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环保要闻

印染废水初级回用及深度回用浅析

发布时间:2019/5/20 9:30:02来源:杭州恒畅环保科技有限公司阅读量:



摘要:简述印染废水的组成和特性,以及印染废水回用的水质要求,明确回用处理技术路线选择原则,总结了印染废水处理技术及展望,为印染企业实现废水稳定达标和合理回用提供技术选择基础。

 

关键词:印染废水  初级回用  深度回用  臭氧催化氧化  COP  膜  零排放

 

1.前言

近十年来国家和地方政府不断出台多个政策和规范提高印染废水的排放水质标准和循环利用率,如《印染行业准入条件(2010年修订版)》,《纺织染整工业水污染物排放标准(GB 4287-2012)》,《浙江省印染行业淘汰落后整治提升方案》(浙环发〔2012〕60号)等,其中规定纺织品生产单位水耗和生产用水循环利用率都作出了明确规定。

如何治理印染企业废水,如何实现稳定达标,如何提高水循环利用率已成为实现印染行业的可持续发展和提高企业竞争力,使企业从低端走向高端的重要保证。本文从回用的不同角度,分析在满足生产需求和较低制水成本情况下,提高企业废水回用率,降低单位产品成本。

2.印染废水特点和组成

2.1印染废水特点

印染废水组成较为复杂,产品和生产工艺的差异化会导致水质的差异性较大。印染废水还具有水量大、水质多变、有机物含量高、色度高、碱度高、可生化性差、含盐量高等特点,属于较难处理的废水。

2.2印染废水组成

表1 印染废水组成

工序

废水

种类

废水水质情况

主要污染物

特征

前处理

碱减量废水

对苯二甲酸、乙二醇等

对苯二甲酸含量高达75%。碱减量废水不仅pH值高(一般>12),而且有机物浓度高(CODCr可高达数万mg/L

退浆

退浆

废水

各种浆料及浆料分解物、纤维屑、淀粉、碱、各种助剂

水量少、呈碱性、略带黄色,BODCODSS通常可达数千至数万mg/L,总固体含量高,以淀粉为浆料,BOD5/CODcr值为0.3~0.5;以PVA为浆料BOD5/CODCr值为0.1左右

煮炼

 

煮炼

废水

纤维素、果酸、蜡质、油脂、碱、表面活性剂,含氮化合物

水量大,呈现强碱性,含碱浓度约为0.3%,水温高,深褐色,污染物浓度高,BODCOD很高,通常为几千至几万毫克/

漂白

漂白

废水

漂白剂,少量醋酸、草酸、硫代硫酸钠

水量大,污染轻,BOD大约为200mg/L左右。

丝光

丝光

废水

碱、纤维屑、BODCODSS

NaOH3%5%,一般通过多效蒸发浓缩后回收,故排出量很少,但经多次重复使用后,排出的丝光废水pH仍在1213BODCODSS均较高。

染色

染色

废水

残余染料、助剂、浆料、表面活性剂

水量较大,pH>10,色深,COD值高,一般为300~700mg/LBOD值较低,BOD5/COD小于0.2SS

印花

印花

废水

浆料、染料、助剂、总氮

强碱性、浓度很高,COD远高于BOD5,可生化性差,总氮含量高

皂液

废水

浆料、BOD5 CODCrLAS、石油类、总氮

水量不大、浓度高、含盐量高

整理

整理

废水

残余整理剂等

水量较小,对整个印染废水的水质影响不大

3.回用水水质要求

在染色工序中,水质的优劣直接影响产品的质量以及染料和助剂的消耗量,通常对纺织品染色品质要求越高,对水质的要求也越高。只有根据生产实际,回用水水质各项指标都控制在生产水质指标允许范围内,才真正意义上做到水的最大回用和有效回用。

目前国家还没有出台统一的印染废水回用水质指标,但可参考《纺织染整工业废水治理工程技术规范(HJ 471-2009)》中7.2设计原则(见表2),结合各企业自身实际需要选取合适的回用水水质指标。

表2  回用水用途和水质要求

7.2.1

回用水的回用应以本厂为主,厂外区域为辅

7.2.2

回用水用作厂区冲洗地面、冲厕、冲洗车辆、绿化、建筑施工等时,其水质应符合GB/T 18920CJ 25.1的规定

7.2.3

回用水用于工艺用水时,可以直接使用,也可以掺一定比例新鲜水使用,使用前应先进行实验,保证色牢度等质量指标满足要求时,才能正式回用

7.2.4

回用水用作漂洗生产用水时,其水质应符合漂洗生产用水水质要求。生产企业无特殊要求时,可参照:色度(稀释倍数)≤25CODCr≤50mg/L,总硬度(CaCO3)≤450 mg/L,透明度≥30cmpH 6.09.0SS≤30 mg/L,电导率≤1500mg/L,铁为0.20.3 mg/L,锰≤0.2 mg/L

7.2.5

回用水作为染色生产用水时,其水质应符合染色生产用水水质要求。生产企业无特殊要求时,可参照:色度(稀释倍数)≤10,总硬度(CaCO3)≤150 mg/L,透明度≥30cmpH 6.58.5SS≤30 mg/LSS≤10mg/L,铁≤0.1mg/L

7.2.6

回用水不宜用于退浆、煮练、染色和漂洗等工序的最后一道漂洗

7.2.7

回用水同时作多种用途时,其水质应按最高水质标准确定。个别水量较小、水质要求更高的用水,宜单独进行深度处理,以达到用水要求。

废水处理回用于生产是否可行,要依据其对产品的质量是否产生影响来判断。表征这些影响的参数(或者说影响因素)主要有色度、悬浮物以及无机盐浓度等。其中色度是较为重要的参数,色度高会直接影响织物的颜色,从而降低色牢度,影响产品品质;悬浮物过高,直接降低分散染料的上染率和增加消耗量,增加单位产品成本;无机盐浓度必须控制在一定范围内,过高会影响染布的匀染性,Cl- 过多会直接影响一些活性染料匀染性和色牢度,且易使染布褪色。因此,企业要做好中水回用,也要根据自身生产要求来确定适用于自身的回用水水质指标及标准。

4.初级回用和深度回用定义

4.1达标排放

   印染废水经过处理后,达到国家相关部门规定的纳管或直接排入环境水体的相关标准的全部指标要求的水体。

4.2初级回用

   印染废水经过处理后,未经过除盐设施处理,直接进行回用,即定义为初级回用。该部分水体水质指标达到企业内部用水点的基本要求,但不一定达到国家规定的间接或直接排放标准的全部指标要求。一般用于对水体含盐量(电导率)要求不高的生产工艺段,如染色后的洗布用水(最后一道除外),或是用于冲洗设备、地面及道路浇洒等杂用水。

4.3深度回用

  印染废水经过预处理后,再进行除盐设施处理后的产水和除盐再生水或浓水经过蒸发器后的冷凝水再处理产水,回用到用水点的水体。该部分水体水质指标达到用水点的基本要求,但不一定达到国家规定的间接或直接排放标准的全部指标要求。一般用于对水质要求较高(特别是对含盐量)的生产工艺段,替代新鲜用水。

5.回用的技术路线和方式选择原则

5.1 技术路线选择原则

5.1.1初级回用无机盐的积累

在印染过程中通常会加入大量的无机盐类物质,如氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、多聚磷酸钠、氯化钠、硫酸钠、亚硫酸钠、连二硫酸钠等。由于初级回用处理设施并不去除无机盐,此时一味提高初级回用率,无机盐的循环积累会影响产品质量和废水生化处理单元。有研究表明,一般化纤坯布染色漂洗用水的电导率超过5000μS/cm,即含盐量约大于2500 mg/L时,盐容易在织物上产生斑迹,影响产品的质量,棉织物染色漂洗用水对电导率要求相对较高,一般建议不超过600μS/cm。且含盐量过高,造成盐的浓度升高会对废水生化处理单元产生破环性影响,一般建议不超过10000μS/cm。因此,我们须考虑不增加废水处理系统含盐量原则下选择初级回用的技术路线。

5.1.2 初级回用后有机物的积累

因为初级回用水中总会残存有机污染物,这些有机污染物通过回用从而转移到生产中,随着循环次数的增加,势必就会造成有机污染物的积累,积累到一定程度就会对整个废水处理系统产生影响。因此,我们须考虑避免或延缓系统中有机物积累的原则下选择初级回用的技术路线。

5.1.3 深度回用后浓水排放

    深度回用处理后,在得到大量深度回用水(较高品质)的同时,也产生包含大量的含盐和有机物的浓缩液(浓水或再生液),而这些浓缩液若进入前端废水生化处理单元,对生化处理单元有及其不利的影响;若对这些浓缩液进行单独再处理,此时设施运行费用高,维护工作量大,整体性价比不高。因此,我们须考虑避免浓缩液再处理而可以直接纳管的原则下选择回用的技术路线。

5.1.4 零排放处理后污染盐的出路

一般废水零排放处理后,不但须花费大量能源且结晶残留大量的杂盐。而这些杂盐具有极强的可溶性,其稳定性和固化性较差,可随着淋雨渗出,进而造成二次污染。杂盐产量大,占地面积大,目前很少有现成的危费处理中心可以接收这数量杂盐。目前这些杂盐作为危险固体废弃物的处理成本为3000元/吨左右。由于作为危废处理成本太高,有些企业将杂盐堆积或填埋,天长日久势必对土壤、地下水及环境造成重大影响;有些企业则将混盐交给一些不法人员进行处置,而不法人员有的将杂盐掺进其他工业产品造假使用,有的甚至将废盐加工成食用盐,最终将造成严重的环境问题与社会问题。因此,我们在选择零排放处理工艺时,须考虑浓缩液不结晶(节省能源)条件下进行回用至生产的原则。

5.2 回用方式选择原则

    企业在选择回用方式时,应考虑追求最大的回用价值,结合生产实际需要,选择适合自身实际的初级回用和深度回用比例。

①对于冲洗地面、冲厕、冲洗车辆、绿化、建筑施工等杂用水,可采用初级回用水。

②对于一些品质要求不高的产品洗布水可采用初级回用。

③对于前处理、染色、最后一道漂洗水或产品品质要求较高的工艺用水须采用深度回用。

④对于有些企业可采用初级回用水与新鲜水混合后用于生产。

每个企业有各自生产特点,对生产废水进行回用时,我们须考虑生产实际,不能一味的追求高品质,高回用率,在选择回用方式时须遵循“因地制宜,适量回用”原则。

6.印染废水处理技术总结与展望

6.1印染废水处理技术总结

6.1.1降温

印染生产过程中需要加热,其排放的废水具有高温特性,染色废水温度一般在60~90℃,综合废水温度一般在35~70℃,为能使后续处理设施发挥应有的处理效率,一般需要通过降温设施将水温控制在35℃以下(最高允许38℃),否则加药混凝效果和生化处理效率将受到很大不利影响。降温设施见表3。

表3  降温设施

序号

设施

形式

优点

缺点

1

冷却塔

开放式(圆形/方形)

造价低,操作管理方便

水雾外泄较多,影响环境

密闭式

全封闭无外泄

造价高,操作管理较复杂

2

热交换器

管式/卧式

造价低,管理方便

易堵塞,会导致厂内高温水过多,冷却降温水短缺

片式

占地小,换热效率高

易结垢,易堵塞,会导致厂内高温水过多,冷却降温水短缺

6.1.2前物化

    印染废水中含有大量不可(难)生物降解的固体,需要通过物化方法去除,以减轻后续生化处理的负荷,提高生化处理效率。

常用前物化处理方法主要有:①格栅过滤;②加药混凝沉淀;③加药混凝气浮,见表4。

表4 前物化处理设施

序号

设施

作用

优点

缺点

1

格栅过滤

去除大块悬浮物

拦截率较高,操作可无人值守

容易散发臭味,须定期清理

2

加药混凝沉淀

去除比重较大可沉降的小颗粒悬浮物

操作管理简单,能耗低

占地较大,对比重较小的如胶体类物质去除率低,出水SS较高,污泥含水率较大

3

加药混凝气浮

去除比重较小可浮除的小颗粒悬浮物

占地小,药耗较低,出水SS低,浮渣含水率较低,可去除油类

能耗较大,操作管理要求较高

加药混凝沉淀法和加药混凝气浮如何选择主要视企业排放废水和实际情况而定,但无论选择哪种工艺,药剂选择和投加量才是关键。药剂选择须根据实际的去除效果,污泥产量和性价比来确定。据研究表明,水中微生物对铝离子耐受极限为15mg/L,一般建议前物化少用铝盐。染色对象(坯布等)含油较多的企业前物化建议采用气浮除油,避免后续生化收到不利影响。若是须进行膜处理后深度回用的一般建议少用石灰调整pH。

6.1.3生化

生化法是利用微生物的代谢作用来分解废水中的有机物,即利用微生物酶来氧化或还原染料分子,破坏其不饱和键及发色基团,从而达到处理目的的一种印染废水处理方法。尽管印染废水的可生化性(BOD5/CODCr)差,含有有毒有害物质,但印染废水也属于较高浓度的有机废水,我们仍可通过优势菌种的选育,在适宜的环境中净化印染废水。由于生化法操作简单,运行费用低,无二次污染的优点,在印染废水的处理中得到了广泛的应用。生物法的缺点在于微生物对营养物质、温度等条件有一定的要求,传统的生物法难以适应印染废水水质波动大、染料种类多、毒性高的特点;同时还存在占地面积大、一次性投入大、对色度和CODCr去除率低,出现故障(冲击或污泥膨胀)恢复时间较长等缺点。

生物法处理印染废水的脱色率和去除率不高(一般不适宜单独应用),可作为预处理或深度处理。80年代以来,随着纺织业的发展,随着新工艺及新技术的引入,新型染料和助剂等难降解有机物进入印染废水,使得废水的可生化性有所下降,废水水质复杂,色度高,传统的处理工艺已经难以适应印染废水的处理,因此,近些年来国内外对传统工艺的改进工作投入了极大的热情并展开了广泛深入的研究,取得了很多成果,如好氧法有吸附一生物降解(AB)法、厌氧折流板反应器(ABR)法、LINED法、氧化沟法、生物接触氧化法、射流曝气法、SBR法及其变型、曝气生物滤池(BAF)法等;厌氧法有升流式厌氧污泥床反应器(UASB)法、厌氧生物滤池(AF)法、厌氧折流板反应器(ABR)法等。

以上各种工艺各有其优点和不足之处,企业具体使用哪一种工艺或工艺组合需要根据企业废水处理要求和实际情况来确定。

6.1.4后物化

    印染企业的生产一般为连续性生产,生化处理系统较为脆弱,为实现企业废水稳定达标和回用水处理系统的稳定性;前物化采用铁盐作为混凝剂的,一般生化出水总铁浓度较高,投加少量的PAC和PAM可絮凝细小的氢氧化铁,再通过过滤去除,因此建议设置后物化处理设施。

常用后物化处理方法主要有:①加药混凝沉淀;②加药混凝气浮;③砂过滤;④吸附法;⑤高级氧化法,见表5。

表5 后物化处理设施

序号

设施

作用

优点

缺点

1

加药混凝沉淀

去除比重较大可沉降的小颗粒悬浮物

操作管理简单,能耗低

占地较大,对比重较小的如胶体类物质去除率低,出水SS较高,污泥含水率较大

2

加药混凝气浮

去除比重较小可浮除的小颗粒悬浮物

占地小,药耗较低,出水SS低,可去除部分胶体类物质,浮渣含水率较低

能耗较大,操作管理要求较高

3

砂过滤

去除细小颗粒悬浮物

出水SS

对胶体和可溶性有机物无效果,自耗水量较大

4

吸附法

去除细小颗粒悬浮物和吸附可溶性有机物

出水SS低,可去除部分可溶性有机物

对不溶性污染物效果不大,吸附饱和后吸附材料为危险固废处理成本高

5

高级氧化法

芬顿法

氧化还原性物质,如COD、苯胺、色度等

投资少,反应条件温和,设备简单,适用范围广

占地大,需配合混凝沉淀,氧化程度低,腐蚀性高,成本高,污泥量大,操作管理复杂,引入大量无机盐

湿式氧化法

适用范围广,处理效率高,极少有二次污染,氧化速率快,可回收能量及有用物料

须高温、高压,存在安全隐患,

投资大,中间产物可能有毒,操作管理复杂

臭氧氧化法

可脱色除味,提高废水可生化性

直接降解效率低,须与其它工艺联合使用,会产生污泥

COP

投资少,周期短,效率高,操作简单,运行费用低,出水水质稳定,无污泥,无二次污染

进水水质要求较高

6.1.5 除盐设施

印染生产过程中会投加各种染化料助剂,如氯化钠、硫酸钠等,废水处理后如需进行回用,我们须设置除盐设施,首先实现水体含盐量的恒定,避免无机盐积累导致系统崩坏;其次是扩大回用水使用面,进一步减少新鲜水使用量。

膜分离是除盐的常用有效的技术手段,通过对废水中的污染物的分离、浓缩、回收而达到水回用的目的。膜处理过程简单,操作方便,可从废水中回收有用的盐类或部分染料,使之循环使用,膜处理的产水可直接回用,减少了新鲜水使用量和废水排放量。

膜分离技术虽然具有如此多的优点,但也存在着尚待解决的问题,如膜污染、膜通量、膜清洗以及膜材质的抗酸碱、耐腐蚀性等问题,因此,可以通过例如预过滤系统,定期清洗膜上的污垢以及选用合适类型的膜系统来降低膜的运行成本。现在膜处理技术主要有超滤膜(UF、MBR、MCR等),纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)、正渗透膜(FO)和电渗析膜(EDI)等。

当前关于膜分离技术的研究主要集中在其与其他处理技术的结合方面,形成了废水深度处理及回收利用极有前途的物理化学处理新技术。

6.2印染废水处理技术展望

6.2.1 废水处理观念改变

企业应打破末端深度治理回用的旧观念,从源头预防入手,在企业全面开展清洁生产和节能减排工作,并对企业水系统进行综合治理,不断优化废水处理及回用方案。源头规划治理包括生产工艺改进、环保设备的选型、绿色染化药剂的筛选、残浆残液的集中处理、冷凝水就地回用,锅炉脱硫除尘用水,使生产废水排放量缩少,废水处理难度下降。

6.2.2 印染废水独特性

每家印染企业有其独特性,废水重现性差(相同产品相同工艺路线,废水性质亦不尽相同),很难找到一条具有普适性的废水处理工艺技术路线。企业应结合自身生产特点和实际情况,达标排放、初级回用和深度回用相结合,本着“务实治理、适度回用”的原则,切实地走自己的废水之路。

6.2.3适合自身的才是最好的

随着废水治理技术发展,大量新型废水处理工艺出现,印染企业应选择适合自身实际的废水处理工艺路线,而不是一味地追求高端技术和大规模的深度回用。

6.2.4 技术组合优势

膜组件的技术进步和膜材料成本的下降,膜分离技术日渐成为印染废水深度处理的重要方法。不同的膜分离技术相结合或者膜分离技术与其它技术(如高级氧化技术、电化学法、生化法等)相结合,是印染废水深度处理的一个研究方向。杭州恒畅环保采用COP(臭氧催化氧化)技术与用超滤/反渗透双膜系统结合深度处理印染废水,结果表明采用超滤和反渗透双膜技术处理实际印染废水,系统产水率可达78%以上,其出水能回用于所有印染工序,且膜系统使用寿命较常规的超滤/反渗透双膜系统长1倍,使用成本减低约30%。

7 结论和建议

7.1 实现企业液相“零排放”和“水封闭循环”的是印染企业废水治理的终极目标,增加印染废水回用不仅可以减少企业的排污费用,还可以减少新鲜用水量,为企业带来可观的经济效益和社会效益。

7.2自足企业自身,综合考虑经济与技术平衡,根据企业实际染色生产的用水水质需求来确定废水初级回用和深度回用的处理工艺及比例。回用处理工艺要操作方便,投资合理、运行成本低,无二次污染,回用的同时实现稳定达标排放。

7.3在初级回用时,应注意水体系统中有机污染物和无机盐分的累情况,掌握其规律,从而指导回用实践及时调整初级回用水量。

7.4原水水质是回用处理技术路线选择的基础,为了提高企业废水回用效率,印染企业需要注意尽量保持厂内产品的相对稳定和染化料助剂的相对稳定。在实施回用处理工程时,须根据环保要求和企业实际选择适合自身的回用技术路线,即合理安排初级回用和深度回用的比例或“零排放工程”。