印染废水处理方案设计

《化工环保概论》课程论文专业：化学工程与工艺班级：化学工程与工艺一班组别：二学号：20100380108姓名：李俊岭日期：2013年03月23日印染废水处理方案设计一、研究背景与意义印染行业是纺织行业的中游产业，是将各类纤维加工制成的坯布，通过染色和印花工艺，生产出各类带色彩和图案的织物.印染行业在纺织工业中占有重要地位，印染后整理水平一定程度反映了一个国家纺织加工的水平，它是体现纺织产品经济价值和提高纺织品和服装附加值的重要因素.我国印染行业有着悠久历史，上世纪初，以机械进行工业化生产的印染业开始在我国发展.至上世纪二十年代，国产阴丹士林布、海昌蓝布等产品曾为抵制洋货、推广国货运动、发扬爱国主义精神作出过积极贡献.建国以后，印染行业与纺织行业中的其它行业一起得到了迅速发展，“一五”、“二五”期间，相继建立了具有一定规模的大、中印染企业.与此同时，先后推出“五四”型、“六五”型、“七四”型等机型，为适应当时印染行业的发展需要作出了成绩.改革开放以来，我国印染行业规模和技术水平有了较大进步，到2001年，全行业从业人员27.8万人，产量达178亿米，工业总产值达614亿元，销售收入达556亿元.且在质量、品种、装备上都有了一定的改善，但总体上与国际水平相比还有相当大的差距，技术改造任务还相当重要.产品结构不适应国内外市场的需要，缺乏产品开发能力；工业技术和管理落后，不能满足我国服装业迅猛发展的需要.近年来，特别是德国于1994年提出的禁用2类产生对人体有害芳香胺的118种偶氮染料后，引起我国印染和染料化工行业的高度重视，积极应对，以适应世界潮流的需要[1].二、国内外研究现状1.国外印染废水处理情况国外废水的处理方法以生物法为主,如日本的生物法占93%,英国占85%;美国占68%.工艺上大多采用生化和物化联合工艺路线,生化法有COD去除率高,污泥量少,工艺成熟、运转费用低等优点.若运转正常,生化法对印染废水的处理水平可以达到,BOD去除率为70%一95%,COD的去除率30%一70%,处理后的出水,BOD可以达到排放标准.令人担忧的是生化法对COD和色度的去除往往是低效率的,尤其对高分子合成浆料及可溶性染料更显得能力不足,此外,生物法还由于重金属Ag,Cd,Pb.Cr、As的存在导致活性反应体中毒而失去活性,含重金属的剩余污泥极难处置.生物法对氮元素的去除也是低效率的，生物、色度的去除大多在50%左右.随着各国各地区排放标准的完善和管理措施的日趋严格,提高COD、色度的去除效果颇为迫切,因而在治理工艺上开始考虑引进物化处理设施,在众多的物化手段中,优先被采用的通常是混凝技术,在一些新建的处理设施中更是如此.发达国家从七十年代开始利用物化手段去除一些生物法不能去除的有机物及染料,以期降低处理出水的COD及色度,专家们认为混凝是去除COD和降低色度的有效方法之一.许多工厂把混凝作为一个初级处理.今天,国外混凝生化联合工艺处理印染废水已相当普遍,在工艺流程多是在原有生化装置的基础上把混凝作为一补助手段.由于在发达国家里,印染厂所用的许多助剂生化性还是比较好的,所以在生化前投加少量混凝剂,再进入生化设施,效果很好.混凝及其它物化技术在整个印染水处理愈来愈显示出其重要地位.混凝能去除疏水性染料以及生化后难以去除的物质,所以它在一定程度上能弥补生化技术的一些不足.在印染废水处理中混凝+活性污泥的工艺路线相当普遍和有效.混凝技术本身有很大的局限性,而且目前仍然是硫酸铝、碱铝、三氯化铁、硫酸亚铁和石灰石等几种常用混凝剂,在新的混凝剂开发及应用方面进展不大.以往国外印染废水的处理是以减少污染物的排放为目标.由于水资源日益匾乏,考虑到废水的回用以及排放标准的提高,印染废水的脱色处理成为众人注目的问题.从处理技术上分析,去除有机物和脱色并非一回事.目前全世界染料年产量约为830,000吨,其中的56%用于纺织品的染色,而在纺织品染色加工过程中有10一20%染料作为废物排出,因此,印染废水的脱色处理显得更为迫切,所进行的研究也很多[2].2.国内印染废水处理情况据统计,全国印染厂每年排放废水约65亿吨左右,占整个纺织工业费水排放量的80%.其特点是废水量大,水质复杂,有机物浓度高,难于生物降解的物质多,色度深,导致生态环境破坏.全国印染加工企业大多数集中在浙江、江苏、广东、山东等经济发达、人口集中地区,是纺织工业废水处理的重点.另外,我国生生产单位的印染产品的耗水量是国外的3倍,排污总量是国外企业的12一18倍.因此对印染废水的治理意义重大.80年代以前,我国印染废水的可生化性较高,CODcr浓度常在800mg/L以下,采用传统的生物与物化联合处理系统,出水即可达到排放标准.近二十年来,印染废水水质发生了很大的变化.传统的印染废水处理方法,如吸附、悬浮、过滤、混凝等具有设备简单,操作简便和工艺成熟的优点,但是这类处理方法通常是将有机物从液相转移到固相或气相,不仅没有完全消除有机污染物和消耗化学药剂,而且造成废物堆积和二次污染;生物法只能除去印染废水中的BOD,对于COD特别是有毒难降解有机物和色度的去除效果不明显.单一的处理方法已不能满足当前印染废水发展的要求.目前我国废水处理普遍采用物化处理+生化处理,但处理效果不够稳定,一般很难达到排放标准.为获得高效的废水处理效果,人们致力于开发高效的化学助剂如絮凝剂、离子交换剂以及吸附剂,研发新的废水处理技术,如电化学脱色技术、辐照技术、高级氧化工艺如UV一双氧水氧化工艺、臭氧氧化工艺和超滤膜技术等.[3]3.国内外印染废水处理差别[4]国内外印染废水处理情况的差别,主要集中在以下几点:1）产品档次不同、利润不同,因而环保投入不同我国是发展中国家,印染产品的档次比较低,集中在中低档产品,利润很低.例如,目前我国染lm布,加工费仅2一3元,有的更低.同样在发达国家生产的印染产品档次比较高,产品附加值高,导致产品利润高.另外,发达国家对印染废水处理的投入比较高,我国与国外在层次、质量、自动化程度、运行费用等方面相差较大.另外,国内外印染产品在所用原材料方面差距也也比较大.2）环保立法和执法力度不同国外的环保立法很严格,对污染环境的企业和个人的处罚也很严厉.我国的环保立法还不够完善,没有达到发达国家水平,在执法过程中也受到种种因素的干扰,使得执法力度也不够.3）清洁生产、资源回收概念和认识差别目前,清洁生产的概念越来越多的被应用到企业中,希望在企业的全生产过程实施清洁生产,尽可能地减少对环境的污染和破坏.但从我国的发展情况来看,国内真正实施清洁生产并且有效的企业较少,反而浪费资源的事情时有发生.我国大中型纺织印染企业的生产工艺达到国外七十年代末、八十年代初的水平,少数企业达到九十年代水平;大量的乡镇企业相当于我国六十年代末水平,少数达到八十年代水平.大中型企业的生产装备水平大多为国际七、八十年代水平,个别设备达到九十年代水平.自动控制设备和人工辅助控制设备分别占10%和80%.就纺织产品生产全过程而言,以单位产品计算我国能源和资源消耗比发达国家(美国、日本等)高1一2倍,而劳动生产率仅为国外的3/8,差距极为明显,对环境无害化技术存在巨大需求.而国外对清洁生产的实施力度和范围都很大,在全国范围内开展了企业实施清洁生产的活动,取得了很好的成效.生产过程资源浪费明显减少,提高了回用水的利用率,回收废弃物中的有用资源,降低产品的成本.这些都证明实施清洁生产的重要性和必要性.三、个人方案设计1、处理任务福建省某印染有限公司采用的原料为纯棉或涤棉坯布，染料有直接和分散染料，助剂有烧碱、碳酸钠、双氧水、表面活性剂、工业食盐、起毛剂等.废水为连续排放，但水量、水质变化大，无固定规律，根据福建省某印染有限公司提供并结合同类型企业的资料，其废水水质参数如下：该厂污水数据GB4287-92规定废水量800吨/天2.5m3/百米布(幅宽914mm)COD767mg/l100mg/lBOD5868mg/l25mg/lSS121mg/l70mg/lpH9~126~9氨氮15.1mg/l15mg/l硫化物2.3mg/l1.0mg/l色度120倍40倍(稀释倍数)2、处理方案流程（物化法-生化法）A物化法1）絮凝沉降可行性分析：聚合氧化铝中铝离子水解产生絮状沉淀，可吸附印染水中的污染物并共同沉淀予以去除.加入一定量20g/L的聚合氯化铝,在一定pH值条件下搅拌一段时间(絮凝沉降处理).搅拌7-14min时,COD值和色度去除率随搅拌时间的延长而增大,搅拌可加速铝离子水解,使絮凝剂与水均匀混合,去除效果好.14-35min时,COD值去除率随搅拌时间的延长而减小.随着搅拌时间的延长,生成的大絮凝体被打碎,絮凝效果变差.色度去除率随搅拌时间的延长而减小(28min时色度去除率产生偏差是因为用稀释倍数法测色度会产生随机误差).絮凝沉降法处理印染废水的最佳工艺条件为:处理100mL废水时,搅拌时间为14min,需加入质量浓度为20g/L的聚合氯化铝2.0mL,pH值为8.0.在此条件下,处理后印染废水的COD值为443mg/L,去除率为42.23%;色度为21倍,去除率为82.5%[5].2）物理吸附可行性分析：粉煤灰结构[6]是在粉煤燃烧和排出的过程中形成的,比较复杂,多孔性结构使其具有一定的吸附能力,运用粉煤灰作吸附剂可达到降低成本、以废治废的目的.[7]目前粉煤灰在印染废水处理中的应用有:作为吸附剂直接处理印染废水[8]或与其他助剂联合处理印染废水;改性后作为吸附剂处理印染废水.用聚合氯化铝处理后的100mL废水,然后再用粉煤灰吸附,粉煤灰用量为5g,p搅拌时间为20min时,COD值去除率为73.51%,117.4mg/l；色度去除率为89.17%，2.2倍（色度已达标准）;SS及氨氮因为本身超标很少，也均已达标[5].B生化法(水解酸化-生物接触氧化)可行性分析：在传统的好氧生物处理装置前增加厌氧处理的厌氧-好氧串联工艺，可以使印染废水中难以降解的有机物水解为较易生物降解的物质，改善废水的可生物降解性，从而提高传统流程的去除率.微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境适应性强、易变异等特性,在生产上能较容易地采集菌种进行培养增殖,并在持定条件下进行驯化,使之适应有毒工业废水的水质条件,从而通过微生物的新陈代谢使有机物无机化,使有毒物质脱毒.[9]1）水解酸化水解酸化是把难降解的高分子物质通过水解（酸化）中产酸细菌，分解成低分子、溶解性、可生化性强的物质，为好氧菌作进一步分解创造有利条件.水解（酸化）中经驯化后的产酸细菌将成为降解污水高分子有机物的主要细菌微生物，其代谢产物为有机酸.通常是通过监测消化液中挥发性脂肪酸VFA来控制厌氧消化过程的运行.水解酸化池内设生物填料和搅拌装置，池中挂填料，使污泥附着在填料上形成膜，从而增大污水与污泥的接触面积，达到增加泥水接触时间的目的[10].水解酸化生物处理技术是在厌氧处理技术的基础上根据厌氧发酵的不同阶段发展起来的.通常厌氧微生物处理复杂有机物的过程可分为以下4个阶段：a：水解阶段水解阶段是将复杂的非溶解性的聚合物或大分子有机物在微生物的胞外酶的作用下转化为简单的溶解性单体或二聚体等小分子有机物的过程.大分子有机物因其分子量和体积较大，不能通过核孔透过细胞膜，不可能被微生物直接利用，因此在水解阶段被微生物的胞外酶分解为可溶性的小分子物质.这些小分子水解产物能够溶解于水中并透过细胞膜被微生物所利用.例如纤维素酶能将纤维素水解生成葡萄糖与纤维二糖；淀粉酶能够将淀粉分解，生成葡萄糖和麦芽糖；蛋白酶能够将蛋白质水解，生成多肽与氨基酸等.水解过程通常比较缓慢，是复杂难溶性有机物厌氧降解的限速阶段.b：酸化阶段酸化阶段中有机化合物即可在生物降解的过程中作为电子受体同时也可作为电子供体而被降解，在此阶段中，溶解性小分子有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物，因此这一过程也被称之为酸化过程.c：产乙酸阶段发酵产酸阶段的反应物是乙醇、丙酸、丁酸等上一阶段的产物，在此阶段各反应物经过产氢产乙酸菌作用进