流经脱色剂滴加口9，滴加脱色剂与废水反应2～5分钟后水流流经助凝剂滴加口10，反应后水流自流至沉淀池6进行固液分离，随后上清液通过管道7进入调节池，由调节池进入生化处理工序段。

处理效果如表4：

表4

Claims

1.一种碱性印染废水物化预处理方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)往碱性印染废水中加入硫酸亚铁水溶液，调节废水pH值；

(2)往步骤(1)处理的废水中加入高分子有机脱色剂溶液进行反应，反应后加入助凝剂溶液；

(3)将经步骤(2)处理后的废水静置，通过自然沉降进行固液分离；

其中，步骤(1)所述硫酸亚铁的浓度为0.25×10³g/L；所述pH值调节为7～9；

步骤(2)所述高分子有机脱色剂为KW178，浓度为78.13g/L；所述助凝剂为阴离子聚丙烯酰胺溶液；浓度为0.41g/L；加入高分子有机脱色剂后的反应时间为2～5分钟；

实现所述碱性印染废水物化预处理方法的系统包括通过加药沟(11)相连接的缓冲池(2)和沉淀池(6)，在缓冲池(2)和沉淀池(6)之间依次设置有硫酸亚铁滴加口(8)、脱色剂滴加口(9)和助凝剂滴加口(10)；所述硫酸亚铁滴加口(8)、脱色剂滴加口(9)和助凝剂滴加口(10)分别通过导管连接硫酸亚铁池(3)、脱色剂池(4)和助凝剂池(5)；

碱性印染废水通过管道进入缓冲池(2)经缓冲后流入加药沟(11)，经过硫酸亚铁滴加口(8)滴加硫酸亚铁溶液反应后，废水的pH值调节为7～9之间；液体流经脱色剂滴加口(9)，滴加脱色剂与废水反应2～5分钟后水流流经助凝剂滴加口(10)，反应后水流自流至沉淀池(6)进行固液分离，随后上清液通过管道(7)进入调节池，由调节池进入生化处理工序。