印染廢水回用處理方法
2023-05-29 20:03:31
專利名稱：印染廢水回用處理方法
技術領域：
本發明屬於廢水治理、資源回收利用技術領域，涉及印染工業排放汙水的治理及汙水的資源回收利用。
背景技術：
印染廢水具有水量大、色度深、鹼度高及成分複雜等特點，廢水中含有染料、助劑、油劑、酸鹼物質、纖維雜質及無機鹽等，廢水中不但有機物含量高，生物降解性差，而且隨季節、生產品種及市場需求、加工工藝的不同而使汙染物成分變化極大。
國外對印染廢水曾先後開發了絮凝、吸附、化學氧化、輻照、溼式氧化和生物處理等技術，其中生物法作為一種經濟而有效的處理方法得到了廣泛的應用。目前，國外絕大多數印染廢水的處理均採用生物法作為處理流程的核心工藝。
八十年代以來，我國各地相繼建成了一批印染廢水處理設施，其中以生物法為主的約佔80％以上。由於廢水成份的複雜多變而使這些裝置處理效率低，運行費過高。近年來，由於紡織和印染新技術的應用，PVA漿料、表面活性劑和新型助劑等難以生物降解的有機物大量進入印染廢水，使廢水的可生化性明顯降低，處理難度增加。以往用於印染廢水單純處理的活性汙泥法，其COD去除效率已由原來的70％下降到50％，甚至更低，致使廢水處理後不能達標排放。對傳統生物法工藝進行技術改造已成為印染廢水處理中一個迫切需要解決的問題。
我國在「七五」、「八五」、「九五」期間開展了印染廢水治理技術的專題研究，在小試、中試及生產性試驗基礎上，提出了4種高效、低能耗的印染廢水生物處理工藝和3種化學處理新工藝，這些新工藝具有處理效果好、實用性強的特點，其中在傳統的好氧生物處理前增加厭氧處理的厭氧-好氧串聯工藝，可以使印染廢水中難生物降解的有機物水解為易生物降解的物質，改善廢水的可生化性，提高COD的去除效果。目前國內許多新建的印染廢水處理裝置均採用這一新工藝。但從實際運行效果看，由於廢水成份的複雜多變，存在的眾多影響因素使處理效率不是很高。
目前，對於含有複雜成份的前處理廢水(退漿、鹼減量廢水)的印染廢水的處理，較為成熟可靠的是生化與物化相結合的工藝，流程為廢水→調節池→中和池→厭氧水解-好氧生物處理→混凝沉澱處理→排放我國是紡織印染業大國，據不完全統計，我國印染廢水每天排放量為3×106～4×106m3(約11億噸/年，約佔工業用水的5％)。由於汙染物排放總量控制的限制，印染廢水處理回用已顯得十分重要，在某些地區，已成了印染行業發展的制約性因素。因此，國內外均致力於對印染廢水回用的研究。
現有技術的回用率較低，一般在30％左右，主要回用於對水質要求不太高的前道工序。
一種印染廢水的處理方法(公開號CN 1415564A)，首先用酸或鹼調節印染廢水的pH值，使印染廢水的pH值調至＜5，再向印染廢水中加入500-1000mg/L的三價鐵鹽，並攪拌均勻；然後在紫外光照射下進行光氧化。該方法投資費用高昂，且光電轉化效率低、耗能大。
本發明的目的在於提供一種對退漿廢水、鹼減量廢水與染色廢水進行回收處理系統工程，該系統工程處理回收的廢水可在印染工序中使用，不影響印染產品質量，回收率高於現有技術，且投資較少，工藝實用可行。
發明內容
本發明提出的基本方案是對退漿廢水、鹼減量廢水分別進行預處理，然後與染色廢水一起進行A/O生化處理，再經臭氧催化深度處理後，將大部分水回用於染色工藝，實現印染汙水的回用。
本發明方法包括以下步驟(1)收集鹼性的(pH11～14)的退漿廢水，用酸調節至pH4～5，使溶解性的聚乙烯醇(PVA)漿料析出，板框壓濾回收PVA漿料，留濾清液；(2)收集鹼性的(pH＞12)的鹼減量廢水，用酸調節至pH4～5，使溶解性的對苯二甲酸(TA)漿料析出，板框壓濾回收TA漿料，留濾清液；(3)將步驟(1)、(2)所得濾清液用鈉濾(NF)裝置脫鹽處理，獲含鹽濃水和淡水，濃水經混凝-沉澱處理，過濾後排放，淡水進入汙水處理系統的集水調節池；(4)收集染色廢水進汙水處理系統的集水調節池，與步驟(3)進入汙水處理系統集水調節池的淡水混合、均質後依次進行下述處理進A/O兼氧-好氧生物處理，混合-沉澱處理後砂濾去除懸浮、沉澱物，所得砂濾水再經臭氧催化氧化脫色處理。
上述臭氧催化氧化脫色處理採用硫酸銅或硫酸錳作為催化劑，可採用催化劑濃度2-5mg/L的均相處理，或將0.1-2％的催化劑固載在γ-Al2O3上。
經以上步驟所得脫色的砂濾水回收提供印染工藝使用。
本工藝由預處理系統、汙水處理系統、回用深度處理系統組成。
單獨收集鹼性的退漿廢水(pH 11-14)，用工業級濃硫酸(或鹽酸)調節pH，使溶解性的PVA(聚乙烯醇)漿料析出。析出的PVA漿料可回收使用，上層液體用鈉濾(NF)裝置進一步處理，濃水經混凝-沉澱處理後排放，淡水進汙水處理系統處理。
單獨收集鹼性的鹼減量廢水(pH＞12)，用工業級濃硫酸(或鹽酸)調節pH，使溶解性的TA(對苯二甲酸)漿料析出。析出的TA漿料可回收使用，上層液體用鈉濾(NF)裝置進一步處理，濃水經混凝-沉澱處理後排放，淡水進汙水處理系統處理。
單獨收集的染色廢水進汙水處理系統處理。
預處理廢水、染色廢水進集水調節池均質化，進A/O(兼氧-好氧)生物處理、混凝-沉澱處理後到《紡織染整工業水汙染物排放標準》(GB4287-92)的一級排放要求(一級COD≤100mg/L，色度≤50倍)。該水再經臭氧催化氧化處理到回用要求，與補充新鮮水合併，回用於生產。
本發明的回用指標為(1)汙水回用率大於60％；(2)回用處理系統處理出水達到表1的水質標準。
表1回用處理系統處理出水標準
發明的優點和應用前景由於水回收率較高(＞60％)，可大大緩解印染企業對水資源的壓力，降低企業的水消耗；本發明可用於現有印染企業汙水處理設施的改造，只要進行必要的預處理及深度處理即可；回用水可在印染工序中使用，對產品質量沒有影響；水回收經濟效益大，投資回收期小於5年。
圖1為本發明工藝流程圖某5000t/d印染廢水處理及回用工程示意圖。
圖2為鹼減量廢水酸析過程中COD的變化。
具體實施例方式
實施步驟一退漿廢水預處理取退漿廢水2L(水質COD 5000～6500mg/L，pH 12)，強烈攪拌，慢慢加入1∶5硫酸，以pH計實時測量酸度，在不同pH值下取樣測定COD(經濾紙過濾)，至pH＝2左右結束。實驗結果表明在pH＝5.5～4.0時，水樣的COD值從5000～6500mg/L急劇下降到1300-1800mg/L，去除率約70％。當pH＞5.5時，COD下降很小；當pH＜4.0時，COD難以進一步下降。
將1噸退漿廢水進行酸析處理(出水水質為COD 1400mg/L，電導率6500μs/cm)，再經過濾精度為1-10微米的蜂房濾芯過濾，用安裝有美國GE公司Desal DK卷式鈉濾膜的進水流量為5t/h的反滲透設備，在0.7Mpa條件下處理得到淡水及濃水。反滲透技術操作排出的淡水為0.65～0.9噸，經檢測，淡水中電導率300μs/cm；排出的濃水為0.1～0.35噸，經測定，濃水中電導率62000μs/cm。
實施步驟二鹼減量廢水預處理取鹼減量廢水2L(水質COD 7000～8000mg/L，pH 13)，強烈攪拌，慢慢加入1∶5硫酸，以pH計實時測量酸度，在不同pH值下取樣測定COD(經濾紙過濾)，至pH＝2左右結束。實驗結果見圖2。由圖可知在pH＝4.5～3.5時，水樣的COD值從7000～8000mg/L急劇下降到2000-2100mg/L，去除率約70％。當pH＞4.5時，COD下降很小；當pH＜3.5時，COD難以進一步下降。
將1噸鹼減量廢水進行酸析處理(出水水質為COD 2100mg/L，電導率9500μs/cm)，再經過濾精度為1-10微米的蜂房濾芯過濾，用安裝有美國GE公司Desal DL卷式鈉濾膜的進水流量為5t/h的反滲透設備，在0.7Mpa條件下處理得到淡水及濃水。反滲透技術操作排出的淡水為0.65～0.9噸，經檢測，淡水中電導率600μs/cm；排出的濃水為0.1～0.35噸，經測定，濃水中電導率90000μs/cm。
實施步驟三A/O生物處理在10000 t/d的印染汙水處理設施中，控制A段水力停留時間HRT 3-5h、汙泥濃度MLSS 2000-2500mg/L，pH 6-8；O段水力停留時間HRT 24-36h、汙泥濃度MLSS 2000-2500mg/L，pH 6-8。進水COD1000-1200mg/L、色度150-200倍，A/O工藝出水穩定在COD 120-150mg/L、色度30-40倍。
實施步驟四混凝-沉澱處理混凝劑採用PAC(聚合氯化鋁)或PFS(聚合硫酸鐵)。
水源A/O生物處理出水。
取500mL廢水於1000mL燒杯中，在約150r/min下快速攪拌，加入已知濃度的、一定量的混凝劑溶液，繼續快速攪拌3min；將攪拌速度調低至50r/min，慢速攪拌10min；靜置30min，然後用50mL針筒在液面下約0.5cm處吸取上清液作為待測樣品。
實驗表明經200-600mg/L混凝劑處理後，出水COD 80-95mg/L、色度10-20倍，達到《紡織染整工業水排放物排放標準》(GB4287-92)的一級排放要求。
實施步驟五臭氧催化氧化處理催化劑採用硫酸銅或硫酸錳。
水源A/O生物處理、混凝-沉澱處理出水；在3.5L的鼓泡反應器中，加入催化劑2-5mg/L，控制臭氧投加量50-100mg/L、水力停留時間HRT 10-30min，COD由反應前的90mg/L下降到45mg/L、色度由反應前的10-20倍下降到0倍。
完整工藝實施例5000t/d印染廢水處理及回用工程，本實施例工藝流程見圖1。
1.工藝流程某5000t/d印染廢水處理及回用工程如圖1所示。
1.1高濃度退漿廢水的預處理500t/d高濃度退漿廢水經分流後排放至退漿廢水收集池，用泵輸送到退漿廢水預處理池，在預處理池中加入酸(硫酸)，調節pH至4-5，同時對池內進行適量的曝氣，經酸析，有大量的漿料析出，呈懸浮狀。用泵將廢水壓入板框壓濾機，濾清液排入由30t/h的鈉濾脫鹽設備處理，350t/d濃水去混凝-沉澱處理，150t/d淡水去集水調節池。
1.2高濃度鹼減量廢水的預處理500t/d高濃度鹼減量廢水經分流後排放至鹼減量廢水收集池，用泵輸送到鹼減量廢水預處理池，在預處理池中加入酸(硫酸)，調節pH至4-5，同時對池內進行適量的曝氣，經酸析，有大量的漿料析出，呈懸浮狀。用泵將廢水壓入板框壓濾機，濾清液排入由30t/h的鈉濾脫鹽設備處理，350t/d濃水去混凝-沉澱處理，150t/d淡水去集水調節池。
1.3集水調節由於汙水處理裝置都是按一定的水質和水量標準設計的，要求進水均勻。為了保證汙水處理廠的穩定運行，減少衝擊負荷對處理單元的不利影響，要設一調節池，對進廠汙水進水量均衡和水質調節。
1.4厭氧水解酸化-好氧生物處理生化處理系統可分為厭氧生物處理和好氧生物處理，在印染廢水處理方面採用厭氧處理與好氧處理聯合工藝已取得了很多經驗，得到了成熟應用。
由於印染廢水中含有大量的PVA退漿廢水及鹼減量廢水，使廢水的pH值和COD濃度均較高。厭氧酸化處理的主要作用是將大分子、難生物降解或不溶性固形物降解為小分子、可生化有機物，提高廢水的可生化性。
好氧處理的主要作用是去除剩餘的大部分有機物。經厭氧處理後的汙水的COD濃度依然很高且較難和難生物降解的COD所佔比例仍然很高，因此好氧段仍需要較長的時間。
1.5物化處理好氧生物處理之後須進行物化混凝-沉澱處理，以進一步去除難降解有機物。
1.6催化臭氧氧化處理催化臭氧氧化可多方面去除汙染，有效地改善水質。由於臭氧能氧化分解水中各種雜質，包括顯色有機物(如有機酸，有機染料等)，因此能有效地去除水中雜質所造成的色、嗅、味、其脫色效果比氯和活性炭都好，臭氧還能降低出水濁度。臭氧可除去廢水中90％以上的色度和50-80％以上的COD。
經砂濾處理後的二級處理水，用臭氧進行脫色處理，在同樣的投加量下，效果顯著提高，因此，在臭氧脫色前採用砂濾作為前處理工藝。
2.處理效果預處理前後水量水質見表2。
表2預處理前後水量水質
各構築物處理效率見表3。
表3各構築物處理效率
表4為回用水和自來水對印染質量的影響的比較，由表可知在印染前後工序中使用回用水，對產品質量基本沒有影響。
表4印染質量對比
權利要求
1.印染廢水回用處理方法，其特徵在於下述步驟(1)收集鹼性的(pH11～14)的退漿廢水，用酸調節至pH4～5，使溶解性的聚乙烯醇(PVA)漿料析出，板框壓濾回收PVA漿料，留濾清液；(2)收集鹼性的(pH＞12)的鹼減量廢水，用酸調節至pH4～5，使溶解性的對苯二甲酸(TA)漿料析出，板框壓濾回收TA漿料，留濾清液；(3)將步驟(1)、(2)所得濾清液用鈉濾(NF)裝置脫鹽處理，獲含鹽濃水和淡水，濃水經混凝—沉澱處理，過濾後排放，淡水進入汙水處理系統的集水調節池；(4)收集染色廢水進汙水處理系統的集水調節池，與步驟(3)進入汙水處理系統集水調節池的淡水混合、均質後依次進行下述處理進A/O兼氧—好氧生物處理，混凝—沉澱處理，砂濾去除懸浮、沉澱物，所得砂濾水再經臭氧催化氧化脫色處理。
2.按權利要求1所述印染廢水回用處理方法，其特徵在於所述臭氧催化氧化脫色處理採用硫酸銅或硫酸錳作為催化劑，可採用催化劑濃度2-5mg/L的均相處理，或將0.1-2％的催化劑固載在γ-Al2O3上。
3.按權利要求1和2所述印染廢水回用處理方法，其特徵在於將以上步驟所得脫色的砂濾水回收提供印染工藝使用。
全文摘要
印染廢水回用處理方法，涉及印染工業排放汙水的治理及汙水的資源回收利用。目的在於提供一種對退漿廢水、鹼減量廢水與染色廢水進行回收處理的系統工藝，該系統工藝處理回收的廢水可在印染工序中使用，不影響印染產品質量，回收率高於現有技術，且投資較少，工藝實用可行。基本方法為對退漿廢水、鹼減量廢水分別進行酸析預處理，回收析出的漿料，然後與染色廢水一起進行A/O生化處理，再經臭氧催化深度處理後，將大部分水回用於染色工藝，實現印染汙水的回用。本方法水回收率較高(＞60％)，可大大緩解印染企業對水資源的壓力，降低企業的水消耗。回用水在印染工序中使用，對產品質量沒有影響，設施投資回收期小於5年。
文檔編號C02F1/52GK1765779SQ20051006061
公開日2006年5月3日 申請日期2005年9月2日 優先權日2005年9月2日
發明者趙偉榮, 吳忠標 申請人:浙江大學