摘要：纺织印染工业排放的废水具有化学需氧量高、色度高、pH值高、难生物降解、多变化的特点，而我国纺织工业量大面广，产生的废水数量多，浓度高，是对水环境污染构成严重威胁的工业污染源之一。面对着污染物排放的限制及水资源的紧缺严峻形势，印染废水处理后回用势在必行。本文结合工程实例，对印染工艺设计、工程处理效果、工艺特点以及其技术经济进行了分析探究。
关键词：印染；废水；处理；再利用
前言
伴随着经济的飞速发展，我国水资源供需矛盾不断加剧，水资源已成为维系经济社会可持续发展的战略问题。当今，我国纺织印染行业进一步发展，其用水的需求量不断增大，而供给量却相对减少。排放标准的日趋严格和水费的不断上涨，迫使人们将目光投向印染废水处理和回用上。总所周知，印染行业的废水量大、水质复杂、对环境影响大，因此，印染废水处理一直是国内外公认难处理的工业废水之一，如何更有效的处理印染废水及回用，一直是国内外研究热点。
1 工程实况
某印染厂主要从事化纤布染色和印花加工，染料品种主要为分散染料和活性染料，另有少量混纺染料、还原染料等。该厂在正常生产加工过程中，每天可分离低浓度水洗废水2000m3。应当地的环保要求，该企业投资建设了一套日处理2000m3低浓度水洗废水的简单回用处理系统。污水系统设计进出水水质如表1所示。另附《纺织染整工业回用水水质标准》（征求意见稿）中关于回用水相关标准进行对比参照，具体见表2所示。
表1 设计进水及出水水质
注：（1）硬度小于150mg/L，可全部用于生产；
（2）硬度在150～325mg/L，大部分可用于生产，但溶解染料需使用小于或等于17.5mg/L的软水，皂洗或碱液用水硬度最高为150mg/L；
（3）喷射冷凝器冷却水一般采用硬度小于或等于17.5mg/L软水；
（4）电导率小于30μS/cm，可用于全部生产；
（5）电导率在30～250μS/cm，可用于漂洗等生产。
2 工艺设计
2.1 工艺流程
该工程采用截留池/水解酸化/好氧生化/混凝沉淀/无阀滤池的组合工艺处理印染水洗废水。废水处理工艺流程见图1。
其中，截留池污泥、二沉池剩余污泥、混凝池物化污泥均排入污泥池，经板框压滤后滤液重新汇入调节池。
2.2 主要处理单元
（1）清污调节池1座，尺寸25m×10m×4.5m，有效水深4m；HRT（水力停留时间）为12h，为地下式钢砼结构。调节池内设置液位浮球1套，用于控制调节池液位；设置端吸离心泵2台及配套变频控制，1用1备，单台Q=100m3/h，H=16.5m，P=11kW，用于污水提升；设置穿孔曝气装置1套，防止调节池底部积泥；设置电磁流量计1套，管径DN125，用于污水计量和实时监控处理流量。
图1 废水处理工艺流程
（2）截留池1座，尺寸6m×6m×7m，有效水深6.5m；表面负荷2.3m3（/m?2h），中心筒布水，为半地上式钢砼结构。设置斜管（30m2）及配套斜管支架1套；设置不锈钢出水堰1套；设置管道循环泵2台，1用1备，单台Q=20m3/h，H=18m，P=2.2kW，用于截留池底部泥斗排泥。
（3）水解酸化池3座，尺寸为6m×6m×7m，有效水深6.5m，HRT=8.4h，为半地上式钢砼结构。设置液下环流搅拌机3台，型号为1100HLJ-2.2-87，单台P=2.2kW；设置组合填料（270m3），填料有效高度3m。
（4）好氧池3座，尺寸为6m×12m×7m，有效水深6.5m，HRT=16.8h，为半地上式钢砼结构。设置型号为Ф69mm×580mm×2支的可提升微孔曝气器110套，单套曝气量Q=8m3/h；设置罗茨风机2台，1用1备，单台Q=15.33m3/min，ΔP=73.5kPa，P=30kW。
（5）二沉池1座，尺寸Ф13m×5m，有效水深4.5m，表面负荷0.74m3/（m2?h），中心筒布水，为半地上式钢砼结构。设置周边传动刮泥机（水下不锈钢）1台；设置不锈钢出水堰1套；设置污泥回流泵2台，1用1备，单台Q=50m3/h，H=13m，P=3kW。
（6）混凝沉淀池1座，尺寸为Ф13m×5m，有效水深4.5m，表面负荷0.74m3（/m?2h），为半地上式钢砼结构。设置周边传动刮泥机（水下不锈钢）1台；设置不锈钢出水堰1套；设置污泥排泥泵2台，1用1备，单台Q=50m3/h，H=13m，P=3kW；混凝过程中添加的混凝剂为双氰胺甲醛、PAC和PAM，其中双氰胺甲醛（脱色剂）的投加量控制在200～300mg/L，PAC的投加量控制在800～1200mg/L，高分子的投加量控制在3～5mg/L；设置药剂存储PE桶1只，用于存储PAC；设置加药系统3套、化药系统（双氰胺甲醛、PAM）2套，用隔膜计量泵投加，3用3备，单台Q=416L/h，P=0.55kW。
（7）无阀滤池2座，尺寸2.4m×2.4m×2.7m，有效水深2.5m，表面负荷7.25m3（/m?2h），为地上式钢砼结构。每套配套独立的进水系统、过滤系统、虹吸系统，其中石英砂选用0.8～1.5mm粒径。
3 工程处理效果
本工程采用物化-生化联用工艺，调试的重点在于生化系统微生物的培养驯化和物化系统絮凝药剂的选型。项目于2015年9月开展调试工作，并于2015年10月完成调试工作交付业主使用，至今仍稳定运行。在2015年10月1日至15日期间，每天同步监测调节池、截留池、水解池、二沉池、混凝池、无阀滤池出水的pH值、CODCr、SS、色度等水质指标，其平均值如表3所示。
表3 各个处理单元的处理效果
由表3可见，截留池/水解酸化/好氧生化/混凝沉淀/无阀滤池组合工艺的实际运行效果达到了设计要求，出水各项指标均能达标，且处理效果稳定。表3色度数据表明，生化系统对印染废水色度具有一定的去除能力，但离回用的标准还有较远距离，需要进行物化脱色处理后才能使色度指标满足回用要求。
4 工艺特点
末端混凝沉淀池工艺控制的关键在于药剂的选型组合及药剂投加量。通过对3种净水剂组合进行测试，以水样最终的CODCr、色度为主要考核指标，结果见表4。
表4 3种净水剂组合的混凝效果
其中，PAC（聚合氯化铝）选用水剂药剂，活性炭选用固体粉末药剂，双氰胺甲醛系混凝剂选用水剂药剂；药剂投加量方面，水剂药剂以体积分数表示，固体药剂以质量分数表示；CODCr和色度两项指标的检测严格执行《快速消解分光光度法》（HJ/T399—2007）和《色度的测定》（GB11903—1989）。
由表4可见，3种净水剂组合中，PAC在去除CODCr方面有一定效果，但在脱除色度方面效果不佳；活性炭-PAC组合在去除CODCr方面效果最优，同时兼具脱除色度效果，双氰胺甲醛-PAC组合在脱除色度方面效果最优，同时兼具去除CODCr效果。进一步试验发现PAC药剂投加量对色度影响较小，而活性炭和双氰胺甲醛的投加量对色度影响较大。
图3 活性炭-PAC中PAC用量对混凝效果的影响
由图2～图4可见，3组混凝药剂组合中，提高PAC投加量并不会提升色度的去除效果，说明污水中剩余显色的物质并非细小悬浮微粒或胶体微粒，常规混凝药剂已难以有效去除。由图5和图6可见，提高活性炭或双氰胺甲醛系混凝剂的投加量，可显著提升色度的去除效果。活性炭脱色的主要机理是其具有超大的比表面积和发达的毛细管孔系，当污水中的溶质经过毛细管时易发生吸附现象，达到脱色效果。双氰胺甲醛系混凝药剂的脱色机理主要是双氰胺甲醛缩聚物上含有氨基基团，可与染料分子中的磺酸基团等阴离子基团互相作用生成牢固的离子键，形成不溶于水的高分子化合物，这类化合物被吸附在水中胶体杂质的负电荷粒子上，形成大絮体，从而达到絮凝效果。另外，由图6还可发现，当双氰胺甲醛投加量超过一定范围后，溶液CODCr不降反升，该现象的主要成因是双氰胺甲醛系混凝剂中存在着游离态的双氰胺、甲醛等小分子，过量使用后反而会增加溶液的CODCr。
图6 双氰胺甲醛-PAC中双氰胺甲醛用量对混凝效果的影响
从工程的经济性和合理性出发，最终确定混凝沉淀池使用双氰胺甲醛-PAC组合，药剂的最佳投加量分别是1‰的PAC，0.3‰双氰胺甲醛，同时辅以适量PAM助凝。
5 技术经济
工程总投资327万元，其中设计、设备、安装、调试投资162万元，土建投资165万元。日产生含水量70%污泥约3.5t。处理1m3污水所需电费0.51元（不含污泥压滤电耗），人工费0.17元，药剂费2.20元，污泥处置费0.44元，运行成本合计为3.32元/m（3清污水处理及回用成本）。
6 结束语
总之，现今水资源的紧缺，导致对水资源需求量巨大的印染行业面临着前所未有的挑战，只有通过实践操作运行，对印染废水处理及回用的工艺改造进行规划和设计，实行有效的印染废水处理及回用，达到削减废水和污染物，实现节能减排的目的，才能实现较大的经济效益和社会效益，为同类行业合理利用废水、节能减排提供了一定的示范作用，为实现水资源的可持续发展提供扎实的基础。
参考文献
[1]郑钦炜，李明汉，董宏宇，高湘. 印染废水回用研究[J]. 广州化工. 2010（05）
[2]黄旭.印染废水处理方法简析[J]. 黑龙江科技信息. 2009（13）
论文作者:廖志忠
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第18期
论文发表时间:2017/12/6
标签：色度论文; 甲醛论文; 药剂论文; 组合论文; 废水论文; 效果论文; 氰胺论文; 《建筑学研究前沿》2017年第18期论文;