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環保要聞

印染廢水初級回用及深度回用淺析

發布時間:2019/5/20 9:30:02來源:杭州恒暢環保科技有限公司閱讀量:



摘要:簡述印染廢水的組成和特性,以及印染廢水回用的水質要求,明確回用處理技術路線選擇原則,總結了印染廢水處理技術及展望,為印染企業實現廢水穩定達標和合理回用提供技術選擇基礎。

 

關鍵詞:印染廢水  初級回用  深度回用  臭氧催化氧化  COP  膜  零排放

 

1.前言

近十年來國家和地方政府不斷出臺多個政策和規范提高印染廢水的排放水質標準和循環利用率,如《印染行業準入條件(2010年修訂版)》,《紡織染整工業水污染物排放標準(GB 4287-2012)》,《浙江省印染行業淘汰落后整治提升方案》(浙環發〔2012〕60號)等,其中規定紡織品生產單位水耗和生產用水循環利用率都作出了明確規定。

如何治理印染企業廢水,如何實現穩定達標,如何提高水循環利用率已成為實現印染行業的可持續發展和提高企業競爭力,使企業從低端走向高端的重要保證。本文從回用的不同角度,分析在滿足生產需求和較低制水成本情況下,提高企業廢水回用率,降低單位產品成本。

2.印染廢水特點和組成

2.1印染廢水特點

印染廢水組成較為復雜,產品和生產工藝的差異化會導致水質的差異性較大。印染廢水還具有水量大、水質多變、有機物含量高、色度高、堿度高、可生化性差、含鹽量高等特點,屬于較難處理的廢水。

2.2印染廢水組成

表1 印染廢水組成

工序

廢水

種類

廢水水質情況

主要污染物

特征

前處理

堿減量廢水

對苯二甲酸、乙二醇等

對苯二甲酸含量高達75%。堿減量廢水不僅pH值高(一般>12),而且有機物濃度高(CODCr可高達數萬mg/L

退漿

退漿

廢水

各種漿料及漿料分解物、纖維屑、淀粉、堿、各種助劑

水量少、呈堿性、略帶黃色,BODCODSS通常可達數千至數萬mg/L,總固體含量高,以淀粉為漿料,BOD5/CODcr值為0.3~0.5;以PVA為漿料BOD5/CODCr值為0.1左右

煮煉

 

煮煉

廢水

纖維素、果酸、蠟質、油脂、堿、表面活性劑,含氮化合物

水量大,呈現強堿性,含堿濃度約為0.3%,水溫高,深褐色,污染物濃度高,BODCOD很高,通常為幾千至幾萬毫克/

漂白

漂白

廢水

漂白劑,少量醋酸、草酸、硫代硫酸鈉

水量大,污染輕,BOD大約為200mg/L左右。

絲光

絲光

廢水

堿、纖維屑、BODCODSS

NaOH3%5%,一般通過多效蒸發濃縮后回收,故排出量很少,但經多次重復使用后,排出的絲光廢水pH仍在1213BODCODSS均較高。

染色

染色

廢水

殘余染料、助劑、漿料、表面活性劑

水量較大,pH>10,色深,COD值高,一般為300~700mg/LBOD值較低,BOD5/COD小于0.2SS

印花

印花

廢水

漿料、染料、助劑、總氮

強堿性、濃度很高,COD遠高于BOD5,可生化性差,總氮含量高

皂液

廢水

漿料、BOD5 CODCrLAS、石油類、總氮

水量不大、濃度高、含鹽量高

整理

整理

廢水

殘余整理劑等

水量較小,對整個印染廢水的水質影響不大

3.回用水水質要求

在染色工序中,水質的優劣直接影響產品的質量以及染料和助劑的消耗量,通常對紡織品染色品質要求越高,對水質的要求也越高。只有根據生產實際,回用水水質各項指標都控制在生產水質指標允許范圍內,才真正意義上做到水的最大回用和有效回用。

目前國家還沒有出臺統一的印染廢水回用水質指標,但可參考《紡織染整工業廢水治理工程技術規范(HJ 471-2009)》中7.2設計原則(見表2),結合各企業自身實際需要選取合適的回用水水質指標。

表2  回用水用途和水質要求

7.2.1

回用水的回用應以本廠為主,廠外區域為輔

7.2.2

回用水用作廠區沖洗地面、沖廁、沖洗車輛、綠化、建筑施工等時,其水質應符合GB/T 18920CJ 25.1的規定

7.2.3

回用水用于工藝用水時,可以直接使用,也可以摻一定比例新鮮水使用,使用前應先進行實驗,保證色牢度等質量指標滿足要求時,才能正式回用

7.2.4

回用水用作漂洗生產用水時,其水質應符合漂洗生產用水水質要求。生產企業無特殊要求時,可參照:色度(稀釋倍數)≤25CODCr≤50mg/L,總硬度(CaCO3)≤450 mg/L,透明度≥30cmpH 6.09.0SS≤30 mg/L,電導率≤1500mg/L,鐵為0.20.3 mg/L,錳≤0.2 mg/L

7.2.5

回用水作為染色生產用水時,其水質應符合染色生產用水水質要求。生產企業無特殊要求時,可參照:色度(稀釋倍數)≤10,總硬度(CaCO3)≤150 mg/L,透明度≥30cmpH 6.58.5SS≤30 mg/LSS≤10mg/L,鐵≤0.1mg/L

7.2.6

回用水不宜用于退漿、煮練、染色和漂洗等工序的最后一道漂洗

7.2.7

回用水同時作多種用途時,其水質應按最高水質標準確定。個別水量較小、水質要求更高的用水,宜單獨進行深度處理,以達到用水要求。

廢水處理回用于生產是否可行,要依據其對產品的質量是否產生影響來判斷。表征這些影響的參數(或者說影響因素)主要有色度、懸浮物以及無機鹽濃度等。其中色度是較為重要的參數,色度高會直接影響織物的顏色,從而降低色牢度,影響產品品質;懸浮物過高,直接降低分散染料的上染率和增加消耗量,增加單位產品成本;無機鹽濃度必須控制在一定范圍內,過高會影響染布的勻染性,Cl- 過多會直接影響一些活性染料勻染性和色牢度,且易使染布褪色。因此,企業要做好中水回用,也要根據自身生產要求來確定適用于自身的回用水水質指標及標準。

4.初級回用和深度回用定義

4.1達標排放

   印染廢水經過處理后,達到國家相關部門規定的納管或直接排入環境水體的相關標準的全部指標要求的水體。

4.2初級回用

   印染廢水經過處理后,未經過除鹽設施處理,直接進行回用,即定義為初級回用。該部分水體水質指標達到企業內部用水點的基本要求,但不一定達到國家規定的間接或直接排放標準的全部指標要求。一般用于對水體含鹽量(電導率)要求不高的生產工藝段,如染色后的洗布用水(最后一道除外),或是用于沖洗設備、地面及道路澆灑等雜用水。

4.3深度回用

  印染廢水經過預處理后,再進行除鹽設施處理后的產水和除鹽再生水或濃水經過蒸發器后的冷凝水再處理產水,回用到用水點的水體。該部分水體水質指標達到用水點的基本要求,但不一定達到國家規定的間接或直接排放標準的全部指標要求。一般用于對水質要求較高(特別是對含鹽量)的生產工藝段,替代新鮮用水。

5.回用的技術路線和方式選擇原則

5.1 技術路線選擇原則

5.1.1初級回用無機鹽的積累

在印染過程中通常會加入大量的無機鹽類物質,如氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、多聚磷酸鈉、氯化鈉、硫酸鈉、亞硫酸鈉、連二硫酸鈉等。由于初級回用處理設施并不去除無機鹽,此時一味提高初級回用率,無機鹽的循環積累會影響產品質量和廢水生化處理單元。有研究表明,一般化纖坯布染色漂洗用水的電導率超過5000μS/cm,即含鹽量約大于2500 mg/L時,鹽容易在織物上產生斑跡,影響產品的質量,棉織物染色漂洗用水對電導率要求相對較高,一般建議不超過600μS/cm。且含鹽量過高,造成鹽的濃度升高會對廢水生化處理單元產生破環性影響,一般建議不超過10000μS/cm。因此,我們須考慮不增加廢水處理系統含鹽量原則下選擇初級回用的技術路線。

5.1.2 初級回用后有機物的積累

因為初級回用水中總會殘存有機污染物,這些有機污染物通過回用從而轉移到生產中,隨著循環次數的增加,勢必就會造成有機污染物的積累,積累到一定程度就會對整個廢水處理系統產生影響。因此,我們須考慮避免或延緩系統中有機物積累的原則下選擇初級回用的技術路線。

5.1.3 深度回用后濃水排放

    深度回用處理后,在得到大量深度回用水(較高品質)的同時,也產生包含大量的含鹽和有機物的濃縮液(濃水或再生液),而這些濃縮液若進入前端廢水生化處理單元,對生化處理單元有及其不利的影響;若對這些濃縮液進行單獨再處理,此時設施運行費用高,維護工作量大,整體性價比不高。因此,我們須考慮避免濃縮液再處理而可以直接納管的原則下選擇回用的技術路線。

5.1.4 零排放處理后污染鹽的出路

一般廢水零排放處理后,不但須花費大量能源且結晶殘留大量的雜鹽。而這些雜鹽具有極強的可溶性,其穩定性和固化性較差,可隨著淋雨滲出,進而造成二次污染。雜鹽產量大,占地面積大,目前很少有現成的危費處理中心可以接收這數量雜鹽。目前這些雜鹽作為危險固體廢棄物的處理成本為3000元/噸左右。由于作為危廢處理成本太高,有些企業將雜鹽堆積或填埋,天長日久勢必對土壤、地下水及環境造成重大影響;有些企業則將混鹽交給一些不法人員進行處置,而不法人員有的將雜鹽摻進其他工業產品造假使用,有的甚至將廢鹽加工成食用鹽,最終將造成嚴重的環境問題與社會問題。因此,我們在選擇零排放處理工藝時,須考慮濃縮液不結晶(節省能源)條件下進行回用至生產的原則。

5.2 回用方式選擇原則

    企業在選擇回用方式時,應考慮追求最大的回用價值,結合生產實際需要,選擇適合自身實際的初級回用和深度回用比例。

①對于沖洗地面、沖廁、沖洗車輛、綠化、建筑施工等雜用水,可采用初級回用水。

②對于一些品質要求不高的產品洗布水可采用初級回用。

③對于前處理、染色、最后一道漂洗水或產品品質要求較高的工藝用水須采用深度回用。

④對于有些企業可采用初級回用水與新鮮水混合后用于生產。

每個企業有各自生產特點,對生產廢水進行回用時,我們須考慮生產實際,不能一味的追求高品質,高回用率,在選擇回用方式時須遵循“因地制宜,適量回用”原則。

6.印染廢水處理技術總結與展望

6.1印染廢水處理技術總結

6.1.1降溫

印染生產過程中需要加熱,其排放的廢水具有高溫特性,染色廢水溫度一般在60~90℃,綜合廢水溫度一般在35~70℃,為能使后續處理設施發揮應有的處理效率,一般需要通過降溫設施將水溫控制在35℃以下(最高允許38℃),否則加藥混凝效果和生化處理效率將受到很大不利影響。降溫設施見表3。

表3  降溫設施

序號

設施

形式

優點

缺點

1

冷卻塔

開放式(圓形/方形)

造價低,操作管理方便

水霧外泄較多,影響環境

密閉式

全封閉無外泄

造價高,操作管理較復雜

2

熱交換器

管式/臥式

造價低,管理方便

易堵塞,會導致廠內高溫水過多,冷卻降溫水短缺

片式

占地小,換熱效率高

易結垢,易堵塞,會導致廠內高溫水過多,冷卻降溫水短缺

6.1.2前物化

    印染廢水中含有大量不可(難)生物降解的固體,需要通過物化方法去除,以減輕后續生化處理的負荷,提高生化處理效率。

常用前物化處理方法主要有:①格柵過濾;②加藥混凝沉淀;③加藥混凝氣浮,見表4。

表4 前物化處理設施

序號

設施

作用

優點

缺點

1

格柵過濾

去除大塊懸浮物

攔截率較高,操作可無人值守

容易散發臭味,須定期清理

2

加藥混凝沉淀

去除比重較大可沉降的小顆粒懸浮物

操作管理簡單,能耗低

占地較大,對比重較小的如膠體類物質去除率低,出水SS較高,污泥含水率較大

3

加藥混凝氣浮

去除比重較小可浮除的小顆粒懸浮物

占地小,藥耗較低,出水SS低,浮渣含水率較低,可去除油類

能耗較大,操作管理要求較高

加藥混凝沉淀法和加藥混凝氣浮如何選擇主要視企業排放廢水和實際情況而定,但無論選擇哪種工藝,藥劑選擇和投加量才是關鍵。藥劑選擇須根據實際的去除效果,污泥產量和性價比來確定。據研究表明,水中微生物對鋁離子耐受極限為15mg/L,一般建議前物化少用鋁鹽。染色對象(坯布等)含油較多的企業前物化建議采用氣浮除油,避免后續生化收到不利影響。若是須進行膜處理后深度回用的一般建議少用石灰調整pH。

6.1.3生化

生化法是利用微生物的代謝作用來分解廢水中的有機物,即利用微生物酶來氧化或還原染料分子,破壞其不飽和鍵及發色基團,從而達到處理目的的一種印染廢水處理方法。盡管印染廢水的可生化性(BOD5/CODCr)差,含有有毒有害物質,但印染廢水也屬于較高濃度的有機廢水,我們仍可通過優勢菌種的選育,在適宜的環境中凈化印染廢水。由于生化法操作簡單,運行費用低,無二次污染的優點,在印染廢水的處理中得到了廣泛的應用。生物法的缺點在于微生物對營養物質、溫度等條件有一定的要求,傳統的生物法難以適應印染廢水水質波動大、染料種類多、毒性高的特點;同時還存在占地面積大、一次性投入大、對色度和CODCr去除率低,出現故障(沖擊或污泥膨脹)恢復時間較長等缺點。

生物法處理印染廢水的脫色率和去除率不高(一般不適宜單獨應用),可作為預處理或深度處理。80年代以來,隨著紡織業的發展,隨著新工藝及新技術的引入,新型染料和助劑等難降解有機物進入印染廢水,使得廢水的可生化性有所下降,廢水水質復雜,色度高,傳統的處理工藝已經難以適應印染廢水的處理,因此,近些年來國內外對傳統工藝的改進工作投入了極大的熱情并展開了廣泛深入的研究,取得了很多成果,如好氧法有吸附一生物降解(AB)法、厭氧折流板反應器(ABR)法、LINED法、氧化溝法、生物接觸氧化法、射流曝氣法、SBR法及其變型、曝氣生物濾池(BAF)法等;厭氧法有升流式厭氧污泥床反應器(UASB)法、厭氧生物濾池(AF)法、厭氧折流板反應器(ABR)法等。

以上各種工藝各有其優點和不足之處,企業具體使用哪一種工藝或工藝組合需要根據企業廢水處理要求和實際情況來確定。

6.1.4后物化

    印染企業的生產一般為連續性生產,生化處理系統較為脆弱,為實現企業廢水穩定達標和回用水處理系統的穩定性;前物化采用鐵鹽作為混凝劑的,一般生化出水總鐵濃度較高,投加少量的PAC和PAM可絮凝細小的氫氧化鐵,再通過過濾去除,因此建議設置后物化處理設施。

常用后物化處理方法主要有:①加藥混凝沉淀;②加藥混凝氣浮;③砂過濾;④吸附法;⑤高級氧化法,見表5。

表5 后物化處理設施

序號

設施

作用

優點

缺點

1

加藥混凝沉淀

去除比重較大可沉降的小顆粒懸浮物

操作管理簡單,能耗低

占地較大,對比重較小的如膠體類物質去除率低,出水SS較高,污泥含水率較大

2

加藥混凝氣浮

去除比重較小可浮除的小顆粒懸浮物

占地小,藥耗較低,出水SS低,可去除部分膠體類物質,浮渣含水率較低

能耗較大,操作管理要求較高

3

砂過濾

去除細小顆粒懸浮物

出水SS

對膠體和可溶性有機物無效果,自耗水量較大

4

吸附法

去除細小顆粒懸浮物和吸附可溶性有機物

出水SS低,可去除部分可溶性有機物

對不溶性污染物效果不大,吸附飽和后吸附材料為危險固廢處理成本高

5

高級氧化法

芬頓法

氧化還原性物質,如COD、苯胺、色度等

投資少,反應條件溫和,設備簡單,適用范圍廣

占地大,需配合混凝沉淀,氧化程度低,腐蝕性高,成本高,污泥量大,操作管理復雜,引入大量無機鹽

濕式氧化法

適用范圍廣,處理效率高,極少有二次污染,氧化速率快,可回收能量及有用物料

須高溫、高壓,存在安全隱患,

投資大,中間產物可能有毒,操作管理復雜

臭氧氧化法

可脫色除味,提高廢水可生化性

直接降解效率低,須與其它工藝聯合使用,會產生污泥

COP

投資少,周期短,效率高,操作簡單,運行費用低,出水水質穩定,無污泥,無二次污染

進水水質要求較高

6.1.5 除鹽設施

印染生產過程中會投加各種染化料助劑,如氯化鈉、硫酸鈉等,廢水處理后如需進行回用,我們須設置除鹽設施,首先實現水體含鹽量的恒定,避免無機鹽積累導致系統崩壞;其次是擴大回用水使用面,進一步減少新鮮水使用量。

膜分離是除鹽的常用有效的技術手段,通過對廢水中的污染物的分離、濃縮、回收而達到水回用的目的。膜處理過程簡單,操作方便,可從廢水中回收有用的鹽類或部分染料,使之循環使用,膜處理的產水可直接回用,減少了新鮮水使用量和廢水排放量。

膜分離技術雖然具有如此多的優點,但也存在著尚待解決的問題,如膜污染、膜通量、膜清洗以及膜材質的抗酸堿、耐腐蝕性等問題,因此,可以通過例如預過濾系統,定期清洗膜上的污垢以及選用合適類型的膜系統來降低膜的運行成本。現在膜處理技術主要有超濾膜(UF、MBR、MCR等),納濾膜(NF)、反滲透膜(RO)、正滲透膜(FO)和電滲析膜(EDI)等。

當前關于膜分離技術的研究主要集中在其與其他處理技術的結合方面,形成了廢水深度處理及回收利用極有前途的物理化學處理新技術。

6.2印染廢水處理技術展望

6.2.1 廢水處理觀念改變

企業應打破末端深度治理回用的舊觀念,從源頭預防入手,在企業全面開展清潔生產和節能減排工作,并對企業水系統進行綜合治理,不斷優化廢水處理及回用方案。源頭規劃治理包括生產工藝改進、環保設備的選型、綠色染化藥劑的篩選、殘漿殘液的集中處理、冷凝水就地回用,鍋爐脫硫除塵用水,使生產廢水排放量縮少,廢水處理難度下降。

6.2.2 印染廢水獨特性

每家印染企業有其獨特性,廢水重現性差(相同產品相同工藝路線,廢水性質亦不盡相同),很難找到一條具有普適性的廢水處理工藝技術路線。企業應結合自身生產特點和實際情況,達標排放、初級回用和深度回用相結合,本著“務實治理、適度回用”的原則,切實地走自己的廢水之路。

6.2.3適合自身的才是最好的

隨著廢水治理技術發展,大量新型廢水處理工藝出現,印染企業應選擇適合自身實際的廢水處理工藝路線,而不是一味地追求高端技術和大規模的深度回用。

6.2.4 技術組合優勢

膜組件的技術進步和膜材料成本的下降,膜分離技術日漸成為印染廢水深度處理的重要方法。不同的膜分離技術相結合或者膜分離技術與其它技術(如高級氧化技術、電化學法、生化法等)相結合,是印染廢水深度處理的一個研究方向。杭州恒暢環保采用COP(臭氧催化氧化)技術與用超濾/反滲透雙膜系統結合深度處理印染廢水,結果表明采用超濾和反滲透雙膜技術處理實際印染廢水,系統產水率可達78%以上,其出水能回用于所有印染工序,且膜系統使用壽命較常規的超濾/反滲透雙膜系統長1倍,使用成本減低約30%。

7 結論和建議

7.1 實現企業液相“零排放”和“水封閉循環”的是印染企業廢水治理的終極目標,增加印染廢水回用不僅可以減少企業的排污費用,還可以減少新鮮用水量,為企業帶來可觀的經濟效益和社會效益。

7.2自足企業自身,綜合考慮經濟與技術平衡,根據企業實際染色生產的用水水質需求來確定廢水初級回用和深度回用的處理工藝及比例。回用處理工藝要操作方便,投資合理、運行成本低,無二次污染,回用的同時實現穩定達標排放。

7.3在初級回用時,應注意水體系統中有機污染物和無機鹽分的累情況,掌握其規律,從而指導回用實踐及時調整初級回用水量。

7.4原水水質是回用處理技術路線選擇的基礎,為了提高企業廢水回用效率,印染企業需要注意盡量保持廠內產品的相對穩定和染化料助劑的相對穩定。在實施回用處理工程時,須根據環保要求和企業實際選擇適合自身的回用技術路線,即合理安排初級回用和深度回用的比例或“零排放工程”。

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