印染污水处理设备应用技术研究

印染污水处理设备

印染污水的水质随采用的纤维种类和加工工艺的不同而异，污染物组分差异很大。印染污水一般具有污染物浓度高、种类多、含有毒有害成分及色度高等特点。一般印染污水pH值为6~10，CODCr为400~1000mg/L，BOD5为100~400mg/L，SS为100~200mg/L，色度为100~400倍。

但当印染工艺、采用的纤维种类和加工工艺变化后，污水水质将有较大变化。近年来由于化学纤维织物的发展，仿真丝的兴起和印染后整理技术的进步，使PVA浆料、人造丝碱解物（主要是邻苯二甲酸类物质）、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染污水，其CODCr浓度也由原来的数百mg/L上升到2000~3000mg/L以上，BOD5增大到800mg/L以上，pH值达11.5~12，从而使原有的生物处理系统CODCr去除率从70%下降到50%左右，甚至更低。

印染各工序的排水情况一般是：

（1）退浆污水：水量较小，但污染物浓度高，其中含有各种浆料、浆料分解物、纤维屑、淀粉碱和各种助剂。污水呈碱性，pH值为12左右。上浆以淀粉为主的（如棉布）退浆污水，其COD、BOD值都很高，可生化性较好：上浆以*（PVA）为主的（如涤棉经纱）退浆污水，COD高而BOD低，污水可生化性较差。

（2）煮炼污水：水量大，污染物浓度高，其中含有纤维素、果酸、蜡质、油脂、碱、表面活性剂、含氮化合物等，污水呈强碱性，水温高，呈褐色。

（3）漂白污水：水量大，但污染较轻，其中含有残余的漂白剂、少量醋酸、草酸、*等。

（4）丝光污水：含碱量高，NaOH含量在3%~5%，多数印染厂通过蒸发浓缩回收NaOH，所以丝光污水一般很少排出，经过工艺多次重复使用zui终排出的污水仍呈强碱性，BOD、COD、SS均较高。

（5）染色污水：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，一般呈强碱性，色度很高，COD较BOD高得多，可生化性较差。

（6）印花污水：水量较大，除印花过程的污水外，还包括印花后的皂洗、水洗污水，污染物浓度较高，其中含有浆料、染料、助剂等，BOD、COD均较高。

（7）整理污水：水量较小，其中含有纤维屑、树脂、油剂、浆料等。

（8）碱减量污水：是涤纶仿真丝碱减量工序产生的，主要含涤纶水解物对苯二甲酸、乙二醇等，其中对苯二甲酸含量高达75%。碱减量污水不仅pH值高（一般>12），而且有机物浓度高，碱减量工序排放的污水中CODCr可高达9万mg/L，高分子有机物及部分染料很难被生物降解，此种污水属高浓度难降解有机污水。

一、 印染污水处理工程工艺

由上表可知：在处理水量相似的情况下，新型内电解铁屑过滤塔—生物接触氧化池工艺和水解酸化—UASB—SBR工艺的处理费用较低，说明传统工艺如水解酸化、接触氧化等具有处理效果好，处理费用低的优点。而相对于其它工艺主要由于在处理工艺中加入了一些如涡凹气浮、电解、活性炭等措施，使得处理费用增加，但是处理后水质有较大的改善，有利于环境的保护。

二、 印染污水处理工程

（一） 水解酸化—UASB—SBR 组合法处理印染污水

1 工艺流程

印染污水的五大特征，也是印染污水治理的五大难题。在选择治理方法〔工艺路线〕时，必须妥善解决好这五大难题。对于高浓度印染污水，则必须选择可靠的组合工艺，使其浓度降下来，达到排放标准。显然，单纯采用物化法很难满足要求，一是因为运行费用高，二是因为污泥产量大，处理困难，存在二次污染隐患。对于高色度印染污水，则必须找到好的脱色方法，并要求脱色入法简单，运行费低，用投药混凝、O3氧化、活性炭吸附、电解等方法虽然有好的脱色效果，但厂家因长期运行费用太高而无法承受（高达1～2元/m3），因而必须寻找新的方法。

对高pH印染污水，则必须用简单、经济、实用的方法，在污水进入处理系统之前将pH调整到6～9范围内。对难生物降解的印染污水，则必须采取有效措施，增加可生化性。对多变化的印染污水，则必须采用加大调节池容量（这是以往特别容易忽视的问题）的办法，保证水量、水质、色度达到相对均匀的要求，为后续工艺创造良好的进水条件，为此，我们提出了如图1所示的印染污水处理工艺流程。

2 工艺特点及运行经验

上述工艺方法我们已在绵阳和成都2家印染厂污水处理工程中实施。总结2项工程运行的经验，该方法具有以下待点：

（1）以废治废。用高浓度、高碱度（pH）的煮炼和丝光污水取代清水加碱的脱硫除尘用水，可起一举多得的作用。一方面这2股污水呈碱性，烟气呈酸性，可起酸碱中和并达脱硫目的；另一方面可以节约水资源和碱投加量。麻石除尘器本身需耗大量自来水，若脱硫则必须投加碱液。在成都、绵阳2家印染厂的运行结果表明，每天可为工厂节约清水1000M3左右，且进脱硫除尘器的污水pH为12～14，经脱硫除爱后pH降为8～10。这不仅解决了印染污水pH高的问题，而且使烟气林格曼黑度、总悬浮颗粒物（TSP）、S02皆达一级排放标准，脱硫率达70％～85％，同时使处理装置进水COD从6000—8000mg／L降为4000—6000mg／L。

（2）调节、酸化池功效明显。为解决好印染污水“多变化”的难题，调节池容量必须足够大。根据我们的工程实践，调节池调节量须达日处理水量的60％～80％，有条件达100％。本工艺采用调节池、酸化池共建，可节约占地和投资。特别是酸化池采用厌氧折流方式，经培养酸化菌，有效地克服了印染污水可生化性差的问题。经酸化处理后污水的可生化性明显提高，BOD5／COD从0.15～0.3提升到0.3～0.45。

（3）UASB脱色率及COD去除效率高。经酸化处理后的污水，由于可生化性提高，使UASB的进水水质及水量稳定，出水COD去除率达65％～80％从4000～5000mg／L降为600～l000mg／L，且产CH4气明显；特别是由于厌氧脱色菌的培养，脱色效率高达60％～80％，色度从600～800倍降至80～150倍，为保证出水达标排放起到关键作用。有印染污水需要处理的单位，也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。

（4）曝气方法*。本方法并没采用常用的鼓风曝气方式，而是采用自吸射流曝气装置，其充氧效率达1.8～2.5kg/（kw·h），且消除了鼓风机的噪声污染，大大减少了曝气头的维修工作，使用寿命长。同时，因采用了*的SBR运行工艺，COD去除率达80％以上，色度去除率达50％，进一步保证了污水的达标排放。

（5）污泥回流处理方式*。由SBR排出的剩余好氧活性污泥不是直接排放，而是返回调节酸化池，再进入UASB，经厌氧消化处理后从UASB排放。这种污泥回流处理方式可使整个系统的剩余污泥减量1／3～2／3，且经厌氧消化后污泥基本实现稳定，易脱水，不发臭，可直接作肥料使用。

（6）污泥膨胀控制方法有效。该系统在调试过程中出现的zui大问题是曝气池污泥膨胀，zui恶劣时SVI（污泥膨胀指数）达600～800，造成污泥沉降性能极差，随出水大量流失。镜检分析表明，污泥膨胀为丝状菌膨胀。其原因是曝气池进水浓度过高，池中DO（溶解氧）浓度低，N、P缺乏。适量投加尿素和磷肥，将pH调至8.0～8.5之间（这一点非常重要，一般UASB出水pH在6～7），可使丝状菌受到明显抑制。

　　表1进水、出水水质

（二） 厌氧水解工艺处理印染污水处理

印染污水由于存在着大量难生物降解的有机物质，生化性差，为改善污水的可生化性，往往需在曝气生物处理前设置厌氧水解池。通过厌氧水解处理可提高污水生化性能，减少后续处理构筑物曝气池的停留时间，从而降低工程投资。

针对印染污水的特点所设计的一种带污泥外回流的厌氧水解反应池系统，由厌氧反应池及后续沉淀池组成，厌氧反应池内设置若干搅拌器，以使污水和污泥充分接触，经过厌氧处理后的污水自流进入后续沉淀池内进行泥水分离，沉淀污泥通过回流污泥泵提升后回流至厌氧反应池，以保证厌氧池的污泥浓度，该系统由于反应池为*混合流，不存在配水均匀性的问题。在部分污水处理厂扩建工程中采用了该类型的厌氧水解反应池。

扩建工程处理的污水主要以难以生物降解的印染和化工污水为主，设计规模为240,000m3/天，设计进出水水质如表1所示。出水标准执行GB8978-1996《污水综合排放标准》中工业类一级标准。

由于污水中含有大量的难降解有机污染物，因此，采用了厌氧水解+A/A/O反应池处理工艺。厌氧水解池的设计停留时间为9.6h，污水混合采用浮筒式潜水搅拌器。搅拌器配置功率3.5W/m3污水，设计污泥回流比为50%，目前已有污水处理厂投入运行，实际进水CODCr大于设计进水水质，约在600~800mg/L。污水经厌氧水解池处理后CODCr去除率稳定在27%左右，pH值由7.2~7.8下降至7.0~8.0左右，整个处理工艺处理效果比较稳定，*达到设计要求。

带污泥外回流的厌氧水解反应池为了维持厌氧池内的污泥浓度，需增建后续沉淀池和污泥回流系统，从而增加了工程投资和运行费用。此外，由于采用污泥外回流系统，厌氧池内的污泥浓度依靠外回流污泥的浓度和污泥回流量来维持。

上流式厌氧污泥床反应器和厌氧滤池反应器因配水问题影响其在大型污水处理厂中的应用，而带污泥外回流的厌氧水解反应池，虽不存在配水均匀性的问题，但由于采用污泥外回流的形式维持池内污泥浓度，厌氧池内浓度较低，从而影响到整个处理系统的效率，因此，若能把两者的优点加以结合，一方面可解决池内污泥浓度低的问题，另一方面则无需考虑配水均匀性的问题，那么，整个系统的处理效率可大大提高。

根据上述理念所提出的带内置斜板沉淀池回转式厌氧水解池处理工艺，其系统厌氧池池型类似于卡鲁塞尔氧化沟，所不同的是用水下推进器取代表面曝气器，在反应池的直线段设置斜板沉淀池，经过沉淀后的上清液流入后续处理构筑物，污泥顺协板向下滑入池内，并在水下推进器的作用下与污水充分混合、接触。由于采用回转式池型，进入池内的原生污水很快与池内污水进行混合、稀释，因而特别适用于浓度变化大的高浓度工业污水处理。为维持厌氧池内污泥的活性，需适当排除池内的剩余污泥，剩余污泥可通过排放混合液来实现。该池型厌氧水解池已在设计规模为200,000m3/天的某大型印染污水处理厂得到应用。厌氧水解池一般采用负荷法进行设计，反应池的体积可按下式计算得出：

V=QS0/q

式中﹕Q—非随流量；

S0—进水有机物浓度；

反应器的容积负荷一般应通过试验确定，当无试验数据时，也可参照已建类似污水处理厂的运行经验和相关数据进行设计。

三、 印染污水处理设备

印染污水处理成套设备

四、印染污水处理工程设计要点

（一） 根据生产工艺、污水种类和性质确定治理方案

熟悉生产工艺是进行工程设计的前提和基础。因染色工业门类较多、染料及助剂种类多样，其治理的工艺设计不尽相同。一般而言，印染污水治理工程设计时，对生产工艺和污水来源应了解:生产工艺流程、印染织物的种类、染料及助剂的种类、生产工序中各排水节点的排水水质和水量。

1 印染污水种类

印染污水实际是一大类污水，印染种类多，情况复杂，就染料品种就有活性染料、直接染料、还原染料（士林染料）、硫化染料、冰染染料（纳夫妥染料）、分散染料、阳离子染料、酸性染料等;就染色产品又可分为棉、化纤、毛、麻、丝绸、针织等。各类污水性质有一定差别（见表1）。

2 印染污水处理技术路线

印染污水处理工艺归纳起来有三大类，即物理法、化学法、生物法，每类又分若干技术单元。混凝沉淀和气浮对硫化、分散、还原、冰染等疏水性染料污水一次性处理效果较好，COD去除率达50%-70%，色度去除70%-80%，而酸性、阳离子等可溶性染料，可在污水中加入高度分散的无机吸附剂（如澎润土等）进行吸附气浮。厌氧生物处理对直接染料、活性染料、酸性染料、阳离子染料等可溶性染料大多数在不同程度上是可降解的，同时，厌氧试验水力停留时间3d和8h结果差别不大，表明厌氧过程是在起始阶段（水解阶段）进行。

BOD5/CODcr≥0。3的可生化印染污水经好氧生物处理，均能达标排放。为解决印染污水的脱色问题，根据美国EPA对不同处理方法的脱色试验（见表2）表明:染色污水可采用物化-生化组合工艺进行脱色。为确保脱色效果，在必要时可后加化学氧化法进行脱色。

（二） 选择相应设计参数

许多印染污水治理工程达不到预期要求的主要原因在于没有掌握可靠的水质、水量资料，只凭经验估算，设施的容量或停留时间不够等原因。要掌握可靠的资料，应了解:污水排放规律，即污水、水量及水质动态;掌握污水排放的水量;掌握污水的水质。必要时应现场取样分析或测试。特定的染色污水采用某种工艺处理的可行性必须通过试验来验证。并通过试验筛选合适的药剂及各种设计参数（见表3）。

印染污水的工程设计必须要以试验为基础，如果没有试验作为确定参数的依据，设计出工程的风险性较大。因为绝大多数印染污水中所含染料种类较多、污水性质复杂、带有不确定性，很难凭经验来设计工程参数。如某印染企业工程设计时凭经验设计参数，生化停留时间定为4h，造成印染污水，特别是活性染料染色时的污水脱色效果不明显。经回顾性分析发现:生化停留时间设计过短是造成这一现象的原因。

（三） 污染治理工程优化

1 清污分流 分级处理

印染污水按其产生的工段可以分为三部分：前处理污水、染色污水、后整理污水。前处理污水含pH、COD、染料;染色污水主要污染物为：pH、COD、色度;后整理污水含：pH、COD。由此可以看出，印染污水可以分别处理，特别是后整理污水，其污水可以进入生化工段处理，可以节约处理运行费用。如污水中含有重金属、硫化物等对微生物有毒性作用的物质时，为了减轻后续处理生化工段的毒性，应先采用前处理以减轻对微生物的毒性。因此，硫化染料在处理前进行曝气或沉淀脱硫是*必要的。

2 优化处理单元的次序

为了节省运行成本、减少药剂费用等，应根据污水的性质，确定处理单元次序。如:污水中含磷浓度高，为避免磷酸盐对生化的负面影响，采用化后气浮;污水中pH值较高，采用先气浮后生化;染色污水常采用酸性絮凝、化学氧化作为预处理，酸性絮凝去除高分子物质，化学氧化去除低分子物质;当污水中硫化染料多时，先氧化部分还原物质再絮凝;当污水中含分散、硫化、冰染染料时先絮凝等。

3 强氧化深度处理

对普通方法难以脱色的活性艳红等污水，可采用光化学氧化、臭氧氧化、光化学催化氧化等强氧化法进行强制脱色。其中臭氧氧化是一种很好的脱色方法，但对其染色污水TOC去除率较低，可将其作为生化的前置工段进行污水治理。光化学氧化、非均相光化学催化氧化对TOC去除较明显，如污水排放对TOC亦有要求时，亦可采用UV/O3或者UV/O3/Fe2+组合工艺，或均相光化学催化氧化法作为后接工段进行处理。

4 推行清洁生产、实行污染源全过程控制

目前，印染行业清洁生产主要有四个方面:*，前处理工段的退浆新工艺，如原涤棉混纺物上的浆料一般都以PVA（*）为主体，废液中污染物含量较高，且PVA难以生化降解，上海纺织科研院研制的酸化木薯淀粉浆，即GZ-Z组合浆，具有操作方便、成本低、污水污染物少的特点;第二，染色工艺改革，如毛皮媒染时，改变媒染工艺，媒染液可多次重复利用;第三，染料种类的优化，如使用活性染料较多的棉印染行业采用新型双活性基团（一氯均三嗪和乙烯砜基团）代替普通活性染料，提高染料上染率，减少污水中染料残留量;第四，冲洗、漂洗水循环利用，提高水资源的综合利用率。通过清洁生产工艺，可减轻设施的处理负荷，对节约投资及运行成本很有效。

（四）方案设计原则

1可行性原则。在工程设计中，在确保工艺可行的同时，兼顾经济上许可的能力（总投资费用省、运行费用低等），考虑工艺上的可行性与经济上的可行性协调统一。

2可靠性原则。通过对印染行业目前污水处理情况的调研，结合多年从事污水处理的经验，同时借鉴目前印染污水处理的成功个例，并与当前*的污水处理设备相融合，制定合理、成熟、可靠的污水处理工艺，确保污水处理系统能长期、稳定、可靠地运行。

3*性原则，采用当前污水处理的*工艺和设备。

4操作管理方便，技术简单实用，提高操作管理水平，实现科学现代化的管理。

5避免二次污染，在治理污水的同时，避免污泥和噪音产生二次污染。