CN105859055B

CN105859055B - 一种复杂印染废水分质处理与分质回用的集成技术

Info

Publication number: CN105859055B
Application number: CN201610423525.5A
Authority: CN
Inventors: 尹华; 郭华芳; 易林姿; 李家杰
Original assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Current assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2016-06-13
Publication date: 2019-03-08
Anticipated expiration: 2036-06-13
Also published as: CN105859055A

Abstract

本发明涉及一种复杂印染废水分质处理与分质回用的集成技术，其包括分质处理和分质回用两部分，整个工艺过程使用自动化检测及控制方式进行。本发明针对纺织印染园区废水的水质变化大、色度高、难生物降解且无机盐含量高的特性，将现有的高效的臭氧氧化技术、超滤‑反渗透膜技术与经济的生化处理技术、双塔过滤技术及阴阳离子交换技术集成优化，并针对园区各工序用水的水质要求，通过分质处理与分质回用的手段，实现印染废水的高效、低成本处理。相比传统的处理工艺，虽然水质更加复杂且色度高、难降解，但处理成本更低、中水回用率更高，可达70％‑80％。

Description

一种复杂印染废水分质处理与分质回用的集成技术

技术领域

本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种复杂印染废水分质处理与分质回用的集成技术。

背景技术

我国是纺织印染第一大国，纺织印染业在我国国民经济中发挥着巨大的作用，但其在创造巨大经济效益的同时也给水环境保护带来了沉重的压力，已被我国列为重点污染行业。据不完全统计，印染行业每天排放废水为3×10⁶-4×10⁶m³，长期位列全国各行业水污染物排放量前列，是我国工业系统中的重点污染源之一。纺织印染废水具有色度大、有机物含量高、碱性大，成分复杂、浓度高、色度高、难降解物质多，COD、BOD变化大等特点，被认为是最难治理的有害废水之一。多年来，国家对印染废水的综合治理十分重视。

目前，涉及印染废水的处理工艺已经很多，如：专利CN105060636A将印染工序分成高品质用水工序和低品质用水工序，不同用水工序采用不同中水处理技术，以节约能耗，提高中水回用率，但该专利仅涉及普通的综合废水处理(COD和色度都比较低)，其处理工艺是否适合复杂的高浓度、高色度印染废水还有待研究；专利CN101293726B公开了一种印染废水处理与分质回用的方法，即根据印染工艺各工序用水的水质要求，将各级废水处理出水分质用于印染工艺的不同工序，但该专利仅以COD作为废水处理与中水回用的评价指标，而随着各种耐氧化、抗生物降解助剂、染料的应用，色度的去除及色度的大小也应作为中水回用的重要评价指标，此外，该专利处理的废水COD为1500-5000mg/L，COD浓度差别较大，但却不实行分质处理，这对废水处理成本的控制是不利的；文章《印染废水分质处理研究》根据“退煮漂”废水和染色废水的不同性质采取不同的处理工艺，以达到运行成本低、效果好的目的，但这对集中处理废水的纺织印染园区来说现实意义不大，因为如果每个印染厂都按工序的不同将废水分开，再送往废水处理厂集中处理，这对废水处理厂的管理和废水管网布置来说，都会耗费大量人力和财力，而且不同工厂生产的布料不一样，就算同样为染色工序，废水水质也不一样，这样按工序将废水分开并集中处理的意义不大。因此，有必要针对现存废水处理工艺与技术存在的问题，探寻一种更加经济的、有效的、适合复杂印染废水处理与回用的集成技术，以降低废水处理设施的负荷，减少废水处理过程的运行成本。

发明内容

本发明的目的在于针对水质变化大的、色度高的、难生物降解的印染废水提供一种复杂印染废水分质处理与分质回用的集成技术，以减少废水处理设施的负荷，并提高中水回用率。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种复杂印染废水分质处理与分质回用的集成技术，包括以下步骤：

(1)将COD≥1000mg/L且色度≥5000倍的浆染废水引入第一调节池均质均量后，由第一调节池泵入第一反应池，在所述第一反应池絮凝脱色反应后依次通过第一初沉淀池、水解厌氧池和第一接触氧化池，最后送往二次沉淀池；

(2)将综合废水经格栅拦截杂质和冷却塔降温后送往第二调节池，调匀水质水量后，送往第二反应池进行絮凝脱色反应，反应后送往第二初沉淀池以去除废水中的泥砂、纤维悬浮物，然后送往第二接触氧化池，经第二接触氧化池后的综合废水，与经步骤(1)处理后的浆染废水一起送往二次沉淀池，经二次沉淀池处理后的废水送往臭氧反应池进行脱色反应，最后送往中间水池；

(3)经中间水池处理后的废水分为三部分：第一部分用于配药、清洗、绿化；第二部分经竖流沉淀池和双介质过滤器的双塔过滤、以及阴阳离子交换后用于印染车间的漂洗工序；第三部分经砂滤池、保安过滤器、超滤和反渗透集成膜处理后，送往印染车间的染色工序或与自来水混合软化后送往热电厂作为锅炉用水。在本申请中，冷却塔将废水冷却至35℃以下。

在本申请中，整个工艺过程使用自动化检测及控制方式进行，利用在线检测技术实时记录整个工艺流程的废水处理数据。将现场人员与废水进行有效分离，降低现场人员工作强度，有效保护现场人员安全，利用在线监测与控制技术，减少不必要能源消耗，降低运行成本。

在本申请中，水解厌氧池的作用是采用生物铁工艺，悬挂混合生物铁填料，培养高效生物菌种，废水经厌氧处理后，把大分子有机物转化为小分子有机物，消除废水的毒性，驯化生物菌种，有效提高废水BOD/COD比值，提高废水的可生化性。

接触氧化池和接触氧化池是以悬浮的半软尼龙接触填料作为生物膜载体，爆气头都采用塑料盘形微孔爆气头，接触氧化池的池内装有溶解氧分析仪实时监测废水溶解氧浓度，根据废水溶解氧浓度运行鼓风机，接触氧化池分一级接触氧化池和二级接触氧化池，CODcr的去除率可达85％。

二次沉淀池的作用是使废水中老化脱落的生物膜和在前面设施没能去除的细小悬浮物得以去除。

臭氧反应池利用臭氧的强氧化性实现废水的强化脱色，以确保废水出水色度达标，臭氧反应池的池内装有传感器(在线色度仪、在线COD分析仪、液位计)，根据废水量与色度值控制臭氧投加量，废水在臭氧反应池达到设定时间与色度达到要求值将废水流向下一个工序。

竖流沉淀池内放置有大量爆气头，用于定期反冲洗滤层、滤板、石英砂滤层及排泥装置。双介质过滤器的滤料为无烟煤和石英砂。阴阳离子交换器中，阴阳离子的填装比例为1:2，阴离子树脂为强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，阳离子树脂为苯乙烯型强酸性阳离子交换树脂。砂滤池分为一、二级砂滤池，一级砂滤池为垂直下向流，二级砂滤池为垂直上向流，一、二级砂滤池采用过水孔连通。

优选地，步骤(1)中浆染废水在第一初沉淀池、水解厌氧池和第一接触氧化池的处理时间分别是：第一初沉淀池沉淀时间为3h，水解厌氧池反应时间为8h，第一接触氧化池降解时间为29h。

进一步的，所述第一接触氧化池包括第一一级接触氧化池和第一二级接触氧化池，所述第一一级接触氧化池和所述第一二级接触氧化池的降解时间分别为4h和25h。

优选地，步骤(2)中综合废水在第二初沉淀池、第二接触氧化池和臭氧反应池的处理时间分别为：第二初沉淀池停留时间为3h，第二接触氧化池降解时间为29h，臭氧反应池反应时间为2h。

进一步的，所述第二接触氧化池包括第二一级接触氧化池和第二二级接触氧化池，所述第二一级接触氧化池和所述第二二级接触氧化池的降解时间分别为4h和25h。

优选地，所述第一反应池和所述第二反应池使用有机高分子脱色剂进行絮凝脱色反应，所述高分子脱色剂包括FeSO₄、聚丙烯酰胺(PAM)和季铵型高分子化合物。季铵型高分子化合物主要成分为双氰胺甲醛树脂。第一反应池中FeSO₄的用量为1350-1550mg/L、聚丙烯酰胺(PAM)的用量为9-13mg/L、季铵型高分子化合物的用量为35-50mg/L；第二反应池中FeSO₄的用量为1080-1120mg/L、聚丙烯酰胺(PAM)的用量为6-7mg/L、季铵型高分子化合物的用量为15.0-16.5mg/L。

优选地，步骤(3)中所述竖流沉淀池沉淀时间为1-1.5h，废水在砂滤池的停留时间为8-9小时。

优选地，步骤(3)中所述阴阳离子交换器中，阴阳离子的填装比例为1:2，阴离子树脂为强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，阳离子树脂为苯乙烯型强酸性阳离子交换树脂。

优选地，超滤膜采用外压式PP超滤膜，压力是0.1-0.25MPa，反渗透压力是1.0～1.2MPa，所述超滤和所述反渗透装置的水温为15-35℃。为了防止预处理中未能完全去除或新产生的悬浮颗粒进入超滤系统，保护增压泵和反渗透膜，在超滤进水前设置滤芯式保安过滤器。孔径可实际设计情况可设计为5um或更低。为避免无机盐积累，超滤和反渗透出来的反洗水和浓水经生化处理后直接排放。

本发明的有益效果是：

(1)针对纺织印染园区废水的水质变化大、色度高、难生物降解且无机盐含量高的特性，将现有的高效的臭氧氧化技术、超滤-反渗透膜技术与经济的生化处理技术、双塔过滤技术及阴阳离子交换技术集成优化，并针对园区各工序用水的水质要求，通过分质处理与分质回用的手段，实现印染废水的高效、低成本处理；

(2)相比传统的处理工艺，虽然水质更加复杂且色度高、难降解，但处理成本更低、中水回用率更高，可达70％-80％。

附图说明

图1：本发明一种复杂印染废水分质处理与分质回用集成技术工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实例，进一步阐明本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

除特别说明，本发明使用的设备和试剂为本技术领域常规市购产品。

一种复杂印染废水分质处理与分质回用集成技术的整个工艺过程，其使用自动化检测及控制方式进行，具体工艺步骤如下：

(1)将COD≥1000mg/L且色度≥5000倍的浆染废水经第一调节池均质均量后，由第一调节池泵入第一反应池，在第一反应池絮凝脱色反应后流入第一初沉淀池，由第一初沉淀池送往水解厌氧池以断链大分子有机物，然后送往第一接触氧化池使有机物得到充分降解，最后送往综合废水处理部分的二次沉淀池；

(2)其余综合废水经格栅拦截较大杂质和冷却塔降温后送往第二调节池，调匀水质水量后，送往第二反应池进行絮凝脱色反应，反应后送往第二初沉淀池以去除废水中的泥砂、纤维等悬浮物，然后送往第二接触氧化池，在好氧微生物作用下，使废水中的有机物得到充分降解，与步骤(1)的第一接触氧化池的出水一起送往二次沉淀池，使废水中老化脱落的生物膜和在前面设施没能去除的细小悬浮物得以去除，然后送往臭氧反应池进行脱色反应，最后送往中间水池。

(3)从中间水池出来废水分为三部分：一部分直接用于配药、清洗、绿化等；一部分经竖流沉淀池和双介质过滤器的双塔过滤及阴阳离子交换后用于印染车间的一般漂洗工序；最后一部分废水则经砂滤池、保安过滤器、超滤和反渗透集成膜处理后送往印染车间的染色工序或与自来水混合软化后送往热电厂作为锅炉用水。

废水在第一初沉淀池达到设定时间将废水流向下水解厌氧池。水解厌氧池，采用生物铁工艺，悬挂混合生物铁填料，培养高效生物菌种，废水经厌氧处理后，把大分子有机物转化为小分子有机物，消除废水的毒性，驯化生物菌种，有效提高废水BOD/COD比值，提高废水的可生化性。废水在水解厌氧池达到设定时间时将废水流向下第一接触氧化池。

废水在第二沉淀池达到设定时间将废水流向第二接触氧化池。第一接触氧化池和第二触氧化池的池内以悬浮的半软尼龙接触填料作为生物膜载体，爆气头都采用塑料盘形微孔爆气头，池内装有溶解氧分析仪实时监测废水溶解氧浓度，根据废水溶解氧浓度运行鼓风机，接触氧化池分一级接触氧化池和二级接触氧化池。CODcr的去除率可达85％。废水在接触氧化池达到设定时间与溶解氧浓度达到要求值将废水流向下二次沉淀池。

废水在二次沉淀池达到设定时间将废水流向臭氧反应池。臭氧反应池利用臭氧的强氧化性实现废水的强化脱色，以确保废水出水色度达标，臭氧反应池的池内装有传感器(在线色度仪、在线COD分析仪、液位计)，根据废水量与色度值控制臭氧投加量。废水在臭氧反应池13达到设定时间与色度达到要求值将废水流向下中间水池。

一部分中间水池的出水在竖流沉淀池达到设定时间并改善水之后流向双介质过滤器。竖流沉淀池内放置有大量爆气头，用于定期反冲洗滤层、滤板、石英砂滤层及排泥装置。双介质过滤器的滤料为无烟煤和石英砂。废水在双介质过滤器去除废水中部分悬浮杂质和部分有机杂质及色度后流向阴阳离子交换器。

阴阳离子交换器中，阴阳离子的填装比例为1:2，阴离子树脂为强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，阳离子树脂为苯乙烯型强酸性阳离子交换树脂。

一部分中间水池的出水在砂滤池达到设定时间，并将大分子有机物降解为小分子有机物，同时过滤部分杂质后流向保安过滤器。砂滤池分为一、二级砂滤池，一级砂滤池为垂直下向流，二级砂滤池为垂直上向流，一、二级砂滤池采用过水孔连通。

为了防止预处理中未能完全去除或新产生的悬浮颗粒进入超滤系统，保护增压泵和反渗透膜，在超滤进水前设置滤芯式保安过滤器。孔径可实际设计情况可设计为5um或更低。超滤膜采用外压式PP超滤膜，超滤的设计运行压力是0.1-0.25MPa。反渗透的操作压力：1.0-1.2MPa。超滤和反渗透的水温控制在15-35℃。为避免无机盐积累，超滤和反渗透出来的反洗水和浓水经生化处理后直接排放。

下述实施例参照上述废水分质处理与分质回用的集成技术工艺步骤来进行废水处理。

实施例1

COD为1000mg/L、色度为5000倍的高污染浆染废水取水量5000t；综合废水取水量50000t，COD约715mg/L，色度850倍。高污染浆染废水经第一调节池调质，第一反应池絮凝脱色，其中第一反应池中FeSO₄、PAM和季铵型高分子化合物的投加量分别为1350mg/L、9mg/L和35mg/L，第一初沉淀池沉淀后(水力停留时间3h)，COD降至605mg/L，色度降至1852倍；经水解厌氧池反应后COD降至363mg/L，色度降至389倍(水力停留时间为8h)；经第一接触氧化池降解后，COD降至54mg/L，色度降至206倍(一级接触氧化池和二级接触氧化池的水力停留时间分别为4h和25h，溶解氧浓度为4～5mg/L)。

综合废水经格栅、冷却塔、第二调节池、第二反应池和第二初沉淀的拦截、冷却、调质及反应后，COD降至500mg/L，色度降至300倍，冷却塔将废水冷却至35℃以下，第二反应池中FeSO₄、PAM和季铵型高分子化合物的投加量分别为1080mg/L、6mg/L和15mg/L，第二初沉淀池水力停留时间为3h；经第二接触氧化池的好氧降解后，COD降至100mg/L，色度降至155倍(一级接触氧化池和二级接触氧化池的水力停留时间分别为4h和25h，溶解氧浓度为1.5～2mg/L)；与第一接触氧化池出水一起送往二次沉淀池池，经沉淀后，出水COD为78mg/L，色度为155倍(二次沉淀池停留时间为15h)；经清水池和臭氧反应池后，COD降至56mg/L，色度降至45倍(臭氧投加量为54g/m³废水，臭氧反应时间为2h)。

经中间水池后，5000t直接用于绿化、冲洗等，回用率约95％(水质为COD 53mg/L，BOD5.4mg/L，色度45倍，氨氮4.08mg/L，SS 8mg/L，TP 0.378mg/L)；20000t经竖流沉淀池(沉淀时间1h)和双介质过滤器的双塔过滤及阴阳离子交换(阴离子树脂为强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，阳离子树脂为苯乙烯型强酸性阳离子交换树脂，阴阳离子的填装比例为1:2)后，出水COD 18mg/L，BOD 3.3mg/L，浊度0.79NTU，色度16倍，SS 0.5mg/L，中水回用率约90％；30000t经砂滤池(停留时间8h)、保安过滤器(孔径5um)、超滤和反渗透集成膜(超滤压力0.1-0.25MPa，反渗透压力1.0～1.2MPa，超滤和所述反渗透装置的水温为15-35℃)处理后，出水COD 1.02mg/L，BOD 0.4mg/L，浊度0.09NTU，色度2倍，SS 0mg/L，中水回用率约66％。回用中水约4.25万t，排放废水约1.25万t，中水综合回用率为77％。

经计算，绿化、冲洗废水的处理成本(不包括设备折旧)约1.71元/t，漂洗废水运行成本约2.62元/t，染色废水成本约3.20元/t。

实施例2

高污染浆染废水取水量10000t，COD约2655mg/L，色度9000倍；综合废水取水量40000t，COD约950mg/L，色度1000倍。高污染废水经第一调节池调质，第一反应池絮凝脱色，其中第一反应池中FeSO₄、PAM和季铵型高分子化合物的投加量分别为1550mg/L、13mg/L和50mg/L，第一初沉淀池沉淀后(水力停留时间3h)，COD降至1290mg/L，色度降至2805倍；经水解厌氧池反应后COD降至768mg/L，色度降至626倍(水力停留时间为8h)；经第一接触氧化池降解后，COD降至115mg/L，色度降至325倍(一级接触氧化池和二级接触氧化池的水力停留时间分别为4h和25h，溶解氧浓度为4～5mg/L)。

综合废水经格栅、冷却塔、第二调节池、第二反应池和第二初沉淀池的拦截、冷却、调质及反应后，COD降至553mg/L，色度降至295倍，冷却塔将废水冷却至35℃以下，第二反应池中FeSO₄、PAM和季铵型高分子化合物的投加量分别为1120mg/L、7mg/L和16.5mg/L，第二初沉淀池水力停留时间为3h；经第二接触氧化池的好氧降解后，COD降至110mg/L，色度降至150倍(一级接触氧化池和二级接触氧化池的水力停留时间分别为4h和25h，溶解氧浓度为1.5～2mg/L)；与第一接触氧化池出水一起送往二次沉淀池，经沉淀后，出水COD为100mg/L，色度为175倍(二次沉淀池停留时间为15h)；经清水池和臭氧反应池后，COD降至60mg/L，色度降至48倍(臭氧投加量为67g/m³废水，臭氧反应时间为2h)。

经中间水池后，5000t直接用于绿化、冲洗等，回用率约95％(水质为COD 56mg/L，BOD5.6mg/L，色度48倍，氨氮4.21mg/L，SS 7mg/L，TP 0.410mg/L)；20000t经竖流沉淀池(沉淀时间1.5h)和双介质过滤器的双塔过滤及阴阳离子交换(阴离子树脂为强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，阳离子树脂为苯乙烯型强酸性阳离子交换树脂，阴阳离子的填装比例为1:2)后，出水COD 17mg/L，BOD 3.5mg/L，浊度0.84NTU，色度20倍，SS 0.7mg/L，中水回用率约90％；25000t经砂滤池(停留时间9h)、保安过滤器(孔径5um)、超滤和反渗透集成膜(超滤压力0.1-0.25MPa，反渗透压力1.0～1.2MPa，超滤和所述反渗透装置的水温为15-35℃)处理后，出水COD 2.11mg/L，BOD 0.3mg/L，浊度0.19NTU，色度2倍，SS 0mg/L，中水回用率约66％。回用中水约3.925万t，排放废水约1.075万t，中水综合回用率为78.5％。

经计算，绿化、冲洗废水的处理成本(不包括设备折旧)约1.90元/t，漂洗废水运行成本约2.83元/t，染色废水成本约3.40元/t。

本申请实施例1和实施例2中所处理的废水相比公开号为CN105060636A的专利中披露的废水更加复杂，但出水水质远远优于它，其高品质出水水质为：COD 20-30mg/L，氨氮1-2mg/L，TP＜0.5mg/L，色度＜8倍，SS＜10mg/L；低品质出水水质COD 80-120mg/L，氨氮5-8mg/L，TP＜1mg/L，色度＜40倍，SS＜20mg/L，同时，该专利中水的总回用率为75％。本申请提出的处理工艺得到的出水水质和水的总回用率均高于现有技术的处理工艺。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利保护范围中。

Claims

1.一种复杂印染废水分质处理与分质回用的集成方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将COD≥1000mg/L且色度≥5000倍的浆染废水经第一调节池均质均量后，由第一调节池泵入第一反应池，在第一反应池絮凝脱色反应后，依次通过第一初沉淀池、水解厌氧池和第一接触氧化池，最后送往二次沉淀池；

(3)经中间水池处理后的废水分为三部分：第一部分用于配药、清洗、绿化；第二部分经竖流沉淀池和双介质过滤器的双塔过滤、以及阴阳离子交换后用于印染车间的漂洗工序；第三部分经砂滤池、保安过滤器、超滤和反渗透集成膜处理后，送往印染车间的染色工序或与自来水混合软化后送往热电厂作为锅炉用水；步骤(1)中浆染废水在第一初沉淀池、水解厌氧池和第一接触氧化池的处理时间分别是：第一初沉淀池沉淀时间为3h，水解厌氧池反应时间为8h，第一接触氧化池降解时间为29h；步骤(2)中综合废水在第二初沉淀池、第二接触氧化池和臭氧反应池的处理时间分别为：第二初沉淀池停留时间为3h，第二接触氧化池降解时间为29h，臭氧反应池反应时间为2h。

2.根据权利要求1所述复杂印染废水分质处理与分质回用的集成方法，其特征在于，所述第一接触氧化池包括第一一级接触氧化池和第一二级接触氧化池，所述第一一级接触氧化池和所述第一二级接触氧化池的降解时间分别为4h和25h。

3.根据权利要求1所述复杂印染废水分质处理与分质回用的集成方法，其特征在于，所述第二接触氧化池包括第二一级接触氧化池和第二二级接触氧化池，所述第二一级接触氧化池和所述第二二级接触氧化池的降解时间分别为4h和25h。

4.根据权利要求1所述复杂印染废水分质处理与分质回用的集成方法，其特征在于，所述第一反应池和所述第二反应池使用有机高分子脱色剂进行絮凝脱色反应，所述高分子脱色剂包括FeSO₄、聚丙烯酰胺(PAM)和季铵型高分子化合物。

5.根据权利要求1所述复杂印染废水分质处理与分质回用的集成方法，其特征在于，步骤(3)中所述竖流沉淀池沉淀时间为1-1.5h，废水在砂滤池的停留时间为8-9小时。

6.根据权利要求1所述复杂印染废水分质处理与分质回用的集成方法，其特征在于，步骤(3)中所述阴阳离子交换器中，阴阳离子的填装比例为1:2，阴离子树脂为强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，阳离子树脂为苯乙烯型强酸性阳离子交换树脂。

7.根据权利要求1所述复杂印染废水分质处理与分质回用的集成方法，超滤膜采用外压式PP超滤膜，压力是0.1-0.25MPa，反渗透压力是1.0～1.2MPa，所述超滤和所述反渗透装置的水温为15-35℃。