印染工業廢水處理

印染工業廢水處理

印染工業用水量較大.加工棉、麻、化學纖維及其混紡產品為主的印染廠排放多種廢水.廢水處理重點在改革工藝,廢水和物料的回收利用,無害化處理等。

概述

印染工業廢水處理印染工業廢水處理
印染工業用水量較大,每印染加工 1噸紡織品耗水100~200噸,其中80~90%成為廢水排出。
廢水分類 纖維種類和加工工藝不同,印染廢水中的污染物也不相同。
印染廠排放的廢水 加工棉、麻、化學纖維及其混紡產品為主的印染廠排放多種廢水:
退漿廢水 以棉和化學纖維為主的經紗在織造前需上漿。不同的纖維用不同的漿料,在染整加工前又要用水洗退漿料。過去主要用澱粉、骨膠等天然物質作漿料,現廣泛用各種合成漿料,如聚乙烯醇、羧甲基纖維素和聚丙烯酸酯等。在棉、麻和化學纖維織物的退漿廢水中主要含有各種漿料及其分解物、纖維屑、酸、鹼和酶類污染物,廢水濁度大。用澱粉漿料的廢水中BOD(生化需氧量)和COD(化學需氧量)值很高;用合成漿料的廢水中,COD很高,BOD小於5毫克/升,微生物難以降解。這種廢水不能單獨採用生物處理法。
煮煉廢水 各類纖維均含有油脂、蠟質和果膠類含氮化合物等雜質;紡紗和織造過程有時還需要添加某些油劑。煮煉可除去這類雜質,以便於漂白和染整。棉纖維一般採用燒鹼和表面活性劑高溫煮煉,廢水的鹼性很強,呈褐色,COD和BOD含量都很高,每升可達數千毫克。煮煉廢水水量大,污染程度高,主要污染物為纖維中的雜質和洗淨劑。一般化學纖維所含油劑和機械油等雜質少,故煮煉廢水污染程度較輕。
漂白廢水 漂白是要去除纖維表面和內部的有色雜質。棉、麻和化學纖維一般採用次氯酸鈉、雙氧水或亞氯酸鈉等氧化劑。漂白廢水水量大而污染程度較輕。
絲光廢水 為提高纖維的光澤和對染料的吸收性能,棉、麻等紗線和織物一般須經絲光處理,即用20~30波美度的燒鹼溶液處理紗線和織物。絲光工序排出的廢水呈鹼性,pH值約12~13,含有很多纖維屑等懸浮物,BOD、COD值很高。
染色廢水 不同的纖維原料採用不同的染料、助劑和不同的染色方法,而且染料性能、染液濃度、染色設備和規模也不相同,所以染色廢水水質多變,污染程度差異很大。染色廢水中主要有毒物質為:硫化染料染色時用的還原劑──硫化鹼,酸性媒染料染色時用的媒染料──重鉻酸鹽,鹽基性染料染色時用的媒染劑──吐酒石,苯胺黑染色時用的氧化劑──硫酸銅及苯胺,分散染料染色時用的載體──酚類等。一般染色廢水為鹼性,特別是採用硫化染料和還原染料的染色廢水,pH值可達10以上。染色廢水主要含有有機染料和表面活性劑等污染物,其COD和BOD值高而懸浮物少。
印花廢水 在織物印染過程中,廢水主要來源於配色調漿、印花滾筒、印花篩網的沖洗水,以及印花布後處理的皂洗、水洗用水。印花色漿中的漿料量比染料量多幾倍至幾十倍,因而印花廢水中除染料和助劑污染物外,還含有大量的漿料,成為粘性廢水,BOD和COD含量很高。
整理工序廢水 主要含有纖維屑、樹脂、甲醛、油劑和漿料,水量很少。
毛紡織染整廠排放的廢水 在中國一般使用的原毛含有60%的雜質,如泥沙、草屑、羊毛脂等。原毛經過洗毛等加工處理,這些物質隨廢水排出,廢水中還含有加工用的化學藥品。廢水污染物濃度很高,每生產454公斤(1000鎊)洗淨羊毛,約有廢水318噸,有機污染物以BOD計共達91~114公斤。水質呈棕色、膠體狀。
絲綢工業廢水 繅絲和絲綢染整加工是絲綢工業廢水的主要來源。繅絲工廠的綜合廢水,BOD含量約為100~300毫克/升,懸浮物量為50~200毫克/升,其中含氮量(包括氨和硬朊物質)和BOD量之比為1:3至1:10,廢水蒸發殘渣的灼燒失重率為40~50%,平均油脂含量(以己烷可萃取物計)約為15毫克/升。繅絲工廠一般為連續化生產,廢水的排放量和污染程度波動較小。蠶絲中含有20%以上的絲膠,一般在染整加工前的煮煉工序中除去。煮煉用肥皂、純鹼和小蘇打等,煮煉廢水每升中BOD和COD、懸浮物均達數千毫克。絲紡織品染整加工中排出的廢水水質同其他纖維染整廢水相似。

流程

如圖為某工廠印染廢水處理的工藝流程圖:如圖為某工廠印染廢水處理的工藝流程圖
印染工業用水量大,通常每印染加工1t紡織品耗水100一200t。其中80%-90%以印染廢水排出。常用的治理方法有回收利用和無害化處理。
回收利用:
(1)廢水可按水質特點分別回收利用,如漂白煮煉廢水和染色印花廢水的分流,前者可以對流洗滌。一水多用,減少排放量;
(2)鹼液回收利用,通常採用蒸發法回收,如鹼液量大,可用三效蒸發回收,鹼液量小,可用薄膜蒸發回收;
(3)染料回收。如士林染料可酸化成為隱巴酸,呈膠體微粒。懸浮於殘液中,經沉澱過濾後回收利用。
無害化處理可分:
(1)物理處理法有沉澱法和吸附法等。沉澱法主要去除廢水中懸浮物;吸附法主要是去除廢水中溶解的污染物和脫色。
(2)化學處理法有中和法、混凝法和氧化法等。中和法在於調節廢水中的酸鹼度,還可降低廢水的色度;混凝法在於去除廢水中分散染料和膠體物質;氧化法在於氧化廢水中還原性物質,使硫化染料和還原染料沉澱下來。
(3)生物處理法有活性污泥、生物轉盤、生物轉筒和生物接觸氧化法等。為了提高出水水質,達到排放標準或回收要求。往往需要採用幾種方法聯合處理。

治理方法

印染廢水若不加處理而排入水體,會使水有顏色、臭味,並降低水的透明度。廢水中大量的有機物會使水體中的溶解氧迅速消耗;此外,廢水中的懸浮物會在接受水體區域內淤積沉澱,厭氧腐化,進一步消耗水體中溶解氧,影響水生動物的生存。常用的治理方法有:
改革工藝 如對合成纖維及含合成纖維75%以上的織物採用乾法印花工藝,可以消除印染廢水。此外,用硝酸鈉或雙氧水代替重鉻酸鉀作氧化劑等,能有效地消除廢水中的有害物質。
廢水和物料的回收利用 ①印染廢水要按水質特點分別回收利用。如漂白煮煉廢水和染色印花廢水要分流,前者可以對流洗滌,一水多用,減少排水量。②鹼液回收利用。絲光工序的淡鹼液可循環利用,還可將淡鹼液用於煮煉,煮煉廢鹼液用於退漿,多次重複使用。如鹼液量大,可用三效蒸發回收鹼,如鹼液量小,可用薄膜蒸發器回收鹼。③染料回收。士林染料可酸化成為隱色酸,呈膠體微粒,懸浮於殘液中,經沉澱過濾後回收利用。硫化染料可以在反應鍋內加酸酸化,放出硫化氫,經沉澱過濾後回用。此外,還原染料和分散染料可用超過濾法回收。染料回收後廢水色度減少85%,硫化物減少90%左右。

無害化處理
 有下面幾種方法:
①物理法。有自然沉澱法、吸附法等。印染廢水中的懸浮物大多是有機物,比重與水相近,粒徑一般不大於10微米,沉降速度極慢,可先採用自然沉澱法去除粗粒沉澱物,然後進行藥劑絮凝沉澱。吸附法主要是處理廢水中溶解的污染物和脫色。採用的吸附劑有活性炭、活性硅藻土、粉煤灰等。目前採用較多的是粒狀活性炭。採用活性炭吸附法一般應有前處理設施,去除廢水中的懸浮物、高分子污染物(如漿料、表面活性劑、蛋白質、油脂)等物質,以免污染活性炭而降低它的吸附能力。
②化學處理法。有中和法、混凝法和氧化法。中和法在於調節廢水的酸鹼度,還可降低廢水的色度,使廢水中部分溶解性染料變為易沉澱析出的物質,以提高生物處理效果。混凝法是通過投加混凝劑進行絮凝沉澱的方法,去除分散染料和膠體物質,可減少色度90%,去除COD50~70%。氧化法可分為曝氣氧化法和氧化劑氧化法。曝氣氧化法是將空氣直接通入廢水槽,以氧化廢水中還原性物質,使硫化染料和還原染料沉澱下來。此法一般不單獨使用,而作為需氧生物處理和混凝處理的前處理。氧化劑氧化法是用氧化劑如氯、次氯酸鹽、臭氧、過氧化氫等在水中通過氧化作用去除廢水中的染料,降低廢水中的BOD和COD值。近年來,採用臭氧作氧化劑效果較好。臭氧的氧化能力強,能有效地破壞某些染料的發色基團而使廢水脫色,並能氧化降解一些難生物降解的有機化合物,而且不增加污泥量。
③生物處理法。採用活性污泥法中的完全混合型較多。也可採用生物轉盤、生物轉筒、生物接觸氧化池和氧化溝等方法。生物法可去除BOD85~90%(見廢水生物處理法)。
為了提高出水水質,以達到排放標準或回用要求,往往需採用各種方法聯合處理。

常用方法

物理處理
(1)柵欄法:用於去除廢水中紗頭、布塊等漂物和懸浮物。主要有格柵和格網、篩網等。
(2)調節池:由於紡織印染廢水水質水量變化大,必須設調節池,一般當廢水量5000t/d時,調節池停留時間為4h;廢水量2000t/d時,調節池停留時間為5-6h;廢水量小於1000t/d時,調節池停留時間為7-8h。
(3)沉澱池:印染廢水的懸浮粒小,故不經其它(如化學)預處理時,不宜直接進行沉澱處理,沉澱池又分平流式、豎流式和輻流式,其中前者套用最多。
(4)過濾法:在印染廢水中採用的過濾多是快濾池,即在重力作用下,水以6-12m/h的速度通過濾池完成過濾過程。
化學處理
(1)中和法:在印染廢水中,該法只能調節廢水PH,不能去除廢水中污染物,在用生物處理法時,應控制其進入生物處理設備前PH在6-9之間。
(2)混凝法:用化學藥劑使廢水中大量染料、洗滌劑等微粒子結合成大粒子去除,印染廢水處理中需用的混凝劑有鹼式氯化鋁,聚丙烯醯胺、硫酸鋁、明礬、三氯化鐵等。
(3)氣浮法:印染廢水中含大量有機膠體微粒呈乳狀的各種油脂等,這些雜質經混凝形成的絮體顆粒小、重量輕、沉澱性能差,可採用氣浮法將其分離;目前在印染廢水治理中,氣浮法有取代沉澱法的趨勢,是印染廢水的一種主要處理方法。在印染廢水中氣浮處理主要採用加壓溶氣氣浮法
(4)電解法:該法脫色效果好,對直接染料、媒體染料、硫化染料、分散染料等印染廢水,脫色率在90%以上,對酸性染料廢水,脫色率在70%以上。
該法缺點:電耗及電極材料耗量大,需直流電源,適宜於小量廢水處理。
(5)吸附法:吸附法對印染廢水的COD、BOB色去除十分有效,由於活性炭吸附投資較大,一般不優先考慮,近年來有泥煤、硅藻土、高嶺土等活性多孔材料代替活性炭進行吸附的,對印染廢水宜選用過濾孔發達的活性吸附材料。
(6)氧化脫色效率低,僅40-50%,混凝脫色效率較高,達50-90%之間,但用這些方法處理後,出水仍有較深的色度,必須進一步脫色處理,目前用於印染廢水脫水的方法主要有光氧化、臭氧氧化和氯氧化法,由於價格等原因 ,套用最多的是氯氧化法,其常用的氧化劑有液氯、漂白粉和次氯酸鈉,此種方法由於處理成本高和操作運行條件較高,而較少適應。
生化處理
(1)生物塘法:又分好氧、兼氧、厭氧和曝氣生物塘4種,其特徵如表:
名稱 好氧生物糖 兼氧生物糖 厭氧生物糖 曝氣生物糖
水深(m) 0.2~0.4 1~2.5 2.5~4 2.5~4.5
停留時間(d) 2~6 7~30 30~50 2~10
BOD負荷(g/m2·d) 10~20 2~10 2~100
BOD去除率(%) 80~95 35~75 50~70 50~80
光合反應 有 有
藻類濃度(g/t)>100 10~50
其中適宜用於印染廢水治理的主要是兼氧生物塘。
(2)厭氧發酵法:紡織印染廢水如單獨採用好氧生化處理或附加混凝處理動力消耗大,且許多廢水基質難以被分解和脫色,實踐證明,輔以厭氧技術處理該類廢水,效果良好,厭氧發酵工藝又分為常規厭氧發酵、高效厭氧發酵、厭氧接觸法、厭氧過濾法、上流式厭氧污泥床(UASB)、改進型厭氧發酵裝置(UASB+AF)、厭氧折流式工藝、厭氧流化床或膨脹床工藝、下流式厭氧過濾(固定膜)反應器等幾種工藝。
(3)生物膜法:又分生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法,其中後兩種方法在國內的印染廢水治理中使作較多,生物轉盤法適用於小水量的印染廢水處理,生物接觸氧化處理印染廢廢水時多採用鼓風曝氣接氧化法,生物濾池中塔式生物濾池也越來越多地套用到印染廢水中。
(4)活性污泥法:氧化溝法也以其施工方便,日常運行費用低等優點套用於印染廢水的治理。
紡織印染廢水由於其產品和生產工藝的不同,造成其水質的較大的差別。按其水質的差異程度,紡織印染工業廢水可分為有明顯特點的三個大類。
(一)是洗毛廢水
(二)是化學纖維工業廢水;
(三)是紡織印染廢水及水毛紡整廢水。
麻紡、絲綢等工業廢水、洗毛廢水、化學纖維工業廢水、棉紡織印染廢水的治理方案下面都有較詳細介紹,而毛紡織整廢水和麻紡、絲綢等其它紡織印染廢水由於其水質和污染程度與棉紡織印染廢水相似,故棉紡織印染廢水所採用的各種處理方法可同樣用於處理,其它的紡織染色廢水,只需根據毛紡織染色廢水及麻紡、絲綢等廢水的特點再適當地增加處理單元。如:套用電解法處理毛紡染整廢水中的鉻,使廢水經處理後達到排放標準。

印染廠用聚丙烯醯胺

印染廠用陽離子聚丙烯醯胺:離子度選擇10%,20%,12%,15%等。印染廠用聚丙烯醯胺是專業針對印染行業生產的。主要用到陽離子聚丙烯醯胺。陽離子型PAM的分子量通常比陰離子型或非離子型的聚合物低,其澄清性能主要是通過電荷中和作用而獲得。這類絮凝劑的功能主要是絮凝帶負電荷的膠體,具有除濁、脫色等功能,適用於有機膠體含量高的廢水,例如染色、造紙、紙漿、食品、水產品加工與發酵等工業廢水,以及城市下水處理工藝中的污泥脫水等。

印染廠用聚合氯化鋁

聚合氯化鋁脫色性能好,因此,常用於印染廢水的脫色。樂邦印染廠用聚合氯化鋁以硫酸亞鐵,硫酸,鋁鹽為基本原料,在硫酸介質中以MnO2為催化劑,經空氣氧化而得到的一種高聚合度無機高分子聚合硫酸鐵絮凝劑,對印染廢水進行處理。

印染廢水處理工藝

印染廢水的水質複雜,污染物按來源可分為兩類:一類來自纖維原料本身的夾帶物;另一類是加工過程中所用的漿料、油劑、染料、化學助劑等。分析其廢水特點,主要為以下方面。
(1)水量大、有機污染物含量高、色度深、鹼性和pH值變化大、水質變化劇烈。因化纖織物的發展和印染後整理技術的進步,使PVA漿料、新型助劑等難以生化降解的有機物大量進入印染廢水中,增加了處理難度。
(2)由於不同染料、不同助劑、不同織物的染整要求,所以廢水中的pH值、CODCr、BOD5、顏色等也各不相同,但其共同的特點是BOD5/CODCr值均很低,一般在20%左右,可生化性差,因此需要採取措施,使BOD5/CODCr值提高到30%左右或更高些,以利於進行生化處理。
(3)印染廢水中的鹼減量廢水,其CODCr值有的可達10萬mg/L以上,pH值≥12,因此必須進行預處理,把鹼回收,並投加酸降低pH值,經預處理達到一定要求後,再進入調節池,與其它的印染廢水一起進行處理。
(4)印染廢水的另一個特點是色度高,有的可高達4000倍以上。所以印染廢水處理的重要任務之一就是進行脫色處理,為此需要研究和選用高效脫色菌、高效脫色混凝劑和有利於脫色的處理工藝。
(5)印染行業中,PVA漿料和新型助劑的使用,使難生化降解的有機物在廢水中含量大量增加。特別是PVA漿料造成的CODCr含量占印染廢水總CODCr的比例相當大,而水處理用的普通微生物對這部分CODCr很難降解。因此需要研究和篩選用來降解PVA的微生物。
此外,因生產的間斷運行,故存在著水量水質的波動;對於大量使用還原染料、硫化染料、冰染料等的廢水,其化學絮凝效果相對較差。因此處理工藝要考慮這些因素,要有一定的適應水量、水質負荷變化的能力。
用於印染廢水處理的方法有物化法、生化法、化學法(多功能混凝劑處理法、高壓脈衝電解法)等,但多數是生化為主體的生化-物化組合法。

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