不同印染废水的治理技术

   一、棉印染产品废水治理
    棉印染产品废水的治理与其他纺织印染产品废水治理相比较，治理时间较早，治理规模也较大。由于棉印染废水整体属于有机性废水，而且具有城市污水、生活污水的某些特性，但其废水的可生物降解性较差，并且印染废水还具有某些特殊颜色。
    20世纪70年代中期，印染废水治理采用较多的技术为生物治理技术和活性污泥法，其后又陆续开发出了不同结构池型(圆形池、方形池)，不同工艺形式(合建式、分建式)的多种活性污泥法处理型式。70年代末至80年代初，引进当时国外先进环保治理技术并结合我国具体情况，开发出生物膜法的生物接触氧化法、塔式生物滤池等型式。其后，生物接触氧化法获得较快的发展和应用。随着这种方法的采用，软性填料、半软性填料也研制成功并获得应用。自80年代中后期这种型式很快得到推广，并且在棉印染行业逐步取代了表面加速曝气型式。
    但是，随着棉印染产品中化学纤维的数量的不断增加，废水的可生物降解性能逐渐变差，使原有的生物处理系统去除能力有所降低。为了满足达标排放要求，随后又采用在生物化学处理方法之后再串接化学处理的方式，来满足达标排放的要求。化学处理中以化学投药法为主，主要采用混凝沉淀和混凝气浮的型式。实践中采用最多的为混凝沉淀池型式，这种方法运行管理较简单。采用生化与物化联合治理工艺，可以充分发挥生物处理法去除大部分有机污染物的能力，而其剩余的有机污染物和色度则由化学处理法承担，这样可以减少药剂投加量，使处理成本降低。实践证明，这是适合当前我国棉印染废水的经济合理的治理方式。
    80年代末，由于棉混纺织物数量的增加，在棉机织产品印染废水中，存在一定数量的化学浆料(聚乙烯醇等)难生物降解物质，因此单纯采用好氧生物处理工艺难以将其氧化分解，不能满足达标排放要求。
为了解决达标排放问题，纺织工业在“七五”期间又开发出厌氧-好氧的低能耗的生物治理工艺。其中的厌氧法主要是利用厌氧过程的产酸阶段，即水解酸化阶段。为了加快其处理过程应投加经过培养的菌种，使难以降解的大分子量有机污染物质变成较易降解的小分子量有机污染物。对染料和表面活性剂都有较为明显的破坏和降解作用，为后面的好氧生物处理提供较为有利条件，使废水处理系统得以正常进行，减少后面化学处理单元的负担。在此期间为了提高生物处理单元的去除率，也实验研究了投加优势菌种，提高去除率的问题。但是，由于棉印染废水量相对较大，长期运行菌种优势难以保证，所以，正常运行中很少采用投加优势菌种的办法。
实践证明，对印染废水采用以生物处理为主，物理处理与化学处理相结合的综合治理路线是当前稳定达标排放的治理路线。
    （一）棉机织产品印染废水治理
1．废水治理流程：在各类印染废水中，棉印染废水治理流程较为复杂。一是棉花纤维本身所含杂质，二是混纺产品中有较大量的化学纤维，也使废水水质发生变化，可生物降解性能变差，增加了其处理难度，其典型治理流程如图5-1所示。
                                                                 排放
印染废水→格栅→调节池→厌氧水解池→                   → 沉淀池 —→
                                                               
大  —→ 污泥浓缩池→污泥脱水→处置→ 排放

                         图5-1  棉机织产品废水治理典型流程
     2．主要工艺参数：
① 格栅：流程中格栅一般设置两道，通常一道为固定式栅条式格栅，一道为自动回转式格栅。
② 调节池：调节池一般均设有预曝气，气水比为3～5：1，预曝气一方面为防止沉淀进行搅拌，另外兼有去除部分有机污染物作用。调节池调节时间一般为T=6～8h，其COD去除率平均为8%左右。
    ③ 厌氧水解酸化池：根据废水中污染物状况，停留时间T=4～10h，COD去除率一般为15%～30%，色度去除率可达40%～ 70%。对泡沫的消除也有明显的效果。
    ④ 生物接触氧化池：生物接触氧化法实质上是生物膜法与活性污泥法的混合型式。国外又称为浸没式生物滤池法。由于在池中放置一定数量的、而且具有一定孔隙率和比表面积的填料，为微生物的生长提供了栖息场所，具有明显的生物膜法特点。同时它又采用了活性污泥法的曝气方式，并在池体中和填料间也具有一定数量的活性污泥，因此它又具有活性污泥特点。由于它采用鼓风曝气型式，不受池体表面产生的泡沫影响，不产生污泥膨胀，有机负荷高，占地少，流程中生物接触氧化法、活性污泥法均采用鼓风曝气方式。
    生物接触氧化池停留时间一般为T=5～7h，COD去除率约为 55%～60%，色度去除率约为50%，气水比一般为(20～25)﹕1。生物接触氧化池通常设计为二段，二段池容积可以相同，也可以第一段比第二段池容大。第一段气水比为(25～28)：1，第二段为(15～18)：1。
    ⑤ 活性污泥池：活性污泥法中曝气池的停留时间通常为T=9～12h，COD去除率约为60%～70%，色度去除率约为50%左右。
    ⑥ 沉淀池：沉淀时间通常采用T=1.5～2h。目前，沉淀池主要采用竖流沉淀池型式，对较大处理水量，多采用辐流式沉淀池型式。斜管(板)沉淀池由于排泥不畅且容易积泥，使污泥反硝化引起污泥上浮，目前在印染废水治理中已很少采用。沉淀污泥通常采用重力或机械排泥方法排入浓缩池，然后进行机械脱水或污泥干化。在厌氧水解池运行初，为了提高池中污泥含量，也采用部分沉淀池污泥回流方法。
    ⑦ 混凝沉淀池和混凝气浮池：混凝沉淀或混凝气浮工艺，都采用化学投药方法。投药品种多为无机聚合铝或无机与有机聚合物，其产生的污泥也排入污泥浓缩池与生物污泥一并处理。其COD去除率约为40%～55%，色度去除率约40%～60%。混凝沉淀池或混疑气浮池中投加的药剂采用水力混合或机械搅拌。当好氧生物处理后沉淀池出水略高于排放标准时，亦可在沉淀池前投药，利用水力搅拌。
    ⑧ 化学氧化池：化学氧化法主要以去除色度和剩余有机污染物为主，其脱色效果优于混凝沉淀或混凝气浮工艺，其中光化学氧化法或电化学氧化法具有一定的高新技术含量，目前已在工程中获得应用。
    当废水pH值较高时，在调节池前应考虑加酸中和措施。但是当企业设有三效蒸发丝光淡碱回收装置并严格控制生产过程中碱用量时，印染废水pH值为9.0～9.5左右，一般可不需考虑中和装置。
    在流程中，根据各地排放标准要求不同和处理后水质状况不同，又提出了不同的排放部位。可在沉淀池后排放，也可在混凝沉淀池后排放。
    （二）棉针织产品印染废水治理：
1．废水治理流程：棉针织印染废水中，由于纤维织造时经纱不需上浆工艺，其废水中不含浆料成分，因此废水中有机污染物含量低于棉机织印染废水，其治理流程相对较短，有关设计参数也较低。治理典型工艺流程如图5—2所示。

废水→格栅→调节池→                    →沉淀池—               →排放                                                        

排放
图5—2  棉针织产品废水治理典型流程
2．主要工艺参数：
① 格栅：流程中格栅要求与棉机织废水处理相同。
    ② 调节池：流程中调节停留时间T=6～8h，COD去除率平均约8%。通常也采用曝气形式进行搅拌，防止其沉淀及保证其去除率。
    ③ 生物接触氧化池：停留时间T=4～6h，COD去除率55%～ 60%，色度去除率50%，气水比15～20：1。其中的生物接触氧化池可采用一段法或二段法。
    ④ 活性污泥池：停留时间T=8～10h，COD去除率60%～70%，色度去除率50%。
    ⑤ 沉淀池：沉淀时间通常为T=1.5～2h。
    末端的混凝沉淀池或混凝气浮池，其COD去除率为30%～ 55%，色度去除率40%～60%。
    根据废水水质情况可适当调整上述有关参数，亦可选用棉机织产品废水治理典型流程，但有关参数需作相应调整。
    近些年来间歇式活性污泥法、SBR法及其变形的CASS法、 DAT-IAT法等在印染废水治理中也有应用。由于其运行中有兼氧条件，可以不需设厌氧水解酸化池。因为应用该方法企业较少，有关参数还需不断分析总结。
二、 毛纺产品印染废水治理
（一）洗毛废水的治理
    毛纺织产品主要是由羊毛纤维加工成的纯毛纺织产品或羊毛纤维与化学纤维按不同比例加工而成的毛混纺织产品。一般毛纺织产品中羊毛占较大的比例，而化学纤维所占比例较小。
羊毛是天然的动物性蛋白质纤维，从羊身上取下的天然原毛中除主要为羊毛纤维外，还含有羊汗、羊毛脂及固体杂物等杂质。为了使纤维具有可纺性及染色均匀，必须将原毛中羊毛纤维以外的物质全部除去。洗毛过程中以水为媒体，另外还需投加一定量的纯碱、洗涤剂等表面活性剂，通过洗毛联合机的机械洗涤作用和各种洗涤物质的物理化学作用，从而达到洗净羊毛的目的。
洗毛加工的不同槽体产生不同浓度的洗毛废水，其中第一槽洗毛废水含泥沙等悬浮颗粒较多，第二、第三槽主要含有一定量的羊毛脂等物质需进行回收，而第四、第五槽废水主要作为逆流洗涤补充水用。排放的洗毛废水中仍含有一定量固体杂物(主要为砂、土等)及羊毛脂、羊汗等有机物，其废水中有机污染物含量高，其COD、 BOD5值均达10g／L以上，属于可生物降解性较好的有机性废水。这种废水单独处理时，治理流程较长，主要采用完全厌氧处理工艺或兼氧工艺，去除相当量有机污染物后，再进行好氧生物处理。为了实现达标排放，可能还需进行混凝沉淀或混凝气浮等化学处理工艺。我国也有部分毛纺织企业设有洗毛车间，洗毛废水经过提取羊毛脂和厌氧处理后，再与企业生产过程中排放的染色废水混合进行好氧处理。其后是否还需进行化学投药处理实现达标排放，应根据洗毛废水与染色废水比例而定。如染色废水量较大，有机污染物含量较低，可能不需再进行化学投药处理。这是经济合理的方法。因为洗毛废水量远小于印染废水量，而且由于经适度处理的洗毛废水加入后可以改善混合废水的可生物降解性能，提高治理系统的治理效果。为了去除洗毛过程残留的草刺等植物杂质，需加酸使其炭化。洗净毛经炭化排放的废水呈弱酸性，有机物含量较低。这种废水与提取羊毛脂后的洗毛废水混合，可明显降低洗毛废水浓度，处理工艺的有机负荷降低，有利于处理工艺的达标排放。
    从洗毛废水中提取的羊毛脂为粗制羊毛脂，其含有一定量的水分和杂质，经过精细加工后，可获得高附加值的精制羊毛脂。精制羊毛脂是高级润滑油和高级化妆品的主要原料。
1．废水治理的流程：洗毛废水是指经提取羊毛脂后二槽、三槽废水和一槽的浸洗废水的混合废水，典型治理流程如图5-3所示。
                                                  沼气
洗毛废水→沉砂池→格栅→调节池→气浮池→厌氧池→水解酸化池→                →沉淀池→排放
图5-3  洗毛废水治理典型流程
2．主要工艺参数：
① 沉砂池：停留时间T=1.5～2.0h。
② 格栅：设置三道，一道为粗格栅，一道为自动固液分离机，最后一道为过滤筛板。
③ 调节池：调节时间T=8～10h，增加了预曝气后其COD去除率为 30%左右。
④ 气浮池：主要去除废水中残存的羊毛脂等，投药后COD去除率40%～60%。
⑤ 厌氧池：采用UASB型式或固定膜厌氧反应器，当保持中温厌氧条件时，废水停留时间T=8～12h，COD去除率可达75%～ 85%。而在常温条件下，其去除率会降低，此时应适当增加废水停留时间。当洗毛废水量较大时，产生的沼气可以收集利用，否则将采取高空排放。
    ⑥ 水解酸化池：实际上是在微氧情况下，主要以继续厌氧水解酸化为主，停留时间T=4～6h，其COD去除率为20%左右。
    ⑦ 活性污泥池或生物接触氧化池：停留时间一般为T=10～12h, COD去除率一般为50%～60%。
    当企业没有洗毛车间和染色车间时，洗毛车间废水采用厌氧处理，可采用上述有关参数。但是，当洗毛废水厌氧处理后与染色废水混合再处理时，上述有关参数应进行修改。
    由于洗毛废水为高浓度有机性废水，其排放标准不执行 GB4287-92纺织染整工业水污染物排放标准，而执行 GB 3544--92造纸工业水污染物排放标准。
    （二）毛纺织产品染色废水治理
    毛纺产品分为毛粗纺产品(毛呢、毛毯等厚型织物)、毛精纺产品(毛料等薄型织物)和绒线产品。
    毛纺织产品废水主要指毛粗纺织产品、毛精纺织产品及绒线产品在染色过程中产生的各种废水的总称。它包括染色残液、漂洗水、洗呢水，缩绒水等。其中染色残液和初次漂洗水中含有部分剩余染料及大部分或全部染色助剂，而其余各类废水含污染物浓度较低。毛纺织产品废水处理，就是治理这几种废水的混合废水。毛粗纺产品排放废水中有机污染物浓度及色度均高于毛精纺产品废水相应指标。而绒线产品排放废水介于上述两者之间。
    毛纺织产品生产加工过程中主要污染源是染色工艺，它包括散毛染色、坯呢染色和毛条染色。纯毛产品染色过程排放的染色废水一般呈微弱酸性，但由于采用一定量的化学纤维，毛混纺产品其染色废水一般呈中性或弱碱性，毛纺染色混合废水基本呈中性。
    纯毛产品染色废水其BOD5/COD约为0.4左右，属于易生物降解的废水，而纯毛与毛混纺产品并存的染色废水其BOB5/COD约为0.3，属于较易生物降解的废水。因此，毛纺织厂产品染色废水，总体上属于可生物降解性较好的有机性废水。另外毛纺织产品所用染料均为水溶性染料，在染液中呈离子状态，羊毛又是蛋白质纤维，上染率高，残液中染料含量较低，也易于被外加相反电荷的离子所中和，因此较易于脱色。
   1．毛粗纺织产品染色废水治理
（1）废水治理流程：典型治理流程如图5-4所示。
                                                  排放
废水→格栅→调节池→厌氧水解池→生物接触氧化池→沉淀池—→                 →排放

图5-4  毛粗纺织产品染色废水治理典型流程
（2）主要工艺参数：
① 格栅：流程中格栅一般设置二道，一道采用固定式格栅，另一道采用自动清理回转式格栅。
② 调节池：停留时间T=6～8h，COD去除率为8%～10%，一般多采用预曝气方式。
③ 厌氧水解酸化池：停留时间T=4～6h，池体1／3～2／3装设填料，COD去除率为20%～30%。
④ 生物接触氧化池：可以采用二段法或一段法，内置半软型填料，停留时间T=4～6h。气水比15～20：l，COD去除率为50%～60%。
⑤ 沉淀池：采用竖流沉淀池型式，沉淀时间T=2.0h。
    ⑥ 生物炭池：生物炭池需设有反冲洗设备，停留时间T=0.5～1.0 h，气水比5～8：1，COD去除率为50%～60%，色度去除率为70%～80%。
    ⑦ 光化学氧化池：停留时间T=0.5～1.0h，COD去除率为50%，色度去除率为80%。
    ⑧ 混凝沉淀池：投药以聚合铝为主，停留时间T=2.0h，其COD去除率50% ，色度去除率50%。
    根据排放标准不同，废水可以由不同部位排放。
    2．毛精纺织产品染色废水治理
（1）废水治理流程：由于毛精纺织废水有机污染物含量较低，故其流程较短。根据企业实际情况也可采用毛粗纺织产品染色废水治理流程。只要选择合适的设计参数，废水经过厌氧水解和生物接触氧化工艺流程，也可实现达标排放。典型工艺流程如图5-5所示。
                                          排放
废水→格栅→调节池→生物接触氧化池→沉淀池—→                 →排放

图5-5  毛精纺织产品染色废水治理典型流程
（2）主要工艺参数：
① 格栅：流程中设格栅二道，分别为一道人工清理格栅，一道自动回转机械格栅。
    ② 调节池：停留时间T=6～8h。
    ③ 生物接触氧化池：气水比15～18：1，停留时间T= 3～5h。
    ④ 沉淀池：沉淀时间T=5～2.0h。
    其后各处理单元的有关参数及去除率可参照毛粗纺织产品废水治理典型流程中同类单元参数，并作适当修改。

为了提高生物接触氧化池和活性污泥池中曝气池的去除效果，发挥不同微生物菌种的特性，通常将其设计为二段（级）或三段（级）
⑥ 沉淀池: 沉淀时间T = 1.5～2.0h。
⑦ 混凝沉淀池：混凝沉淀和化学氧化作为达标排放保证单元，其投药量和耗电量根据实际情况确定。