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化工环保概论论文

一、印染废水处理的研究背景和意义

近半个世纪以来，随着印染工业的迅速发展，印染废水随之成为水环境的重点污染源之一，且排放量连年递增，加之印染工业生产工序的复杂，导致印染废水的产生量极大，对我国水环境的保护造成了极大的威胁，因此，研究印染废水处理技术已经迫在眉睫。

况且，由于印染工序的复杂，致使印染废水排放量大、色度深、浓度高、可生化性低、PH值变化大，加之，工序和染料使用的不同，印染废水的成分也有很大不同，这对印染废水的处理技术提出了更高的要求，为了更好地保护我国的水环境，研究出技术上可行，经济上合理的印染废水处理方法可以缓解我国水资源严重匮乏的问题，对保护环境，维持生态平衡起到极其重要的作用。

二、国内外研究现状：

当前，国内外印染废水处理的方法非常多，主要方法有：

物理法（如重力分离、离心分离、萃取、过滤等）；化学处理法（如中和法、化学沉淀法、混凝沉淀法、化学氧化还原法、焚烧法等）；电解法（如电解氧化还原、电解凝聚和电解气浮等）；物理化学处理方法（如浮造法、吸附法、电渗析、超过滤膜法等）；生化处理（好氧法、厌氧法、好氧—厌氧法）以及一些新技术（如放电等离子体技术、超临界水氧化技术、超声波技术等）。

由于印染废水的特点，一种方法通常很难达到标准，通常使用以上几种方法的组合。

目前,印染废水处理已形成一套典型的处理流程,可归纳为三级处理:

一级处理,主要是去除较大的纤维和颗粒物及其他易沉杂质,为后续处理作准备,处理设备为格栅、调节池等;二级处理,去除印染废水中的大部分污染物,典型工艺是物化法-生物法（厌氧生物处理-好氧生物处理）;三级处理（高级处理）,主要处理对象是难生物降解的有机物、微生物及其他溶解物质.有时,三级处理不是为了排放,而是为了直接回用,以物化法为主要处理方式[1].

三、印染废水的处理方案及可行性分析。

为了使印染废水得到更好的治理,本文结合某工厂的实际情况，设计了针对该工厂印染废水处理的方案，并对处理方案进行了可行性分析。

3.1所选工厂废水的成分分析：

印染废水是指印染加工过程中各工序所排放的废水混合而成的混合废水。

主要包括:

预处理阶段（如烧毛、退浆、煮练、漂白、丝光）排放的退浆、煮练、漂白、丝光废水;染色阶段排放的染色废水;印花阶段排放的印花废水和皂洗废水;整理阶段排放的整理废水[2]。

退煮废水：

退煮废水来自于坯布的退浆和煮炼工序，据该公司监测分析，工厂排放的废水中超过50％的污染物来自于该股水。

生产中，通过强碱（含煮炼药剂）的高温蒸煮退去坯布中的浆料、棉布上的油脂、果胶、棉腊等。

退煮废水的温度高、PH值高，其中有机污染物主要由浆料和煮炼药剂组成，根据布匹的不同进货渠道，其上浆料也有一般淀粉浆、变性淀粉浆、PVA浆三种，本厂的废水中则可能同时含有以上三种物质，其组成和所占的比例也在不断的变化过程中。

其中变性淀粉和PVA的可生化性差，仅通过短时间的好氧生化处理无法去除。

其CODcr值高达10000mg/L以上，碱度约为10g/L，水量超过2000吨/天（加上漂洗废水、丝光废水）。

漂洗废水：

漂洗废水水量大、浓度低、色度低但水中含有少量ClO-，总体来说该部分废水的污染较轻。

丝光废水：

丝光废水水量小、碱性强，加上厂方投资建设了一套碱回收装置，所以该部分废水的污染较轻。

卷染废水：

卷染是染色的一种，其染色还原和隐色体氧化均在染缸中进行，生产间歇运行、废水定期排空。

扎染废水：

本厂扎染所用的染料主要为活性染料和直接染料，有时也用还原和硫化染料；印花主要用活性和分散染料，该部分废水的水量为5500吨/天、CODcr约为1000mg/L、色度400～600倍。

整理废水：

污染轻，CODcr约为400～500mg/L。

3.2废水的处理程序

工艺流程图:

废水

格栅

酸调节池

硅藻土吸附沉淀池

集水池

好氧-厌氧联合处理水解酸化池

Fenton试剂氧化

聚合AlCl3（PAC）二沉池

气浮池

排放

3.2.1一级处理

格栅过滤：

在处理前使用粗、细格栅过滤,可以降低污水处理的负荷,除去废水中的较大固体颗粒，如漂浮物、大颗粒悬浮物,然后进入调节池。

PH的调节：

由于不同纤维织物在印染加工中所使用的工艺不同,在染色或印花中为使染色溶液和印花色浆更好地上染到不同织物上,需要在不同pH值条件下进行染色,因此,不同纤维织物在印染加工中所排放废水的pH值是不同的。

在本厂的生产中，通过强碱（含煮炼药剂）的高温蒸煮退去坯布中的浆料、棉布上的油脂、果胶、棉腊等。

退煮废水的温度高、PH值高，通过投加酸，将PH值调节至6-9范围内。

3.2.2二级处理

（1）硅藻土吸附

在废水处理中针对不同水质，采用不同类型硅藻精土水处理剂。

在处理工艺中，硅藻技术所处定位不同，可发挥作用的侧重点也不同。

它与其他物化工艺或与生化工艺的有机组合可以收到高效——时间短、效果好；低耗——占地少、投资省、运行费用低的综合效果，同时解决许多常规工艺难于解决的技术难点。

硅藻土吸附在处理废水中的应用

原来印染废水常用的A/O法工艺，即水解酸化＋好氧生化＋物化处理工艺一般可以达到综合污水排放GB8978-1996的二级标准，即出水要求CODcr≤150mg/L即可；但要达到一级标准，即CODcr≤100mg/L，则有难度。

因为剩下的COD差不多是生物很难降解的物质，再延长生化时间意义也不大，常常事倍功半。

为确保达一级标准，需增加一级深度处理工艺，如：

用生物活性炭、生物滤池、二氧化氯氧化、光催化氧化等方法。

而这些方法或因处理效率不佳、或因费用高昂、或因设备质量问题，或因管理不够严格，常要维修，在具体工程中较难实施。

现在采用硅藻技术代替原工艺中的一般物化工艺，即作为印染废水生化处理后的深度处理，真正起到把关作用，出水很容易达到一级排放标准。

净化原理

在经过生化处理后的印染污水中投入微量改性硅藻土，在机械（或其他形式）搅拌作用下，使其迅速分散于污水中，硅藻表面的不平衡电位与污水中的带电离子产生“范德华”引力和键桥作用，促使胶体“脱稳”，污水中污染物迅速絮凝、沉淀，加上改性硅藻土具有巨大表面积、孔隙和吸附力，把超细微粒物质吸附到硅藻土表面，形成链式网状结构，当污水在特制的一体化专业设备中顺利完成混凝、吸附、过滤3个过程，同时还在设备中通过最终的固液分离后，使废水中难以降解的COD、SS、色素等进一步去除，从而使出水水质达到高度净化目的，出水：

CODcr＜100mg/L，色度4～8倍，SS＜10mg/L[3]

二级处理常采用生物处理法[4]，生物处理法的原理是通过生物作用，尤其是微生物的作用，完成有机物的分解和生物体的合成，将有机污染物转变成无害的气体产物（CO2）、液体产物（水）以及富含有机物的固体产物（微生物群体或称生物污泥）；多余的生物污泥在沉淀池中经沉淀池固液分离，从净化后的污水中除去。

（2）生物处理技术——好氧厌氧联合处理法

好氧生物处理是染料、染色废水处理的主要方法。

在有氧情况下,废水中的有机物通过活性污泥吸附、氧化、还原、合成过程,把有机物氧化成简单无机物。

好氧法处理效率高、速度快、比较经济。

[4]

厌氧法是在厌氧条件下,通过厌氧微生物对有机物进行酸性发酵和碱性发酵两个阶段的厌氧分解完成代谢过程,即在产酸微生物作用下有机物转化为低级脂肪酸、醇、氨、二氧化碳等中间产品,而后在甲烷细菌作用下再转化为甲烷、二氧化碳。

厌氧法代谢速度慢、停留时间长、容器体积大、消化过程复杂、影响因素多、对过程参数控制严格、有安全问题、工程造价高,而且厌氧代谢受氧体是有机物及硫酸盐、硝酸盐等含氧化合物,容易还原,有机物氧化不完全,处理水质不够稳定,一般用于有机污泥或高浓度废水处理。

单一的好氧生物处理只能去除废水中的部分易降解的有机物,色度问题无法解决。

为了降低消耗及去除废水中较难降解的有机污染物,本方案中采用了厌氧-好氧新型处理工艺和生物强化技术。

厌氧-好氧法可先由厌氧过程中的产酸阶段,去除部分较易降解的有机污染物,将较难降解的大分子有机物分解为较简单的小分子有机物,再通过好氧生物处理过程进一步去除。

厌氧-好氧法处理难生化降解的印染废水具有除污效率高、运行稳定和较强的耐冲击负荷能力等特点,相对于其它生物法具有明显的优势。

有研究报道,采用厌氧-好氧工艺处理印染废水,在进水CODcr为1085mg/L,BODS为315mg/L的情况下,二者的去除率分别可达83.9%和76.2%,再经硫化床自然氧化和混凝沉淀处理,去除悬浮物,排水可达排放标准[5]。

厌氧-好氧法近年来在印染废水处理中获得广泛应用。

此时的厌氧法已不是传统的厌氧消化,它的水力停留时间较短,只发生水解和酸化作用,可提高印染废水的可生化性,为后续的好氧生物处理创造条件。

印染废水经水解-曝气生物滤池处理后,出水能够达到国家二级标准,CODcr、BOD5及色度的去除率分别达到8413%、9211%、8614%

3.2.3三级处理

（1）化学氧化法:

NaClO，02、03、H202、C102、高锰酸钾等有较强的氧化性，化学氧化法是指利用氧化剂将染料中有机大分子发色基团分解，从而实现快速脱色的方法。

化学氧化法主要有高铁酸钾氧化法，Fenton法、臭氧氧化法等。

本方案中采用Fenton法。

Fenton氧化法：

Fenton试剂是由双氧水和铁离子按一定的比例混合组成的氧化体系，H2O2在PH<3.5的条件下被Fe2+和Fe3+催化分解产生高活性的·OH和·O2H,此法中铁离子还具有絮凝作用。

李绍峰[6]等采用Fenton试剂对九种活性染料进行处理，PH为3-5时，处理效果较好，色度去除率达90%以上，COD去除率为40%-80%。

（2）絮凝沉淀法

絮凝沉淀法是废水处理中常用的物化处理法。

在废水中加入一些电解质作絮凝剂,改变胶体粒子表面电势,或改变分散介质中电解质的浓度与价态。

以影响胶体之间的排斥位能。

溶液中电解质浓度增大时,双电厚度减少,颗粒之间吸引能逐渐增大,颗粒发生聚集而沉淀。

常用的絮凝剂有无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、微生物絮凝剂等。

[7]

目前使用的无机混凝剂包括金属盐类和无机高分子聚合电解质,其中以铁盐、铝盐为主,镁盐应用不多。

铁盐主要有Fe2（SO4）3、FeCl3、聚合Fe2（SO4）3（PFS）、聚合FeCl3（PFC）,铝盐主要有A2（SO4）3、AlCl3、聚合Al2（SO4）3（PAS）、聚合AlCl3（PAC）。

一般情况铝、铁盐等无机混凝剂对以胶体或悬浮状态存在于废水中的染料有良好的混凝效果,而对水溶性染料中分子量较小、不易形成胶体微粒的染料混凝效果较差[8],另外,还可去除水中悬浮物。

本方案中所用絮凝剂为聚合AlCl3（PAC）.

（3）气浮法

气浮法是废水经过混凝后，通过加气使水中污染物上浮。

根据废水性质不同，采用不同的气浮方法。

以疏水性染料、还原、冰染为主的染料废水，普遍采用压力溶气气浮法；废水中含亲水性物质、盐类物质、以离子化形态存在的待分离物质或苯环上有取代基团的苯胺类化合物，则其它气浮净水技术效果较好，这些气浮技术包括电解凝聚气浮、离子气浮、吸附气浮等.[9]

四、可行性分析

由张洪等[10]，我们知道一级处理的技术已经非常成熟，经济上也合理可行，针对印染废水的许多处理方法都采用的是这种方法。

由杨蒲仙[11]的研究，我们知道，硅藻精土来源广泛，成本低廉，适用范围广，同时，处理效果比活性炭还好，还环保，因此，在二级处理过程中采用硅藻土吸附沉淀废水中的浆料及纤维等杂质是可行的。

由单国华、贾丽霞等[2]的研究，我们知道，厌氧-好氧法近年来在印染废水处理中获得广泛应用，具有除污效率高、运行稳定和较强的耐冲击负荷能力等特点,相对于其它生物法具有明显的优势。

而传统的Fenton法反应条件温和，设备简单，适用范围广，虽然氧化能力相对较弱，但近年来把紫外光（UV）、草酸盐引入Fenton法中，使Fenton法氧化能力大大增强。

最后阶段采用的聚合AlCl3进行絮凝技术和气浮技术应用已经非常普遍，因此，总体来说，该方案是合理的。

参考文献

【1】孙凌凌，俞从正：

印染废水的治理现状及展望印染助剂Vol．26No．12Dec．2009

【2】单国华，贾丽霞印染废水处理方法及其研究进展广西轻工业2007年4月第4期

【3】李晓斌，魏成兵硅藻土在废水处理中的应用［J］.江苏环境科技，2008

（2）:

71-74.

【4】洪俊明洪华生熊小京生物法处理印染废水研究进展现代化工第25卷增刊2005年7月

【5】MustafaIsik,DeliaTeresaSponzaBiologicaltreatmentofaciddyeingwastewaterusingasequentialanaerobic/aerobicreactorsystem〔J〕.EnzymeandMicrobialTechnology,2006,38:

887-892

【6】李绍锋;张秀忠;张德明Fenton试剂氧化降解活性染料的试验研究[期刊论文]-给水排水2002（03）

【7】GOLOBV,VINDERA.Efficiencyofthecoagulation/flocculationmethodforthetreatmentofdyebatheffluents[J].DyesandPigments,2005,67

（2）:

96-97.

【8】杨书名，黄长盾纺织印染工业废水治理技术[M]北京：

化学工业出版社.2002

【9】戚新.[J].环境污染与防治,1997,19

（1）:

16-19.

【10】张洪；印染废水的处理方法初探；中国环境科学学会学术年会论文集（2009）.

【11】杨蒲仙；新型环保水处理剂--硅藻精土系列在印染废水处理中的应用.