CN1176226A - 碱减量废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于废水处理技术领域,特别是一种碱减量废水处理方法。在反应器(池)废水中投加三价铁盐,投加量为(Fe³⁺)CODcr=0.01～0.05;用酸调pH3.8～5.5;用搅拌器把药剂与废水混合,边投加,边作搅拌反应,搅拌转速为200—500rpm,反应时间为5—60分钟。并根据废水浓度高低间歇式和连续式二种工艺流程。且操作简便、投资费用和处理成本低,废水COD去除率达70～90%,可广泛应用于碱减量废水处理。

Description

碱减量废水处理方法

本发明属于一种废水处理方法，特别是一种碱减量废水的处理方法。

碱减量废水产生于化纤织物加工及整理过程。为使化纤织物具有类似真丝的飘逸、轻柔的风格，国内外使用最普遍、效果最好的方法采用织物在印染前进行碱减量处理。虽然用热风柔软、改用细弹丝原料等方法在一定程度上起到柔软作用，但只能是辅助方法，不能从根本上代替碱减量工艺。碱减量就是用碱(烧碱)处理化纤织物，使织物表层涤纶(聚对苯二甲酸乙二脂)降解、剥离组织，从而起到织物减量变柔作用。反应过程简单地表示如下：

从反应式可知，降解、剥离下来的污染物主要有：乙二醇、对苯二甲酸单体及部分低聚物。这些有机物溶解于碱液中，这就产生碱减量废水。其特点是：碱度大、污染物浓度高、微生物可降解性差，并常常使生化系统遭受破坏性冲击，目前已成为纺织印染行业环保治理的重点、难点。在纺织印染厂，碱减量织物生产面越来越广，碱减量有机物常常占全厂的大部分污染量。

当前，碱减量生产工艺有二种基本形式：间歇式(碱减量糟)和连续式(碱减量机)。加工步骤大体相同：开幅定型→碱减量反应→浸洗→酸洗→清洗→印染。不同的加工工艺产生废水的水质水量不同。间歇式工艺碱减量废水水量小，但碱性强(pH＞14，碱液浓度1～3％)、污染物浓度高(CODcr2～10万mg/L，一般在40000mg/L左右)；连续式工艺水量大，碱性小(pH10～12)、污染物浓度低(CODcr2000～6000mg/L，一般在4000mg/L左右)。间歇式与连续式总污染量基本相等。

与间歇式碱减量糟相比，连续式碱减量机具有生产效率高、碱液利用完全、基本无废碱液排放等优点。但碱减量糟投资少，我国目前大多数企业仍在采用。今后随着生产效率的提高、人工劳务支出的增加，碱减量机将逐渐取代碱减量糟。碱减量废水从小水量高浓度高碱性向大水量低浓度低碱性转变。

目前已有的处理方法有蒸发浓缩、酸析、过滤等，但都不够理想，难以适应较大规模的处理。如蒸发浓缩处理成本高，蒸发过程中易产生爆沸现象，设备防腐要求也高；酸析是有效的，但形成的胶状物质固液分离困难，污泥过滤脱水性能差；不外加化学药剂，直接过滤COD去除率不到10％，外加药剂同样须考虑固液分离及固体的脱水性能。

同时，对间隙式碱减量废水，为减少碱的投加量，一些技术人员也专门对此进行研究：采用补加碱再使用的生产方式，经多次套用后由于剥落物的不断积累碱减量液变得很浑浊，导致传热不均，影响加工质量。再使用的生产方式一般最多重复使用8次。采用过滤后回用，增加可重复使用次数，这一技术被称之为碱回收。实际上节省了碱的投加量。这一方法可减少废水的排放量，但有机物浓度增加了。因为主要的有机物并未得到处理。连续式生产，碱液利用完全，碱回收已没有实际意义。

本发明旨在提供一种碱减量废水处理方法；它不仅对废水的COD去除率较高，而且操作简便、投资费用与处理成本较低。

本发明的目的是这样实现的。一种碱减量废水处理方法，在反应器(池)废水中投加三价铁盐，投加量为[Fe³⁺]/CODcr＝0.01～0.05；用酸调pH3.8～5.5；用搅拌器把药剂与废水混合，边投加，边作搅拌反应，搅拌转速为200-500rpm，反应时间为5-60分钟。其中所述的三价铁盐为三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、聚硫酸铁。所述的调节pH用(废)酸为盐酸、硝酸、硫酸或烟道气。在处理废水时，当碱减量废水为高浓度(CODcr10,000～100,000mg/L)时，处理流程为间歇式运行，在搅拌反应结束后作陈化处理，陈化时间为2～24小时；当碱减量废水为低浓度(CODcr2,000～5,000mg/L)时，处理流程为连续式运行。

以下针对高浓度和低浓度碱减量废水的处理方法，作进一步的详细说明。1采用投加三价铁盐(三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、聚硫酸铁等)，投加量为[Fe³⁺]/CODcr＝0.01～0.05，调节pH3.8～5.5，对碱减量废水具有良好的处理效果，其特点表现为：1.1 CODcr去除率可达70～90％。表1比较了三价铁盐与H₂SO₄、MgCl₂、ZnSO₄、CaCl₂的处理效果。

               表1各种药剂处理效果比较①

                   H₂SO₄  MgCl₂   ZnSO₄   CaCl₂  Fe³⁺

    CODcr^②(mg/L) 12361    12482     12915    7181     7301

    CODcr去除率％  55.2     54.7      46.8     74.0     73.5

    SV₂₄ ^③％      55       45        50       35       100

注：①调节pH3.8～5；药剂投加量1000ppm(金属离子计)

    ②原水CODcr＝27573mg/L；

    ③24小时污泥沉降体积百分率。

从表1可知，三价铁盐、CaCl₂的处理效果明显优于其它几种药剂，但产生的污泥体积量都很大，尤其是投加的三价铁盐。另外，所形成的污泥颗粒刚性很不相同，投加的三价铁盐形成污泥颗粒刚性强，其它几种刚性差，特别是投加酸形成的污泥胶质，粘度大、水化严重。因此，采用过长的污泥浓缩以减少污泥处理量，其实际应用价值并不大。对这种高浓度有机废水的处理，污泥过滤脱水速率具有重要的实际意义。1.2投加三价铁盐大大加快过滤速率

        表2各种药剂处理后形成的污泥过滤速率比较①

             H₂SO₄ MgCl₂   ZnSO₄   CaCl₂  Fe³⁺

  F.t^②(min)10.5     7.2      5.5      8.15     2.5

注：①调节pH3.8～5；药剂投加量1000ppm(金属离子计)；

    ②每100ml污泥混合液过滤速率，布氏漏斗Φ＝9cm，

      真空抽滤，真空度500mmHg高。

表2说明，从实际应用的可过滤性考虑，三价铁盐效果好，ZnSO₄勉强可用。综合表1、表2的特点，三价铁盐的优越性明显可见。1.3三价铁盐投加范围为[Fe³⁺]/CODcr＝0.01～0.05

三价铁盐投加量与混合液悬浮固体过滤脱水关系见说明书附图1，所测数据为真空抽滤，真空度500mmHg高，过滤直径9CM。投加量较好范围为0.01～0.05([Fe³⁺]/CODcr)，最佳范围在0.02-0.04。([Fe³⁺]/CODcr)，从经济的角度考虑，0.02([Fe³⁺]/CODcr)已很好地满足要求。2碱减量废水经三价铁盐预处理后，可生化性提高

把所有预处理之后的滤液集中，CODcr＝6432mg/l，进行5次BOD₅测定，平均BOD₅为1912mg/l，BOD5/CODr＝0.297，而原水BOD₅/CODcr不到0.1。3三价铁盐处理后污泥量含水率低

每100ml混合液所得滤饼4.23g，即4.23％(W/W)，105℃烘干，固体重为1.368g，该滤饼含水率为67.7％，在规模处理中回含水率为60～65％，说明含水率相当低，也说明该污泥可过滤性好。4药剂混合方式—涡轮式或浆式搅拌机搅拌反应

反应时间和混合强度对处理效果以及形成的污泥质量影响很大。反应时间因废水浓度差异，可控制在5-60分钟，边投加边反应。混合方式采用机械搅拌，搅拌机采用涡轮式或浆式搅拌器，搅拌转速为200-400rpm，混合功率0.05～0.2Kw/M³。5陈化时间—2～24小时

给予污泥混合液一定陈化时间有利于提高污泥过滤脱水速率。6过滤机选择—板框过滤机或带式过滤机

认为对含2％左右固体量的混合液过滤脱水以板框过滤机、带式过滤机为好。7废水处理方法的机理分析

7.1有机物(碱减量单体)主要通过沉淀物形式去除。在强碱性条件下，碱减量单体官能团存在形式：-COONa、-ONa，碱性水溶液中溶解度极大；与H⁺可形成-COOH、-OH基团，难溶于水，以沉淀物形式析出；与某些金属离子(Fe³⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Mg²⁺)，形成缔合物或络合物的沉淀。产生的沉淀物溶解度很小，最小单体对苯二甲酸，溶解度为16mg/L。

7.2碱减量单体：

与H⁺反应平衡：

经测定，pKa＝5.5。

这一反应速率很快，形成的沉淀物溶解度极小，聚集速度很大，加入H+瞬间形成大量晶核，使水合离子或晶核间来不及脱水，晶核又进一步聚集起来，因而形成了体积庞大、含有大量水分的胶状沉淀物。这种沉淀物不易过滤脱水，在过滤中仍有大量的细小胶体透过滤布进入滤液，导致有机物去除效率不高，这一现象对处理过程极为不利。

投加无机盐Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺有助于消除或改善上述不利过程。无机盐本身具有一定的酸性，在投加过程中，容易形成金属离子与OH^-、碱减量单体与H⁺共沉淀(胶体沉淀物)现象，这一过程对处理同样不利。因此所选择的金属离子的Ksp应尽可能小，同时需要一定程度的搅拌混合。Al³⁺、Zn²⁺Ksp小、凝聚值低，但属于两性金属离子；Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²凝聚值大(Fe²⁺在高pH值时也具有两性现象)，这些都容易导致共沉淀现象。

投加的Fe³⁺与OH^-反应形成Fe(OH)₃，相互碰撞聚集成微小的晶核，再进一步积集长大成沉淀微粒。Fe(OH)₃聚集速度极大，定向排列速度较小，形成了大量带正电的沉淀微粒。以此为胶核，在后续加酸过程中。碱减量单体吸附并沉积在其表面，避免碱减量单体自身形成大量的胶体沉淀物。8高浓度碱减量废水处理流程

高浓度碱减量废水，一般企业每日排放量大致5～30吨，每日排放量50～100吨的企业属于大规模生产。其处理流程见说明书附图2。

实际使用中，反应池与陈化池在同一设备中完成，以间歇式运行，主要由三部分组成：反应器、过滤机、自动控制箱。9低浓度碱减量废水处理流程

低浓度碱减量废水，一般企业每日排放量大致100～500吨，每日排放量1000吨以上的企业属于大规模生产、但是，当采用连续式碱减量机运行时，往往将碱减量废水和其它印染废水混合在一起排放(污水分流常常发生困难)，导致CODcr浓度降低(CODcr2000～3000mg/L)、处理水量增加，对其处理方法相似，CODcr去除率仍然可达70～80％，对PVA及大多数染料均有60％以上的去除效果。处理流程见说明书附图3。

反应池由若干个串联的搅拌反应池组成，整个流程以连续式运行。

综上所述，本发明方法具有合理性和优越性。采用本发明的碱减量处理方法，由于设计合理，操作简便，其处理成本和投资费用都比较低。如

以目前的药剂、电、人工价格计算，去除1KgCODcrs所需运行费用0.2元左右。一般地，印染废水(不含碱减量废水)处理费用：0.6-0.8元/M³，去除1KgCODcr1.2-1.5元，再考虑碱减量废水难生化降解这一因素，说明本方法的合理性和优越性。本方法在基建投资上，与混凝沉降、混凝气浮(压力溶气气浮)相仿。由于相应的处理流程及装置，使废水CODcr去除率达到70～90％，又具有很高的实用价值。

以下再提供本发明的碱减量废水处理的最佳实施例。实例一：某丝绸印染厂碱减量废水处理

水量：Q＝30M³/D；

水质：CODcr＝27000～42000mg/l；

      BOD5＝2580～3950mg/l；

      PH＝14；

      碱度＝10000mg/l左右(甲基橙碱度)

采用说明书附图4处理流程。

反应器有效容积15M³，每日进行二次处理，自动操作，处理后CODcr去除率为86.4％，处理成本为3.87元/M³。实例二：某印染厂含碱减量废水处理

水量Q＝l500M³/D(其中碱减量废水900M³/D；其它印染水600M³/D)；

采用说明书附图5处理流程。

采用连续均匀处理。反应池有效停留时间40分钟，沉降池有效停留时间2小时，污泥浓缩池有效容积150M³。处理效果见表3。处理成本为0.46元/M³。

         表3低浓度碱减量废水处理    (单位：mg/L)

处理前	处理后
		CODcr BOD5 色度(倍)2800  486   150	CODcr 去除率％ BOD5去除率％ 色度(倍) 去除率％711.2 74.6     382  21.4     30       80

Claims (5)

1、一种碱减量废水处理方法，其特征在于在反应器(池)废水中投加三价铁盐，投加量为[Fe³⁺]/CODcr＝0.01～0.05；用酸调pH3.8～5.5；用搅拌器把药剂与废水混合，边投加，边作搅拌反应，搅拌转速为200-500rpm，反应时间为5-60分钟。

2、按权利要求1所述的一种碱减量废水处理方法，其特征在于反应器(池)中投加的三价铁盐为三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、聚硫酸铁。

3、按权利要求1所述的一种碱减量处理方法，其特征在于所述的调节pH用(废)酸为盐酸、硝酸、硫酸或烟道气。

4、按权利要求1所述的一种碱减量处理方法，其特征在于当碱减量废水为高浓度(CODcr10,000～100,000mg/L)时，处理流程为间歇式运行，在搅拌反应结束后作陈化处理，陈化时间为2～24小时。

5、按权利要求1所述的一种碱减量处理方法，其特征在于当碱减量废水为低浓度(CODcr2,000～5,000mg/L)时，处理流程为连续式运行。

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