CN105541036A - 一种印染行业废水回用处理系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种印染行业废水回用的处理方法，对印染行业废水进行退煮漂废水、染色及印花废水分流处理，所述退煮漂废水经处理后再与生活污水及其它轻污染废水混合进行深度处理制得二级生化水；二级生化出水经“预处理+超滤+反渗透”处理后制得生产回用水。本发明COD_Cr、BOD₅、色度、SS均达到较高的处理效果，而针对染色、印花废水的处理也因为选择了适宜的混凝药剂，使得二级生化处理生物接触氧化的停留时间得到了下降，从而降低了电费，回用水的综合处理成本具有较好的经济效益，该组合处理工艺出水水质还优于一般的自来水，这对于水资源紧缺、国家对本发明用水严格总量控制的形势下，具有非常广阔的应用前景。

Description

一种印染行业废水回用处理系统及处理方法

技术领域

本申请属于污水处理及循环利用技术领域，具体地说，涉及一种印染行业废水回用处理系统及处理方法。

背景技术

印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染工业生产过程中排出的废水。印染废水水量较大，每印染加工1吨纺织品耗水100～200吨，其中80～90％成为废水。纺织印染工业作为中国具有优势的传统支柱行业之一，20世纪90年代以来获得迅猛发展，其用水量和排水量也呈逐年大幅增长的态势。据不完全统计，我国每天排放的印染废水量达3.0～4.0×10⁶m³，而废水处理后回用率不足40％，废水排放量和污染物总量分别位居全国工业部门的第二位和第四位，是我国各行业排污大户之一。

随着染料工业的发展和印染行业生产工艺技术的不断进步，染料结构的稳定性大大提高，新型助剂的不断应用，使难生化降解的有机物大量进入印染废水中，同时各生产工艺环节对生产用水水质要求的差异等因素，都大大增加了印染废水处理和回用的难度。目前国内外都加大了对印染废水的治理和回用控制力度，在印染废水的处理与回用上都有一些成功的案例。但这些成功的案例大多针对印染行业排放的混合废水，由于印染行业生产工艺中各单元的功能不同，决定了各单元会产生成分、浓度、流量等特征不同的废水，这些不同特征的废水的处理的难易程度是不同的。困此，基于印染行业生产工艺特点加强印染废水的处理及回用技术的研究，既可以达到节能减排、缓解水资源匮乏的问题，同时对于保护生态环境也能起到极其重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种印染行业废水回用处理系统及处理方法，旨在解决目前印染行业水污染严重、水资源匮乏的问题，同时对于保护生态环境也能起到极其重要的作用的问题。

本发明是这样实现的，一种印染行业废水回用的处理方法，该印染行业废水回用的处理方法包括：

对印染行业废水进行退煮漂废水、染色及印花废水分流处理，所述退煮漂废水经处理后再与生活污水及其它轻污染废水混合进行深度处理制得二级生化水；制得的印染厂二级生化出水经“预处理+超滤+反渗透”回用水处理组合工艺处理后制得生产回用水。

进一步，所述退煮漂废水处理方法包括：

首先选用不同的混凝药剂对退煮漂废水进行混凝沉淀实验，确定最适宜的混凝剂、加药量及最佳反应pH值；

利用第一阶段得出的最适宜的混凝剂、加药量及最佳反应pH值条件下，对混凝实验沉淀后的上清液进行Fenton试剂氧化实验，采用适宜的H₂O₂与Fe²⁺的用量比、H₂O₂的投加量、反应pH值以及反应时间；

在上述阶段得出的条件下，对退煮漂废水进行“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”组合工艺处理；

退煮漂废水先分流经“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺处理之后，再与厂内的其它轻污染废水，如生活污水、软水制备废水以及回用水制备废水等混合后经“水解酸化+生物接触氧化”得二级生化污水。

进一步，染色及印花废水处理方法包括：

染色废水首先流入调节池内进行降温和pH值调节，在混凝沉淀池内用混凝剂进行混凝沉淀处理预处理，再进入水解酸化池和生物接解氧化池进行生物降解反应以除去溶解状态的污染物，经沉淀最后流入二次混凝沉淀池进行处理；

采用聚合氯化铝、聚合硫酸铁及聚合氯化铝铁三种混凝剂进行混凝沉淀；

生物挂膜方法：水解酸化池内充填有球形纤维填料，生物接触氧化池内安装组合填料，挂膜采用接种培驯法，所需菌种分别取自该厂工业废水处理站内的厌氧池及二沉池的回流污泥，挂膜时对生物接触氧化池进行闷曝，水解酸化池仅进行搅拌，接触氧化池内接种污泥先闷曝3d，每天向池内加入适量葡萄糖以及磷酸盐，之后与水解酸化池同步连通，进水COD由200mg/L逐步提高至1200mg/L，进水pH维持在8，经过约两周左右的时间，生化出水CODCr稳定在200mg/L；

印染废水经过混凝+水解酸化+生物接触氧化工艺后，继续使用聚合聚化铝铁(PAFC)作为混凝剂对工艺出水进行二次混凝沉淀。

进一步，所述二级生化废水回用处理方法包括：

二级生化水进入保证整个系统的供水稳定连续的调节池；

通过泵将二级生化水输送到砂滤池，通过砂滤池内的石英砂过滤器使二级生化水中的胶体及絮凝体等悬浮杂质在此过程中被截留；

经砂滤池截留的二级生化水进入碳滤池，通过碳滤池内放置8-16目的活性碳脱氯、除油及去除部分有机物；所述碳滤池即活性碳过滤池，在碳滤池内放置8-16目的活性碳，活性碳的比表面积大于1000m2/g，其表面布满平均直径为20～30埃(A)的微孔，具有很高的吸附能力，此外，活性碳的表面有大量的羟基等官能团，可以对各种性质的有机物质进行化学吸附及静电引力作用，因此，活性炭还能去除水中对于阴离子交换剂有害的腐殖、富维酸、木质磺酸等有机物质，以及余氯一类对阳离子交换剂有害的物质；

经碳滤池的二级生化水进入保安过滤器，经保安过滤器内安装有若干根滤芯，对悬浮颗粒进一步过滤；所述滤芯孔径的最低要求为小于10μm，它对膜系统起保护作用，防止可能存在的悬浮颗粒对后续膜系统的破坏，它是预处理的最后一个步骤；

经保安过滤器的二级生化水进入超滤系统，超滤系统的超滤膜采用中空纤维超滤膜，滤除水中的细菌、胶体、悬浮物、铁锈、大分子有机物等有害物质；它具有能耗低、过滤精度高、产水量大、抗污能力强等优点；

经超滤系统的二级生化水进入反渗透系统，反渗透系统采用四支并联安装的芳香族聚酰胺复合材料膜，利用该膜反渗透系统采用在有盐分的水中，施以比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压到膜的另一边，变成洁净的水除去水中盐分，经反渗透系统的二级生化水制得生产回用水。

所述芳香族聚酰胺膜不但具有复合膜的低压、高通量、高脱盐率等各种特点，而且还具有抗污染的特殊优点，反渗透是渗透的一种逆过程，渗透是一种物理现象，当两种含有不同含盐量的水，如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现，含盐量少的一边的水分会透过膜渗透到含盐量高的水中，而所含的盐分并不渗透，这样，逐渐两边的含盐尝试融和到均匀为止。然而，要完成这一过程需要很长时间，这一过程也称为自然渗透。但如果在含盐量高的水侧，试加一个压力，其结果也可以使上述渗透停止，这时的压力称为渗透压力。如果压力再加大，可以使水向相反方向渗透，而盐分剩下，因此，反渗透除盐原理，就是在有盐分的水中，施以比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除去水中盐分的目的，这就是反渗透除盐原理。

进一步，所述砂滤池在工作中截留了大量的悬浮杂质形成滤膜，随时间推移过滤器的前后压差会很快升高，对过滤器定期进行反冲洗。

进一步，所述超滤系统的中空纤维超滤膜孔径为小于0.01μm的膜孔，水分子、离子依靠自身水压通过而其它杂质被截留在膜管内侧，粒径超过滤膜孔径几十甚至几百倍的泥沙、细菌、交胶体、铁锈、大分子有机物均被截留后随浓缩水一起排出的浓缩水排出口。

本发明的另一目的在于提供一种印染行业废水回用处理系统，该印染行业废水回用处理系统包括退煮漂废水处理系统、染色及印花废水处理系统和二级生化废水回用处理系统，所述退煮漂废水处理系统、染色及印花废水处理系统均通过输送装置与二级生化废水回用处理系统连接。

进一步，所述的退煮漂废水处理系统包括调节池、混凝反应池、沉淀池、Fenton试剂氧化池、调节池、水解酸化池和生物接触氧化池并通过输送装置依次连接；所述染色及印花废水处理系统包括调节池、混凝反应池、沉淀池、水解酸化池、生物接触氧化池和二次混凝反应池并通过输送装置依次连接。

进一步，所述二级生化废水回用处理系统，该二级生化废水回用处理系统包括调节池、砂滤池、碳滤池、保安过滤器、超滤系统和反渗透系统；

所述调节池、砂滤池、碳滤池、保安过滤器、超滤系统和反渗透系统依次通过泵或高压泵连接。

进一步，所述砂滤池为石英砂过滤池并且内部设置有石英砂过滤器；所述碳滤池为活性碳过滤池并且内部放置8目-16目的活性碳；所述保安过滤器内安装有若干根孔径的小于10μm滤芯。

进一步，所述超滤系统包括AQUCELL中空纤维AQU200型超滤膜，所述超滤膜设置有只有水分子、离子依靠自身水压通过而其它杂质被截留在膜管内侧的孔径小于0.01μm的膜孔，所述超滤系统还包括原水进口和粒径超过滤膜孔径几十甚至几百倍的泥沙、细菌、交胶体、铁锈、大分子有机物均被截留后随浓缩水一起排出的浓缩水排出口。

进一步，所述反渗透系统包括四支并联安装的芳香族聚酰胺复合材料膜，所述芳香族聚酰胺复合材料膜包括中心管、芳香族聚酰胺膜、多孔支撑层和进料液隔网并由内向外依次贴附排列后螺旋卷装成筒状。

本发明由于采用退煮漂废水与染色、印花废水分流处理，特别是退煮漂废水经过经“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺处理之后，CODCr、BOD5、色度、SS均达到较高的处理效果，之后与厂内的其它轻污染废水混合后再经“水解酸化+生物接触氧化”进行生化处理，在生物接触氧化法的停留时间会大幅下降，使得曝气充氧历时大大减少，从而大幅度降低了电费。而针对染色、印花废水的处理也因为选择了适宜的混凝药剂，提高了一次混凝的处理效果，使得二级生化处理生物接触氧化的停留时间得到了下降，从而降低了电费。回用水的综合处理成本约为2.2元/m3，与本发明当前自来水价格达3.5元/m3以上相比较，具有较好的经济效益。同时，由于该组合处理工艺出水水质还优于一般的自来水，这对于水资源紧缺、国家对本发明用水严格总量控制的形势下，具有非常广阔的应用前景。

本发明中回用水处理组合工艺中的核心单元为反渗透系统，在处理印染厂二级生化出水时，控制反渗透系统进水流量为35L/min，反渗透系统最佳运行工况为：操作压力为1.2MPa；浓水循环流量为5L/min；反渗透系统回收率约为80％。

印染行业废水处理将退煮漂废水、染色及印花废水首先分流处理，其中退煮漂废水经处理后再与生活污水及其它轻污染废水混合进行深度处理。印染厂生化出水经“预处理+超滤+反渗透”回用水处理组合工艺处理后，出水水质可以达到回用水质标准要求，可回用于生产。该回用水处理组合工艺中的核心单元为反渗透系统，在处理印染厂二级生化出水时，控制反渗透系统进水流量为35L/min，反渗透系统最佳运行工况为：操作压力为1.2MPa；浓水循环流量为5L/min；反渗透系统回收率约为80％。

退煮漂废水经混凝沉淀实验后，适宜的混凝剂为聚合硅酸硫酸铝(PASS)，最佳混凝条件为：反应pH值为4～5；PASS投加量为3g/L。

Fenton试剂氧化最佳氧化工艺条件为：反应时间为1.5h；pH值为3～5；H202投加量为0.2mol/L；n(H₂O₂)∶n(Fe²⁺)值为1.5。

废水经过“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺全流程处理后，CODCr、BOD5、色度、SS均达到较高的处理效果，CODCr去除率达93.55％、BOD5去除率达89.77％、色度去除率达85.71％、SS去除率达95.9％。

退煮漂废水先分流经“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺处理之后，与厂内的其它轻污染废水混合后再经“水解酸化+生物接触氧化”二级生化污水处理系统处理后，出水各项指标均能达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)中排放限值的要求。

染色废水预处理时，通过混凝实验确定PAFC对染色废水中污染物的去除效果优于PFS、PAC，并得出PAFC对废水中CODCr的去除率达到40％左右，对色度的去除率达到65％。

通过控制水解酸化池水力停留时间对废水可生化性的影响试验，得出水解酸化池最佳的水力停留时间为8小时左右。

混凝+水解酸化+生物接触氧化工艺联合运行过程中，水解酸化池对CODCr去除率为30％左右，色度去除率可达60％；接触氧化生化池对CODCr去除率达70％，对色度的去除率也在50％左右。

混凝+水解酸化+生物接触氧化工艺后二次混凝沉淀实验，确定PAFC在投加量为60mg/L时，对生化出水中CODCr、色度去除率均达到50％，最终保证印染废水各项指标均达到《纺织染整工业污染物排放标准》(GB4287-2012)一级排放标准的要求。

当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例的印染行业废水回用的处理方法流程图；

图2是本申请实施例的印染行业废水回用的处理方法的退煮漂废水流程图；

图3是本申请实施例的印染行业废水回用的处理方法的染色、印花废水流程图；

图4是本申请实施例的印染行业废水回用的处理方法的生产回用水流程图。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本发明对该棉纺印染本发明典型生产工艺的印染厂各生产单元排放的废水进行连续监测，并进行生产用水水质调研，得出工艺流程中各单元的排放废水特征与生产用水要求；

依据各单元排放废水的特征及废水排放标准的要求，并在实验室小试研究基础上，确定适宜的废水处理方案，得出相应的印染废水处理的技术、经济参数；

依据各单元生产用水要求，确定适宜的回用水处理方案，得出相应的回用水处理技术、经济参数；

依据以上废水处理与回用水处理方案得出的技术、经济参数与该本发明现有废水完全混合处理方案进行技术、经济对比。

下面结合附图对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1：一种印染行业废水回用的处理方法，该处理方法包括：

对印染行业废水进行退煮漂废水、染色及印花废水分流处理，所述退煮漂废水经处理后再与生活污水及其它轻污染废水混合进行深度处理制得二级生化水；制得的印染厂二级生化出水经“预处理+超滤+反渗透”回用水处理组合工艺处理后制得生产回用水。

如图2：所述退煮漂废水处理方法包括：

首先选用不同的混凝药剂对退煮漂废水进行混凝沉淀实验，确定最适宜的混凝剂、加药量及最佳反应pH值；

利用第一阶段得出的最适宜的混凝剂、加药量及最佳反应pH值条件下，对混凝实验沉淀后的上清液进行Fenton试剂氧化实验，采用适宜的H₂O₂与Fe²⁺的用量比、H₂O₂的投加量、反应pH值以及反应时间；

在上述阶段得出的条件下，对退煮漂废水进行“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”组合工艺处理；

退煮漂废水先分流经“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺处理之后，再与厂内的其它轻污染废水，如生活污水、软水制备废水以及回用水制备废水等混合后经“水解酸化+生物接触氧化”得二级生化污水。

如图3：染色及印花废水处理方法包括：

染色废水首先流入调节池内进行降温和pH值调节，在混凝沉淀池内用混凝剂进行混凝沉淀处理预处理，再进入水解酸化池和生物接解氧化池进行生物降解反应以除去溶解状态的污染物，经沉淀最后流入二次混凝沉淀池进行处理；

采用聚合氯化铝、聚合硫酸铁及聚合氯化铝铁三种混凝剂进行混凝沉淀；

生物挂膜方法：水解酸化池内充填有球形纤维填料，生物接触氧化池内安装组合填料，挂膜采用接种培驯法，所需菌种分别取自该厂工业废水处理站内的厌氧池及二沉池的回流污泥，挂膜时对生物接触氧化池进行闷曝，水解酸化池仅进行搅拌，接触氧化池内接种污泥先闷曝3d，每天向池内加入适量葡萄糖以及磷酸盐，之后与水解酸化池同步连通，进水COD由200mg/L逐步提高至1200mg/L，进水pH维持在8，经过约两周左右的时间，生化出水CODCr稳定在200mg/L；

印染废水经过混凝+水解酸化+生物接触氧化工艺后，继续使用聚合聚化铝铁(PAFC)作为混凝剂对工艺出水进行二次混凝沉淀。

如图4：所述二级生化废水回用处理方法包括：

二级生化水进入保证整个系统的供水稳定连续的调节池；

通过泵将二级生化水输送到砂滤池，通过砂滤池内的石英砂过滤器使二级生化水中的胶体及絮凝体等悬浮杂质在此过程中被截留；

经砂滤池截留的二级生化水进入碳滤池，通过碳滤池内放置8-16目的活性碳脱氯、除油及去除部分有机物；

经碳滤池的二级生化水进入保安过滤器，经保安过滤器内安装有若干根滤芯，对悬浮颗粒进一步过滤；

经保安过滤器的二级生化水进入超滤系统，超滤系统的超滤膜采用中空纤维超滤膜，滤除水中的细菌、胶体、悬浮物、铁锈、大分子有机物等有害物质；

经超滤系统的二级生化水进入反渗透系统，反渗透系统采用四支并联安装的芳香族聚酰胺复合材料膜，利用该膜反渗透系统采用在有盐分的水中，施以比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压到膜的另一边，变成洁净的水除去水中盐分，经反渗透系统的二级生化水制得生产回用水。

所述砂滤池在工作中截留了大量的悬浮杂质形成滤膜，随时间推移过滤器的前后压差会很快升高，对过滤器定期进行反冲洗。

所述超滤系统的中空纤维超滤膜孔径为小于0.01μm的膜孔，水分子、离子依靠自身水压通过而其它杂质被截留在膜管内侧，粒径超过滤膜孔径几十甚至几百倍的泥沙、细菌、交胶体、铁锈、大分子有机物均被截留后随浓缩水一起排出的浓缩水排出口。

如图1：一种印染行业废水回用处理系统，该印染行业废水回用处理系统包括退煮漂废水处理系统、染色及印花废水处理系统和二级生化废水回用处理系统，所述退煮漂废水处理系统、染色及印花废水处理系统均通过输送装置与二级生化废水回用处理系统连接。

所述的退煮漂废水处理系统包括调节池、混凝反应池、沉淀池、Fenton试剂氧化池、调节池、水解酸化池和生物接触氧化池并通过输送装置依次连接；所述染色及印花废水处理系统包括调节池、混凝反应池、沉淀池、水解酸化池、生物接触氧化池和二次混凝反应池并通过输送装置依次连接。

所述二级生化废水回用处理系统，该二级生化废水回用处理系统包括调节池、砂滤池、碳滤池、保安过滤器、超滤系统和反渗透系统；

所述调节池、砂滤池、碳滤池、保安过滤器、超滤系统和反渗透系统依次通过泵或高压泵连接。

所述砂滤池为石英砂过滤池并且内部设置有石英砂过滤器；所述碳滤池为活性碳过滤池并且内部放置8目-16目的活性碳；所述保安过滤器内安装有若干根孔径的小于10μm滤芯。

所述超滤系统包括AQUCELL中空纤维AQU200型超滤膜，所述超滤膜设置有只有水分子、离子依靠自身水压通过而其它杂质被截留在膜管内侧的孔径小于0.01μm的膜孔，所述超滤系统还包括原水进口和粒径超过滤膜孔径几十甚至几百倍的泥沙、细菌、交胶体、铁锈、大分子有机物均被截留后随浓缩水一起排出的浓缩水排出口。

所述反渗透系统包括四支并联安装的芳香族聚酰胺复合材料膜，所述芳香族聚酰胺复合材料膜包括中心管、芳香族聚酰胺膜、多孔支撑层和进料液隔网并由内向外依次贴附排列后螺旋卷装成筒状。

下面结合原理对本发明进一步描述。

混凝沉淀针对退煮漂废水优选出最适宜的混凝剂、加药量及最佳反应pH值，本实验采用聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硅酸硫酸铝(PASS)及聚合氯化铝铁(PAFC)四种混凝剂，先不调节退煮漂废水的pH值，将4种混凝剂分别按1g/L、1.5g/L、2g/L、2.5g/L、3g/L、3.5g/L的投加量与退煮漂废水进行混凝沉淀实验，通过测定沉淀后上清液中COD来考察4种混凝剂对废水的处理效果。聚合硅酸硫酸铝(PASS)与其它三种絮凝剂相比，对COD去除效果显著，在投加量为3g/L时，对废水的COD去除率可达45％。实验现象显示聚硅酸硫酸铝作为混凝剂处理退煮漂废水，产生的矾花大，沉降速度快。这是与聚硅酸硫酸铝(PASS)絮凝剂本身的结构有关，它具有硅酸的阴离子性和金属离子的阳离子性，可通过静电中和、吸附架桥以及网捕等作用机理，将废水中的各种杂质絮凝分离。聚合硅酸硫酸铝(PASS)还具有铝盐絮凝剂矾花大、水处理范围广、效果好、对设备管路腐蚀性小等优点，同时聚硅酸中引入铝金属后，不仅能显著地改善其混凝沉降性能，也使聚硅酸溶液的稳定性得到了改善。选定聚合硅酸硫酸铝(PASS)作为处理退煮漂废水最佳混凝药剂，投药量为3g/L。

控制PASS加入量为3g/L，用硫酸、氢氧化钠溶液来调节废水的混凝反应pH值为10、9、8、7、6、5、4、3时，混凝反应pH值对混凝结果的影响可看出，混凝反应pH值为4～5时，COD处理效果最佳，达50％。胶体带有的正、负电荷，通过改变溶液pH值使胶体所带电荷为零，这个pH值成为胶体的等电点，在等电点附近胶体之间静电排斥力最小，最易于凝聚，此时絮凝效果最佳。聚硅酸硫酸铝处理该退煮漂废水的适宜pH值为4～5。选用聚硅酸硫酸铝作为混凝剂处理退煮漂废水，混凝反应pH值为4～5的条件下，取混凝沉淀后的上清液(CODCr为2068mg/L)进行Fenton试剂氧化实验，研究适宜的

与Fe²⁺的用量比、H₂O₂的投加量、反应pH值以及反应时间对废水处理效果的影响。可得出反应时间为在1.5h以前，废水中COD的去除率增加较快，以后再延长时间对于COD的去除效果基本趋于稳定。因此最佳的反应时间取1.5h。

在混凝沉淀及Fenton试剂氧化实验最佳条件下，取退煮漂废水进行全流程实验，废水经过“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺全流程处理后，各项污染物质均有较高的处理效果，虽未完全达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)中排放限值的要求，但退煮漂废水作为现代印染工艺排放出的最难治理的废水，可考虑先分流集中经“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺处理之后，再和厂内的其它污染较轻的废水混合最后流入相对集中的二级生化污水处理系统，这对于减少印染废水综合处理难度将起到非常重要的作用。

退煮漂废水先分流经“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺处理之后，再与厂内的其它轻污染废水，如生活污水、软水制备废水以及回用水制备废水等混合后经“水解酸化+生物接触氧化”二级生化污水处理系统处理后，实验结果可知，最终出水各项指标均能达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)中排放限值的要求。

染色及印花废水处理方法包括：染色废水首先流入调节池内进行降温和pH值调节，在混凝沉淀池内用混凝剂进行混凝沉淀处理预处理，再进入水解酸化池和生物接解氧化池进行生物降解反应以除去溶解状态的污染物，经沉淀最后流入二次混凝沉淀池进行处理；

生物挂膜方法：水解酸化池内充填有球形纤维填料，生物接触氧化池内安装组合填料，挂膜采用接种培驯法，所需菌种分别取自该厂工业废水处理站内的厌氧池及二沉池的回流污泥，挂膜时对生物接触氧化池进行闷曝，水解酸化池仅进行搅拌，接触氧化池内接种污泥先闷曝3d，每天向池内加入适量葡萄糖以及磷酸盐，之后与水解酸化池同步连通，进水COD由200mg/L左右逐步提高至1200mg/L，进水pH维持在8，经过约两周左右的时间，生化出水CODCr稳定在200mg/L。

混凝沉淀对染色废水优选出最佳的混凝药剂，采用聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)及聚合氯化铝铁(PAFC)三种混凝剂，考虑到混凝沉淀工艺后续生物处理对pH值的要求，实际运行会在调节池内用硫酸将废水pH值调整在8左右，混凝沉淀烧杯试验也将反应pH值调整为8，确定出最佳的混凝药剂及药剂投加量。可知，使用PAC、PAF及复合铝铁盐对染色废水中的CODCr、色度均有一定的去除效果。在投药量为300mg/L时，复合铝铁盐对废水中CODCr的去除率达到40％左右，对废水的色度的去除率达60％以上，较其它两种混凝剂对废水中CODCr、色度的去除效果好，这是因为聚合氯化铝铁兼具聚铝与聚铁的优点，在混凝过程中进行粘连架桥的絮凝作用及卷扫作用，所形成的絮体颗粒大，沉降速度快、颗粒紧密，从而其出水效果好。同时还可看出PAC对CODCr、色度去除效果优于PFS。通过优化试验结果，选取聚合氯化铝铁作为混凝药剂，投药量为300mg/L。

水解酸化池是以水解产酸菌为主的厌氧上升流污泥床，它可以将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，改善废水的可生化性。同时打开发色基团的不饱和键，提高废水色度的去除率。改变进水流量，从而改变水解酸化池的水力停留时间，通过水解酸化池进、出水的BOD₅/COD_Cr值的变化情况，来选定水解酸化池最佳的水力停留时间。在水力停留时间为4～8小时，废水经过水解酸化池后，BOD₅/COD_Cr均有所提高，但10小时以后BOD₅/COD_Cr值反而较进水有所下降，这可能是随着反应时间的增加，水解酸化池中消耗BOD₅的微生物数量逐渐增多，反应器向厌氧反应的第三个阶段进行，这样在实际工程中可能会造成水解酸化池有效容积的浪费，从而增加工程处理成本。针对试验用染色废水，选定水解酸化池最佳的水力停留时间为8小时左右。

由于印染废水经过混凝+水解酸化+生物接触氧化工艺后仍未达到排放标准的要求，考虑到生物接触氧化法出水中仍危害含有一些细小悬浮物的存在，所以在工艺出水进行二次混凝沉淀试验。同样使用聚合聚化铝铁(PAFC)作为混凝剂进行投药量的混凝沉淀效果试验，当PAFC投加量控制在60mg/L时，出水中COD_Cr、色度去除率均已达到50％，符合排放标准的要求，同时经检测，出水的其它各项指标也达到了《纺织染整工业污染物排放标准》(GB4287-2012)一级排放标准的要求。

所述二级生化废水回用处理方法包括：

采用“预处理+超滤+反渗透”一体化实验装置，实验装置中预处理系统采用石英砂过滤罐、活性碳过滤罐以及保安过滤器组成。石英砂过滤罐和活性碳过滤罐用以拦截原水中的悬浮物，同时还有脱氯、除油和去臭的作用；保安过滤器是预处理的最后一道工续，可防止水中存在的悬浮颗粒对后续膜反应器和高压泵的破坏。

超滤膜采用一支AQUCELL中空纤维AQU200型超滤膜，它具有能耗低、过滤精度高、产水量大、抗污能力强等优点，可有效滤除水中的细菌、胶体、悬浮物、铁锈、大分子有机物等有害物质。根据生产用水要求，本实验主要分析指标为：pH、COD_Cr、色度、SS、浊度、电导率。反渗透作为回用工艺中的核心单元，反渗透膜运行时的操作压力对处理效果有着非常重要的影响，控制反渗透系统进水流量为35L/min，考察不同操作压力下出水中污染物处理情况。，反渗透膜在运行过程中，在一定压力范围内，会随着操作压力的增大，反渗透膜通量、CODcr去除率、脱盐率也会呈直线上升趋势，但当操作压力达到1.2MPa后，均会趋于稳定。这是由于当操作压力增大，膜通量会相应增加，而溶质分子透过量几乎不变，从而使处理效率不断升高；但达到一定操作压力后，由于膜浓差极化严重，膜面会形成致密的凝胶层，溶液渗透需克服凝胶层阻力和膜阻力双重阻力，此时膜通量不再随操作压力的增加而线性增加，使处理效果趋于稳定。从实验结果选定反渗透膜最佳操作压力为1.2MPa。反渗透系统的纯水产量在运行初期会有些波动，大约在22～26L/min之间，运行一段时间后纯水产量逐渐趋于稳定，约为24L/min，反渗透系统的回收率保持在70％左右。

预处理及超滤工艺对COD_Cr、色度、SS、浊度均有一定的处理效果，但脱盐率基本上没有变化。反渗透系统对污染物的处理效果最好，COD_Cr、脱盐率主要依靠反渗透单元来处理，可以说是整体工艺的核心。原水经整体工艺处理后出水水质较好，符合生产回用水质标准的要求。最后得出印染厂生化出水经“预处理+超滤+反渗透”回用水处理组合工艺处理后，出水水质可以达到回用水质标准要求，可回用于生产。该回用水处理组合工艺中的核心单元为反渗透系统，在处理印染厂二级生化出水时，控制反渗透系统进水流量为35L/min，反渗透系统最佳运行工况为：操作压力为1.2MPa；浓水循环流量为5L/min；反渗透系统回收率约为80％。

实验装置中预处理系统采用石英砂过滤罐、活性碳过滤罐以及保安过滤器组成。石英砂过滤罐和活性碳过滤罐用以拦截原水中的悬浮物，同时还有脱氯、除油和去臭的作用；保安过滤器是预处理的最后一道工续，可防止水中存在的悬浮颗粒对后续膜反应器和高压泵的破坏。

超滤膜采用一支AQUCELL中空纤维AQU200型超滤膜，它具有能耗低、过滤精度高、产水量大、抗污能力强等优点，可有效滤除水中的细菌、胶体、悬浮物、铁锈、大分子有机物等有害物质。

下面结合具体实例对本发明的应用原理作进一步描述。

本发明以广东地区一棉纺印染本发明的典型棉混纺织物生产工艺为研究对象，该本发明主要从事各类高档棉纺织面料的染色、印花及后整理加工，设计生产能力8000万米/年。

生产工艺及废水排放环节本发明生产工艺流程及废水排放环节生产使用液碱、络合剂、渗透剂、双氧水和水退煮漂废水、液碱和水柔软剂染料、固色剂、冰染色废水醋酸、柔软剂和水染料、固色剂、冰印花废水醋酸、柔软剂和水。在生产工艺中主要的排放废水的环节是退煮漂、染色及印花3个工艺。同时对于整个本发明而言，排放的废水还有本发明职工的排放生活污水以及生产所需软水的制备环节产生的废水。

本发明生产所需原辅材料如表3-1所示。

表3-1年主要原辅材料用量

现有的污水处理设施该本发明现建有一座综合污水处理厂，生产污水、生活废水混合后统一处理，处理后各项指标达到《纺织染整工业污染物排放标准》(GB4287-1992)一级排放标准的要求。

工艺各单元的废水排放特征与生产用水要求

一、废水排放特征监测

(一)本发明用、排水情况

在该本发明正常生产负荷条件下，对生产工艺及全厂供、排水情况进行全面跟踪调查与统计：

1.新鲜水取水量：全厂新鲜水取水量为7260m³/d，主要用于包括：退煮漂、丝光、染色、印花、生活用水及软水制备；

2.全厂总用水量：全厂的总用水量为新鲜水取水量、蒸发冷凝水、蒸汽冷凝水、锅炉除尘水及退煮漂、丝光、染色、印花工艺中的逆流漂洗水量之和，为36161m³/d；

3.总循环用水量：总循环用水量为蒸发冷凝水、蒸汽冷凝水、锅炉除尘水及退煮漂、丝光、染色、印花工艺中的逆流漂洗水量之和，为28901m³/d；

4.水重复利用率：水重复利用率＝总循环用水量/全厂总用＝28901/36161＝80％；

5.废水排放量及废水回用率：废水排放量为退煮漂、染色、印花、生活用水及软水制备等排放的废水之和，共为5992m³/d，其中退煮漂废水为2121m³/d、染色废水为2002m³/d、印花废水为1441m³/d、生活废水为118m³/d、软水制配废水为310m³/d。该厂采用废水排放后集中收集到厂内污水处理厂进行综合处理，处理达标后全部排放，所有废水均不回用，废水回用率为零。

(二)废水水质情况根据对本发明生产各环节排放的水质进行连续监测，得出生产过程各工序排放废水水质情况如表4-1所示：

表4-1生产过程排放废水水质情况

各工序废水特征如下：

1.退煮漂废水：水量大，污染物浓度高，其中含有各种浆料、浆料分解物、纤维屑、淀粉酶、各种助剂、表面活性剂等。废水呈碱性，COD、BOD值都很高，废水可生化性较差；

2.染色废水：水量较大，水质随所用染料的不同而不同，其中含浆料、染料、助剂、表面活性剂等，呈强碱性，色度很高，COD较BOD高得多，可生化性较差；

3.印花废水：水量较大，其中含有浆料、染料、助剂等，BOD、COD均较高，可生化性较差；

4.生活污水：水量小，主要含有机污染物，可生化性好；

5.软水制备废水：水量小，主要含无机盐，污染物含量低。

二、生产用水要求

根据生产工艺各环节对用水水质的要求，结合本发明现场实际，得到生产各环节用水水质要求如表4-2所示。

表4-2生产用水水质要求

主要针对该本发明生产环节中排放的退煮漂废水、染色及印花废水进行实验室小试研究。

一、退煮漂废水小试试验

(一)试验材料与方法

1.退煮漂废水水质退煮漂废水具体水质指标见表5-1所示。

表5-1退煮漂废水水质标

2.试验方法

本实验研究分为3个阶段进行：1)首先选用不同的混凝药剂对退煮漂废水进行混凝沉淀实验，确定最适宜的混凝剂、加药量及最佳反应pH值；2)利用第一阶段得出的最适宜的混凝剂、加药量及最佳反应pH值条件下，对混凝实验沉淀后的上清液进行Fenton试剂氧化实验，研究适宜的H₂O₂与Fe²⁺的用量比、H₂O₂的投加量、反应pH值以及反应时间；3)在第1、2阶段得出的最佳实验条件下，对退煮漂废水进行“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”组合工艺处理实验，得出工艺对废水处理的总体效果。

3.分析指标及方法具体如表5-2所示。

表5-2主要分析指标及方法

分析指标	测定方法	主要仪器
			pH值	玻璃电极法	pHS-25型酸度计
CODCr	重铬酸钾法
			BOD5	接种稀释法
色度	色度仪	TC-3000e型色度仪
			SS	重量法

(二)结果与讨论

1.混凝沉淀实验

混凝沉淀实验主要是针对退煮漂废水优选出最适宜的混凝剂、加药量及最佳反应pH值，本实验采用聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝、(PAC)、聚合硅酸硫酸铝(PASS)及聚合氯化铝铁(PAFC)四种混凝剂，先不调节退煮漂废水的pH值，将4种混凝剂分别按1g/L、1.5g/L、2g/L、2.5g/L、3g/L、3.5g/L的投加量与退煮漂废水进行混凝沉淀实验，通过测定沉淀后上清液中COD来考察4种混凝剂对废水的处理效果，

实验结果，聚合硅酸硫酸铝(PASS)与其它三种絮凝剂相比，对COD去除效果显著，在投加量为3g/L时，对废水的COD去除率可达45％。实验现象显示聚硅酸硫酸铝作为混凝剂处理退煮漂废水，产生的矾花大，沉降速度快。这是与聚硅酸硫酸铝(PASS)絮凝剂本身的结构有关，它具有硅酸的阴离子性和金属离子的阳离子性，可通过静电中和、吸附架桥以及网捕等作用机理，将废水中的各种杂质絮凝分离。聚合硅酸硫酸铝(PASS)还具有铝盐絮凝剂矾花大、水处理范围广、效果好、对设备管路腐蚀性小等优点，同时聚硅酸中引入铝金属后，不仅能显著地改善其混凝沉降性能，也使聚硅酸溶液的稳定性得到了改善。通过实验，选定聚合硅酸硫酸铝(PASS)作为处理退煮漂废水最佳混凝药剂，投药量为3g/L。

2.混凝反应pH值对PASS混凝效果的影响实验

控制PASS加入量为3g/L，用硫酸、氢氧化钠溶液来调节废水的混凝反应pH值为10、9、8、7、6、5、4、3时，混凝反应pH值对混凝结果的影响如表5-3所示。

表5-3不用混凝反应pH值条件下废水中COD的去除率(原水COD_Cr为4233mg/L)

由表3可看出，混凝反应pH值为4～5时，COD处理效果最佳，达50％。胶体带有的正、负电荷，通过改变溶液pH值使胶体所带电荷为零，这个pH值成为胶体的等电点，在等电点附近胶体之间静电排斥力最小，最易于凝聚，此时絮凝效果最佳。实验结果表明，聚硅酸硫酸铝处理该退煮漂废水的适宜pH值为4～5。

3.混凝沉淀后的上清液进行Fenton试剂氧化实验

选用聚硅酸硫酸铝作为混凝剂处理退煮漂废水，混凝反应pH值为4～5的条件下，取混凝沉淀后的上清液(COD_Cr为2068mg/L)进行Fenton试剂氧化实验，研究适宜的H₂O₂与Fe²⁺的用量比、H₂O₂的投加量、反应pH值以及反应时间对废水处理效果的影响。

H₂0₂/Fe²⁺值对COD去除效果的影响:保持混凝沉淀后上清液pH值不变，H₂O₂的投加量为0.1mol/L，氧化时间为1h，在不同的n(H₂O₂)∶n(Fe²⁺)下进行实验，不同n(H₂O₂)∶n(Fe²⁺)对COD去除效果的影响如表5-4所示。

表5-4不同n(H₂O₂)∶n(Fe²⁺)条件下废水中COD的去除率

n(H2O2)∶n(Fe2+)	0.5	1	1.5	2	2.5	3	4
								剩余CODCr(mg/L)	1126	918	721	752	836	1022	1044
COD去除率(％)	45.6	55.6	65.1	63.65	9.6	50.6	49.5

由表5-4可知，当H₂O₂的投加量为0.1mol/L时，在n(H₂O₂)∶n(Fe²⁺)从0.5～1.5，COD去除率越来越高，在n(H₂O₂)∶n(Fe²⁺)＝1.5时对废水COD的去除率达到最大，达65％，随后COD去除率逐渐变低。这是由于Fenton试剂的氧化能力取决于反应生成的羟基自由基·OH，Fe²⁺是H₂O₂产生·OH的催化剂，当Fe²⁺浓度过高时，过量的Fe²⁺会消耗部分·OH，从而降低·OH的氧化效率。当Fe²⁺浓度较低时，反应速度很慢，自由基·OH的产生量小，整个过程就受到限制。因此，选定最佳n(H₂O₂)∶n(Fe²⁺)值为1.5。

H₂0₂投加量对COD去除效果的影响保持混凝沉淀后上清液pH值不变，在n(H₂O₂)∶n(Fe²⁺)值为1.5的条件下，改变H₂0₂的投加量，H₂0₂投加量对COD去除效果的影响如表5-5所示。

表5-5不同H₂0₂投加量条件下废水中COD的去除率

H202的投加量(mol/L)	0.02	0.05	0.1	0.15	0.2	0.25	0.3
								剩余CODCr(mg/L)	897	775	692	530	366	385	409
COD去除率(％)	56.6	62.5	66.5	74.4	82.3	81.4	80.2

由表5-5可知，当H₂0₂投加量较小时，Fenton试剂产生的·OH较少，对COD的去除率不高，随着H₂0₂投加量的增加，Fenton试剂产生的·OH也相应增加，对COD的去除效果也逐渐提高，当H₂0₂投加量为0.2mol/L时，COD的去除率达80％以上。但H₂0₂投加量过量后，H₂0₂就会与·OH发生反应而相互消耗，导致浪费，同时反应还生成的HO₂·(氧化还原电位为1.7V)虽然也是一种氧化剂，但是其氧化能力远远低于·OH(氧化还原电位为2.8V)，所以继续增加H₂O₂投加量，对COD的去除率反而呈现下降的趋势。

因此，选定H₂0₂最佳投加量为0.2mol/L。

反应pH值对废水中COD的去除效果的影响:在n(H₂O₂)∶n(Fe²⁺)值为1.5，H₂0₂投加量为0.2mol/L的条件下，用硫酸和氢氧化钠调节Fenton反应的pH值,反应pH值对废水COD去除效果的影响较为明显，pH在3～5时，COD去除率较高，达80％以上。随着pH值继续增大，COD去除率呈明显的下降趋势，这主要是由于Fenton试剂会发生以下反应：

Fe²⁺+H₂0₂→Fe³⁺+0H^-+·OH(1)

Fe³⁺+H₂0₂→Fe²⁺+H0₂·+H⁺(2)

从反应式(1)可知，pH值升高将抑制·OH的产生，且当pH过高时，将会生成铁的氢氧化物沉淀或复杂络合物，不能产生足够的·OH，这样就导致Fenton试剂的氧化能力降低，影响COD去除效率；而当pH值过低(<2)时，

又会使反应式(2)中Fe³⁺较难被还原为Fe²⁺，破坏了Fenton体系链式反应的延续，进而导致对COD去除效果变差。因此，选定最佳反应pH值为3～5。

反应时间对废水中COD的去除效果的影响:在n(H₂O₂)∶n(Fe²⁺)值为1.5、H₂0₂投加量为0.2mol/L、保持反应pH值为3～5条件下，不同的反应时间对COD去除效果的影响如表5-7所示。

表5-7不同反应时间条件下废水中COD的去除率

由表5-7可知，反应时间为在1.5h以前，废水中COD的去除率增加较快，以后再延长时间对于COD的去除效果基本趋于稳定。因此最佳的反应时间取1.5h。

(三)“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺处理退煮漂废水全流程实验在混凝沉淀及Fenton试剂氧化实验最佳条件下，取退煮漂废水进行全流程实验，实验结果见表5-8所示。

表5-8“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺处理退煮漂废水全流程实验结果

由表5-8实验结果可知，废水经过“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺全流程处理后，各项污染物质均有较高的处理效果，虽未完全达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)中排放限值的要求，但退煮漂废水作为现代印染工艺排放出的最难治理的废水，可考虑先分流集中经“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺处理之后，再和厂内的其它污染较轻的废水混合最后流入相对集中的二级生化污水处理系统，这对于减少印染废水综合处理难度将起到非常重要的作用。

全流程处理后出水与其它轻污染废水混合处理实验:退煮漂废水先分流经“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺处理之后，再与厂内的其它轻污染废水，如生活污水、软水制备废水以及回用水制备废水等混合后经“水解酸化+生物接触氧化”二级生化污水处理系统处理后,最终出水各项指标均能达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)中排放限值的要求。

结论:1.退煮漂废水经混凝沉淀实验后，适宜的混凝剂为聚合硅酸硫酸铝(PASS)，最佳混凝条件为：反应pH值为4～5；PASS投加量为3g/L。

2.Fenton试剂氧化最佳氧化工艺条件为：反应时间为1.5h；pH值为3～5；H₂0₂投加量为0.2mol/L；n(H₂O₂)∶n(Fe²⁺)值为1.5。

3.废水经过“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺全流程处理后，COD_Cr、BOD₅

色度、SS均达到较高的处理效果，COD_Cr去除率达93.55％、BOD₅去除率达89.77％、色度去除率达85.71％、SS去除率达95.9％。

4.退煮漂废水先分流经“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺处理之后，与厂内的其它轻污染废水混合后再经“水解酸化+生物接触氧化”二级生化污水处理系统处理后，出水各项指标均能达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)中排放限值的要求。

二、染色废水、印花废水小试试验

由于本生产工艺中染色工艺与印花工艺所加原辅材料种类相同，废水水质情况相近，故本小试试验主要生产工艺中染色废水为例来研究。

(一)试验材料与方法

1.染色废水水质:染色废水水质为碱性、呈黄褐色，具体水质指标见表5-9所示。

表5-9染色废水水质指标

要求处理后废水水质达到《纺织染整工业污染物排放标准》

(GB4287-2012)一级排放标准。具体指标为：pH：6～9，COD_Cr：100mg/L，BOD₅：25mg/L，色度：70倍，SS：60mg/L。

2.试验方法采用一小型不锈钢试验装置，安装于现场，染色工序排放的废水直接流入装置中，染色废水首先流入调节池内进行降温和pH值调节，在混凝沉淀池内用混凝剂进行混凝沉淀处理预处理，再进入水解酸化池和生物接解氧化池进行生物降解反应以除去溶解状态的污染物，经沉淀最后流入二次混凝沉淀池进行处理。

生物挂膜方法：水解酸化池内充填有球形纤维填料，生物接触氧化池内安装组合填料。挂膜采用接种培驯法，所需菌种分别取自该厂工业废水处理站内的厌氧池及二沉池的回流污泥。挂膜时对生物接触氧化池进行闷曝，水解酸化池仅进行搅拌。接触氧化池内接种污泥先闷曝3d，每天向池内加入适量葡萄糖以及磷酸盐，以满足微生物的生长需求，之后与水解酸化池同步连通，进水COD由200mg/L左右逐步提高至1200mg/L左右，进水pH维持在8左右。经过约两周左右的时间，生化出水COD_Cr稳定在200mg/L左右，即可正式投入运行。

(二)结果与讨论

1.混凝沉淀优化试验混凝沉淀优化试验主要是针对染色废水优选出最佳的混凝药剂，本试验采用聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)及聚合氯化铝铁(PAFC)三种混凝剂，考虑到混凝沉淀工艺后续生物处理对pH值的要求，实际运行会在调节池内用硫酸将废水pH值调整在8左右，实验室混凝沉淀烧杯试，也将反应pH值调整为8，确定出最佳的混凝药剂及药剂投加量。

实验结果使用PAC、PAF及复合铝铁盐对染色废水中的COD_Cr、色度均有一定的去除效果。在投药量为300mg/L时，复合铝铁盐对废水中COD_Cr的去除率达到40％左右，对废水的色度的去除率达60％以上，较其它两种混凝剂色的去除效果好，这是因为聚合氯化铝铁兼有聚铝与聚铁的优点，在混凝过程中进行粘连架桥的絮凝作用及卷扫作用，所形成的絮体颗粒大，沉降速度快、颗粒密，从而其出水效果好。同时还可看出PAC对COD_Cr、色度去除效果优PFS。通过优化试验结果，选取聚合氯化铝铁作为混凝药剂，投药量为300mg/L。

2.水解酸化池水力停留时间对废水可生化性的影响试验

水解酸化池是以水解产酸菌为主的厌氧上升流污泥床，它可以将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，改善废水的可生化性。同时打开发色基团的不饱和键，提高废水色度的去除率。改变进水流量，从而改变水解酸化池的水力停留时间，通过水解酸化池进、出水的BOD₅/COD_Cr值的变化情况，来选定水解酸化池最佳的水力停留时间。

在水力停留时间为4～8小时，废水经过水解酸化池后，BOD₅/COD_Cr均有所提高，但10小时以后BOD₅/COD_Cr值反而较进水有所下降，这可能是随着反应时间的增加，水解酸化池中消耗BOD₅的微生物数量逐渐增多，反应器向厌氧反应的第三个阶段进行，这样在实际工程中可能会造成水解酸化池有效容积的浪费，从而增加工程处理成本。针对试验用染色废水，选定水解酸化池最佳的水力停留时间为8小时左右。

3、混凝+水解酸化+生物接触氧化工艺联合运行效果

生物接触氧化池的水力停留时间设为10h，对试验装置进行混凝+水解酸化+生物接触氧化工艺联合运行，染色废水水质存在一定的波动，废水经过混凝沉淀处理后，COD_Cr的去除率可以达到40％，色度的去除率可以达到65％。接着水解酸化池对COD_Cr去除率为30％左右，色度去除率可达60％。经过接触氧化沉淀出水后，COD_Cr、色度均明显降低，COD_Cr基本控制在100～130mg/L之间，去除率在70％以上，对色度的去除率也在50％左右，但还未达到《纺织染整工业污染物排放标准》(GB4287-2012)一级排放标准的要求。

4.混凝+水解酸化+生物接触氧化沉淀工艺后二次混凝沉淀试验

由于印染废水经过混凝+水解酸化+生物接触氧化工艺后仍未达到排放标准的要求，考虑到生物接触氧化法出水中仍危害含有一些细小悬浮物的存在，所以在工艺出水进行二次混凝沉淀试验。同样使用聚合聚化铝铁(PAFC)作为混凝剂进行投药量的混凝沉淀效果试验，当PAFC投加量控制在60mg/L时，出水中COD_Cr、色度去除率均已达到50％，符合排放标准的要求，同时经检测，出水的其它各项指标也达到了《纺织染整工业污染物排放标准》(GB4287-2012)一级排放标准的要求。

结论:1.染色废水预处理时，通过混凝实验确定PAFC对染色废水中污染物的去除效果优于PFS、PAC，并得出PAFC对废水中COD_cr的去除率达到40％左右，对色度的去除率达到65％。

2.通过控制水解酸化池水力停留时间对废水可生化性的影响试验，得出水解酸化池最佳的水力停留时间为8小时左右。

3.混凝+水解酸化+生物接触氧化工艺联合运行过程中，水解酸化池对COD_cr去除率为30％左右，色度去除率可达60％；接触氧化生化池对COD_Cr去除率达70％，对色度的去除率也在50％左右。

4.通过混凝+水解酸化+生物接触氧化工艺后二次混凝沉淀实验，确定PAFC在投加量为60mg/L时，对生化出水中COD_Cr、色度去除率均达到50％，最终保证印染废水各项指标均达到《纺织染整工业污染物排放标准》(GB4287-2012)一级排放标准的要求。

回用水处理小试研究:

一、原水水质与实验方法

实验原水取自广州市某棉纺印染厂经二级生化处理后的出水，具体水质指标及回用标准见表6-1所示。

表6-1实验原水水质及回用标准

本实验采用“预处理+超滤+反渗透”一体化实验装置，实验装置中预处理系统采用石英砂过滤罐、活性碳过滤罐以及保安过滤器组成。石英砂过滤罐和活性碳过滤罐用以拦截原水中的悬浮物，同时还有脱氯、除油和去臭的作用；保安过滤器是预处理的最后一道工续，可防止水中存在的悬浮颗粒对后续膜反应器和高压泵的破坏。

超滤膜采用一支AQUCELL中空纤维AQU200型超滤膜，它具有能耗低、过滤精度高、产水量大、抗污能力强等优点，可有效滤除水中的细菌、胶体、悬浮物、铁锈、大分子有机物等有害物质，超滤膜的性能参数如表6-2所示。

表6-2AQU200型超滤膜性能参数

反渗透膜采用四支并联安装的海德能公司LFC1-4040型芳香族聚酰胺复合材料膜，该膜不但具有复合膜的低压、高通量、高脱盐率等各种特点，而且还具有抗污染的特殊优点，具体性能参数如表6-3所示。

表6-3LFC1-4040型反渗透膜性能参数

根据生产用水要求，本实验主要分析指标为：pH、COD_Cr、色度、SS、浊度、电导率，具体分析方法如表4所示。

表6-4主要分析指标及方法

分析指标	测定方法	主要仪器
			pH值	玻璃电极法	pHS-25型酸度计
CODCr	重铬酸钾法
			SS	重量法
色度	色度仪	TC-3000e型色度仪
			浊度	浊度计法	WGZ-20S浊度计
电导率	电导率仪	DDS-ⅡA型电导率仪

实验结果与讨论

(一)反渗透操作压力对处理效果的影响

反渗透作为回用工艺中的核心单元，反渗透膜运行时的操作压力对处理效果有着非常重要的影响，控制反渗透系统进水流量为35L/min，考察不同操作压力下出水中污染物处理情况，反渗透膜在运行过程中，在一定压力范围内，会随着操作压力的增大，反渗透膜通量、COD_cr去除率、脱盐率也会呈直线上升趋势，但当操作压力达到1.2MPa后，均会趋于稳定。这是由于当操作压力增大，膜通量会相应增加，而溶质分子透过量几乎不变，从而使处理效率不断升高；但达到一定操作压力后，由于膜浓差极化严重，膜面会形成致密的凝胶层，溶液渗透需克服凝胶层阻力和膜阻力双重阻力，此时膜通量不再随操作压力的增加而线性增加，使处理效果趋于稳定。从实验结果选定反渗透膜最佳操作压力为1.2MPa。

(二)反渗透系统回收率随运行时间的变化

控制反渗透系统进水流量为35L/min，操作压力保持在1.2MPa条件下，运行一段时间后，反渗透系统的纯水产量在运行初期会有些波动，大约在22～26L/min之间，运行一段时间后纯水产量逐渐趋于稳定，约为24L/min，反渗透系统的回收率保持在70％左右。

(三)反渗透浓水循环流量对膜性能的影响

为提高反渗透系统的回收率，以减小水资源的浪费以及浓水后续处理的压力，本实验采用反渗透浓水部分循环的方式，即反渗透系统的浓水只排放一部分，另一部分重新回流进入反渗透装置内重新处理。这种方法既能有效地提高系统的回收率，又能使膜元件表面维持一定的横向流速，避免采用直接调整浓水出口阀门来提高系统回收率造成的膜元件污染速度加快及膜严重受损的情况。控制反渗透系统进水流量为35L/min，操作压力为1.2MPa条件下，选择浓水循环流量分别为2L/min、3L/min、4L/min、5L/min、6L/min、7L/min的情况下，随着浓水循环流量的增加，反渗透系统的回收率、膜通量均呈逐渐增加的趋势，而COD_cr去除率、脱盐率会在一定程度上呈下降趋势。这是由于浓水的循环进入，使得反渗透膜的进水流量增大，水在膜面的流速也随着增大，这会减轻膜面的浓差极化和污染，从而使膜通量增加；浓水循环程度越高，浓水排放率就会下降，反渗透系统的实际回收率相应就会提高。浓水流量进入的同时，会导致水中污染物浓度增大，导致纯水污染物浓度相应增加，从而使反渗透膜对水处理效果受到一定程度的影响。综合反渗透系统回收率、污染物去除率及回用水质要求等因素，选定浓水循环流量为5L/min，此时反渗透系统的回收率约为80％。

(四)在反渗透膜最佳运行工况下，整体工艺运行处理效果

控制反渗透系统进水流量为35L/min，反渗透操作压力为1.2MPa，浓水循环流量为5L/min条件下，整体工艺各单元出水水质情况如表6-5所示。

表6-5整体工艺运行各单元出水水质情况

由表6-5可知，预处理及超滤工艺对COD_Cr、色度、SS、浊度均有一定的处理效果，但脱盐率基本上没有变化。反渗透系统对污染物的处理效果最好，COD_Cr、脱盐率主要依靠反渗透单元来处理，可以说是整体工艺的核心。原水经整体工艺处理后出水水质较好，符合生产回用水质标准的要求。

结论:1.印染厂生化出水经“预处理+超滤+反渗透”回用水处理组合工艺处理后，出水水质可以达到回用水质标准要求，可回用于生产。

2.该回用水处理组合工艺中的核心单元为反渗透系统，在处理印染厂二级生化出水时，控制反渗透系统进水流量为35L/min，反渗透系统最佳运行工况为：操作压力为1.2MPa；浓水循环流量为5L/min；反渗透系统回收率约为80％。

根据本发明成果，印染行业废水可以根据生产工艺各工艺的排水特征的不同，可采用“局部处理+综合处理”相结合的方式，避免传统“混合处理”带来的水质相互干扰、处理效果不稳定、处理成本高等现象。

根据实验成本核算，同时结合实际工程经验，分别对退煮漂废水处理成本、

染色、印花废水处理成本及回用水处理直接成本进行分析：

退煮漂废水处理直接成本分析如表7-1所示：

表7-1退煮漂废水处理直接成本分析

序号	成本组成	数值(元/m3)
			1	电费	0.7
2	药剂费	1.4
			3	人工费	0.5
	合计	2.5

染色、印花废水处理直接成本分析如表7-2所示：表7-2染色、印花废水处理直接成本分析

序号	成本组成	数值(元/m3)
			1	电费	0.9
2	药剂费	1.4
			3	人工费	0.5
	总计	2.8

回用水处理直接成本分析：“预处理+超滤+反渗透”回用水处理组合工艺的出水水质可达到本发明生产用水的要求，分析出回用水处理直接成本如表7-3所示。

表7-3回用水处理直接成本分析

印染行业废水处理新工艺将退煮漂废水、染色及印花废水首先分流处理，其中退煮漂废水经处理后再与生活污水及其它轻污染废水混合进行深度处理。与该本发明现有合流制污水处理直接成本相比见表7-4所示。

表7-4废水处理新工艺与现有工艺处理直接成本比较

由表7-4可看出，废水处理新工艺的处理直接成本较现有合流制污水处理成本下降20％。这主要是因为新工艺除了在药剂费用上略高于现有工艺外，由于采用退煮漂废水与染色、印花废水分流处理，特别是退煮漂废水经过经“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺处理之后，COD_Cr、BOD₅、色度、SS均达到较高的处理效果，之后与厂内的其它轻污染废水混合后再经“水解酸化+生物接触氧化”进行生化处理，在生物接触氧化法的停留时间会大幅下降，使得曝气充氧历时大大减少，从而大幅度降低了电费。而针对染色、印花废水的处理也因为选择了适宜的混凝药剂，提高了一次混凝的处理效果，使得二级生化处理生物接触氧化的停留时间得到了下降，从而降低了电费。回用水经济效益分析由表7-3可知，回用水的综合处理成本约为2.2元/m³，与本发明当前自来水价格达3.5元/m³以上相比较，具有较好的经济效益。同时，由于该组合处理工艺出水水质还优于一般的自来水，这对于水资源紧缺、国家对本发明用水严格总量控制的形势下，具有非常广阔的应用前景。

本发明得出了印染行业废水处理新工艺，即：将退煮漂废水、染色及印花废水首先分流处理，其中退煮漂废水经处理后再与生活污水及其它轻污染废水混合进行深度处理；本发明提出了印染行业废水回用处理技术，通过具体印染本发明废水试验，废水经处理后均达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)中的一级标准，达标率为100％；回用水技术达到印染工艺各单元生产用水要求，同时印染废水回用率达到70％以上；经经济效益分析，印染废水处理直接成本与完合混合处理方案处理成本下降20％以上。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种印染行业废水回用的处理方法，其特征在于，该处理方法包括：

对印染行业废水进行退煮漂废水、染色及印花废水分流处理，所述退煮漂废水经处理后再与生活污水及其它轻污染废水混合进行深度处理制得二级生化水；制得的印染厂二级生化出水经“预处理+超滤+反渗透”回用水处理组合工艺处理后制得生产回用水。

2.如权利要求1所述的印染行业废水回用的处理方法，其特征在于，所述退煮漂废水处理方法包括：

首先选用不同的混凝药剂对退煮漂废水进行混凝沉淀实验，确定最适宜的混凝剂、加药量及最佳反应pH值；

利用第一阶段得出的最适宜的混凝剂、加药量及最佳反应pH值条件下，对混凝实验沉淀后的上清液进行Fenton试剂氧化实验，采用适宜的H₂O₂与Fe²⁺的用量比、H₂O₂的投加量、反应pH值以及反应时间；

在上述阶段得出的条件下，对退煮漂废水进行“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”组合工艺处理；

退煮漂废水先分流经“混凝沉淀—Fenton试剂氧化”工艺处理之后，再与厂内的其它轻污染废水，如生活污水、软水制备废水以及回用水制备废水等混合后经“水解酸化+生物接触氧化”得二级生化污水。

3.如权利要求1所述的印染行业废水回用的处理方法，其特征在于，染色及印花废水处理方法包括：

染色废水首先流入调节池内进行降温和pH值调节，在混凝沉淀池内用混凝剂进行混凝沉淀处理预处理，再进入水解酸化池和生物接解氧化池进行生物降解反应以除去溶解状态的污染物，经沉淀最后流入二次混凝沉淀池进行处理；

采用聚合氯化铝、聚合硫酸铁及聚合氯化铝铁三种混凝剂进行混凝沉淀；

生物挂膜方法：水解酸化池内充填有球形纤维填料，生物接触氧化池内安装组合填料，挂膜采用接种培驯法，所需菌种分别取自该厂工业废水处理站内的厌氧池及二沉池的回流污泥，挂膜时对生物接触氧化池进行闷曝，水解酸化池仅进行搅拌，接触氧化池内接种污泥先闷曝3d，每天向池内加入适量葡萄糖以及磷酸盐，之后与水解酸化池同步连通，进水COD由200mg/L逐步提高至1200mg/L，进水pH维持在8，经过约两周左右的时间，生化出水CODCr稳定在200mg/L；

印染废水经过混凝+水解酸化+生物接触氧化工艺后，继续使用聚合聚化铝铁(PAFC)作为混凝剂对工艺出水进行二次混凝沉淀。

4.如权利要求1所述的印染行业废水回用的处理方法，其特征在于，所述二级生化废水回用处理方法包括：

二级生化水进入保证整个系统的供水稳定连续的调节池；

通过泵将二级生化水输送到砂滤池，通过砂滤池内的石英砂过滤器使二级生化水中的胶体及絮凝体等悬浮杂质在此过程中被截留；

经砂滤池截留的二级生化水进入碳滤池，通过碳滤池内放置8-16目的活性碳脱氯、除油及去除部分有机物；

经碳滤池的二级生化水进入保安过滤器，经保安过滤器内安装有若干根滤芯，对悬浮颗粒进一步过滤；

经保安过滤器的二级生化水进入超滤系统，超滤系统的超滤膜采用中空纤维超滤膜，滤除水中的细菌、胶体、悬浮物、铁锈、大分子有机物等有害物质；

经超滤系统的二级生化水进入反渗透系统，反渗透系统采用四支并联安装的芳香族聚酰胺复合材料膜，利用该膜反渗透系统采用在有盐分的水中，施以比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压到膜的另一边，变成洁净的水除去水中盐分，经反渗透系统的二级生化水制得生产回用水。

5.如权利要求1所述的印染行业废水回用的处理方法，其特征在于，所述砂滤池在工作中截留了大量的悬浮杂质形成滤膜，随时间推移过滤器的前后压差会很快升高，对过滤器定期进行反冲洗。

6.如权利要求1所述的印染行业废水回用的处理方法，其特征在于，所述超滤系统的中空纤维超滤膜孔径为小于0.01μm的膜孔，水分子、离子依靠自身水压通过而其它杂质被截留在膜管内侧，粒径超过滤膜孔径几十甚至几百倍的泥沙、细菌、交胶体、铁锈、大分子有机物均被截留后随浓缩水一起排出的浓缩水排出口。

7.一种如权利要求1所述的印染行业废水回用的处理方法的处理系统，其特征在于，该印染行业废水回用处理系统包括退煮漂废水处理系统、染色及印花废水处理系统和二级生化废水回用处理系统，所述退煮漂废水处理系统、染色及印花废水处理系统均通过输送装置与二级生化废水回用处理系统连接。

8.如权利要求7所述的印染行业废水回用处理系统，其特征在于，所述的退煮漂废水处理系统包括调节池、混凝反应池、沉淀池、Fenton试剂氧化池、调节池、水解酸化池和生物接触氧化池并通过输送装置依次连接；所述染色及印花废水处理系统包括调节池、混凝反应池、沉淀池、水解酸化池、生物接触氧化池和二次混凝反应池并通过输送装置依次连接。

9.如权利要求7所述的印染行业废水回用处理系统，其特征在于，所述二级生化废水回用处理系统包括调节池、砂滤池、碳滤池、保安过滤器、超滤系统和反渗透系统；

所述调节池、砂滤池、碳滤池、保安过滤器、超滤系统和反渗透系统依次通过泵或高压泵连接。

10.如权利要求9所述的印染行业二级生化废水回用处理系统，其特征在于，所述砂滤池为石英砂过滤池并且内部设置有石英砂过滤器；所述碳滤池为活性碳过滤池并且内部放置8目-16目的活性碳；所述保安过滤器内安装有若干根孔径的小于10μm滤芯；

所述超滤系统包括AQUCELL中空纤维AQU200型超滤膜，所述超滤膜设置有只有水分子、离子依靠自身水压通过而其它杂质被截留在膜管内侧的孔径小于0.01μm的膜孔，所述超滤系统还包括原水进口和粒径超过滤膜孔径几十甚至几百倍的泥沙、细菌、交胶体、铁锈、大分子有机物均被截留后随浓缩水一起排出的浓缩水排出口；

所述反渗透系统包括四支并联安装的芳香族聚酰胺复合材料膜，所述芳香族聚酰胺复合材料膜包括中心管、芳香族聚酰胺膜、多孔支撑层和进料液隔网并由内向外依次贴附排列后螺旋卷装成筒状。