印染企業(yè)中水回用處理工程的實踐探索

印染行業(yè)是耗水大戶,生產(chǎn) 1 kg產(chǎn)品需要消耗 0.2 ～ 0.5 m3的水,印染企業(yè)也是排污大戶,所產(chǎn)生的廢水約占整個工業(yè)廢水的 35%。我國印染企業(yè)的單位產(chǎn)品耗水量一般是發(fā)達國家的 3 倍左右,且回用率僅為 7%(主要是冷卻水),整個紡織行業(yè)回用率不足 10%。

江蘇是一個水質(zhì)型缺水和資源型缺水并存的省份,太湖是我國的第三大淡水湖,是江蘇的重要地產(chǎn)水源。2006年環(huán)境統(tǒng)計顯示,太湖水質(zhì)污染主要源于太湖地區(qū)生活污水和紡織染整等六大行業(yè)排放的工業(yè)污水。2007年5月發(fā)生了太湖藍藻事件后,針對城鎮(zhèn)污水處理廠以及六大行業(yè),頒布了江蘇省地方標準《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》,此標準為國內(nèi)最嚴格的標準,2008年1月1日起實施。新標準中的紡織染整工業(yè)百米布最高允許排水量為 2.0 m3/100 m布(布幅以 914 mm計),噸纖維最高允許排水量為 150 m3。

1印染廢水回用現(xiàn)狀

1.1實際應用較少

目前對印染廢水回用技術的試驗和研究較多,而實際成功應用的例子較少,只限于簡單處理回用,回用率也較低。

1.2回用標準難確定

由于印染加工過程用水對色度、濁度、硬度、鐵鹽及pH值要求較嚴,并隨纖維種類和印染加工工藝的不同而異,一般紡織品的質(zhì)量要求越高,對回用水質(zhì)要求也越高,而國家沒有統(tǒng)一的印染廢水的回用標準,印染廠只能根據(jù)本廠的生產(chǎn)要求確定回用水水質(zhì)指標。

1.3對產(chǎn)品質(zhì)量及污水處理系統(tǒng)的影響難確定

雖然印染廢水回用對水質(zhì)要求較高,但回用水中還存在不能去除的污染物,如無機鹽類等,有研究表明,印染用水的含鹽量大于 2 000 mg/L時,鹽容易在織物上產(chǎn)生斑跡,影響產(chǎn)品質(zhì)量。因為污水處理系統(tǒng)無法將無機鹽去除,如回用率太高,又不進行脫鹽處理,則系統(tǒng)中鹽類會積累到相當高的程度,使生產(chǎn)和污水處理無法進行。

1.4經(jīng)濟與技術的平衡

印染廢水回用處理工藝的處理費用比常規(guī)處理高,生產(chǎn)產(chǎn)品的價值與處理成本之間的平衡被打破,經(jīng)濟上對于用水量較小的工廠不太合適,對于用水量大的工廠有優(yōu)勢,可為企業(yè)帶來經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。同時,水價過低也是造成回用率不高的主要因素之一。

2印染廢水回用技術

印染廢水回用是在印染廢水達標處理的基礎上進行的深度處理,用于深度處理和回用的技術很多,但各有特點,使用的條件也各不相同。

2.1物理法

主要有過濾、吸附、膜分離技術,包括砂濾、纖維球過濾、活性炭吸附、超濾和反滲透等。如膜技術,在印染廢水回用中特別適合除鹽,能有效防止系統(tǒng)中無機鹽類的累積,確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。但處理工藝相對較復雜,需一系列預處理、保安處理等;投資較高,運行費用高,一般印染企業(yè)較難接受。

2.2高級氧化法

主要包括光化學氧化技術、臭氧氧化技術、電化學氧化技術等。

光化學氧化技術對難降解有機物和色度去除效果好,反應時間短,常溫常壓下即可進行,無二次污染,既可作為預處理提高廢水的可生化性,又可作為深度處理確保出水水質(zhì),開發(fā)具有更高催化活性、穩(wěn)定性的催化劑和具有更大的激發(fā)光(尤其是可見光)波長響應范圍的氧化劑,減少藥劑消耗,降低成本,是提高光化學氧化技術競爭力的有效措施。

臭氧是一種強氧化劑,它能夠氧化分解染料分子的發(fā)色或助色基團,生成分子量較小的有機酸和醛類,從而達到脫色目的。臭氧對于酸性染料、直接染料和活性染料等水溶性染料的染色廢液脫色效果十分明顯,但對含有分散染料和還原染料等不溶性染料的染色廢液的脫色效果卻要差得多,并且它只是把復雜的染料大分子轉(zhuǎn)化成了有機小分子,因而CODcr降低很小,同時該法耗電很高,大規(guī)模推廣應用有一定困難。

電化學氧化法是在電極表面的電氧化作用下或由電場作用而產(chǎn)生的自由基作用下使有機物氧化,它能有效地破壞生物難降解有機物的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),使污染物徹底降解,且兼容性好,易與其他方法配合使用,從而達到最佳處理效果。但需要消耗大量電能,設備成本也較高。同時,會產(chǎn)生大量的剩余氯,還可能產(chǎn)生有機氯副產(chǎn)物,要想使廢水回用就必須進行必要的脫氯,這必然會增加處理成本。

2.3生物法

主要有生物活性炭和曝氣生物濾池。生物活性炭上微生物的存在可延長活性炭再生周期,同時也提高CODcr去除率,適合于以活性染料為主的印染企業(yè),做一般過濾回用。而生物濾池只屬于一般生物處理技術,效率不高,去除率< 30%,出水要達到CODcr < 50 ～ 60 mg/L有困難,只適用于低級回用,如綠化、衛(wèi)生、沖洗等。

3印染廢水回用工藝選擇原則

(1)盡量采用簡單、成熟、穩(wěn)定、實用、經(jīng)濟合理的處理工藝,保證處理效果,減少投資及運行管理費用。

(2)處理系統(tǒng)運行有一定的靈活性和調(diào)節(jié)余地,以適應水質(zhì)水量的變化。

(3)盡量減少污泥的產(chǎn)生量,力求在系統(tǒng)內(nèi)消化污泥,以減少污泥處理的投資及運行費用。

印染廢水回用的水質(zhì)要求較高,單一的處理工藝一般很難將廢水達到較好的印染用水標準要求,可以將物理、化學、生物的凈化作用有機地組合起來,優(yōu)勢互補,充分發(fā)揮各種處理手段的長處,達到微量污染物的最佳處理效果。

4印染廢水回用方案

4.1改造前的廢水處理工藝

選擇江蘇省太湖流域某印染廠作試點,對原有的處理工藝進行重新改造,使處理后的水分質(zhì)利用,一部分達標接管排入工業(yè)園區(qū)污水處理廠 ,一部分處理后回用于生產(chǎn)。

該企業(yè)主要生產(chǎn)燈芯絨、平布、麻棉等染色布,年生產(chǎn)能力 3 000 萬m左右,主要使用染料為活性染料、士林染料、還原染料、分散染料等,產(chǎn)生廢水為 2 000 m3/d。廢水處理工程改造前的工藝情況見圖 1 和表 1。

由于只有物化處理,進水CODcr較高,去除率只能達到50% 左右,出水CODcr很難達到 500 mg/L的接管標準,因此接管處理費常常高達 7 ～ 8 元/t。

4.2改造后的廢水處理工藝

在原有的格柵、調(diào)節(jié)池的基礎上,把混凝沉淀池改成混凝池,又增加了預沉池、酸化水解池等后面的一系列池子,最大限度地利用了原有設施,節(jié)約了成本,工藝流程如圖 2 和圖 3 所示。

該工藝將物理、化學、生物的凈化作用有機地組合起來,具有占地面積小,耐沖擊負荷能力強,氧的利用效率高,產(chǎn)泥量少,可操作性好,運行成本低,出水水質(zhì)穩(wěn)定,受氣候干擾少,使用壽命長等優(yōu)點,核心技術在于通過酸化水解使有機物斷鏈,深井曝氣降解有機物,再進行脫氣,進入二沉池,經(jīng)處理后 50% 的水接管排放,另外 50% 的水利用活性炭和微生物的協(xié)同作用,去除廢水中殘存的有機物,臭氧氧化脫色,無閥濾池過濾的優(yōu)化工藝組合達到印染廢水回用標準,已用于生產(chǎn)車間(表 2、表 3)。

因在生產(chǎn)過程中嚴格控制含氮物質(zhì)的使用和嚴禁使用含磷洗滌劑,水中的氨氮和總磷都大大低于新標準。

4.3改造后的廢水處理效果

改造工程廢水處理能力為 2 000 m3/d,如不考慮中水回用,100% 的水達標接管排放,如考慮中水回用,中水回用率按 50% 計算,每天回用水量為 1 000 m3,處理成本按電費、人工費、藥劑費、污泥處理費、管理費、維護費、固定資產(chǎn)折舊費、財務費用、用水費用、污水接管費等計算,用水費用按1.0 元/m3,污水接管費按 4.0 元/m3,中水回用后這兩項的節(jié)約效果顯著,綜合考慮,回用比不回用節(jié)約處理成本 0.36 元/t,總處理費用節(jié)約 27.1 萬元/年。按正常生產(chǎn)估算,年廢水排放量將減少 36 萬t。

5結(jié)論

在印染企業(yè)中水回用處理工程的實踐探索中,總結(jié)出一些經(jīng)驗。

(1)對于新建或規(guī)劃的印染企業(yè),建議采用分質(zhì)處理、分級回用、就地回用系統(tǒng),從源頭減少污染物的排放和有效利用水資源,提高水的利用率。對于現(xiàn)有印染企業(yè),根據(jù)自身情況,在現(xiàn)有工藝的基礎上,增加一些投資低、運行成本少、易建設、可操作性好的深度處理裝置,與原工藝有機結(jié)合重新組合,使處理出水達到回用標準。

(2)印染廢水的回用應打破單靠末端深度處理的觀念,本著清潔生產(chǎn)的理念努力提高染料的上染率、資源的轉(zhuǎn)化率和循環(huán)使用率,特別建立水、氣、電等的管理控制平臺,力求做到精細管理、準確控制。

(3)印染廢水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)是回用深度處理的基礎。生化處理CODcr < 100 mg/L,色度 < 80 倍,再經(jīng)過深度處理,出水可達CODcr < 50 ～ 60 mg/L,這類水質(zhì)可在印染行業(yè)作為一般性回用。如生化處理效果好,可適當提高水的回用率,如進水濃度太高,生化處理后CODcr > 150 mg/L,建議全部接入管網(wǎng),一方面減輕工業(yè)園區(qū)污水處理廠的處理負擔,另一方面也大大低于接管標準,不需繳納超標處 理費。

(4)若要用于水質(zhì)要求更高的工序,就要保證更加嚴格的深度處理,如脫鹽處理,并可考慮將新鮮水與回用水定量配比混合使用。

(5)首選高效、低能耗的污水處理工藝。如水解酸化和好氧處理相結(jié)合,水解酸化池池深大于8 m,并且多級串聯(lián)使用,停留時間大于 24 h,可去除 30% ～ 60% 的CODcr,降低pH值 1 ～ 2,去除 60% ～ 70% 的色度,基本無能耗、無污泥排除,還可消化生化處理中產(chǎn)生的污泥,整個處理流程達到低能耗、低固廢、高效能的效果,加上水解酸化,使生化效果徹底,出水不易變質(zhì),為回用打下良好的基礎。

(6)精心選擇印染廢水處理藥劑,如原用化工廠的廢酸,發(fā)現(xiàn)廢酸中殘留的化學品對微生物有毒害作用,后改用鋼廠的廢酸,由于鋼廠廢酸中含有大量的二價、三價鐵離子,起到初步調(diào)節(jié)pH值和部分混凝作用,在酸化水解池前,再用工業(yè)硫酸調(diào)節(jié)pH值。但如回用水用于染色,加不含鐵離子的酸,防止織物上出現(xiàn)黃斑、銹斑、銹洞等現(xiàn)象。

(7)為了確保產(chǎn)品質(zhì)量,回用水暫時不用于染色,最大限度地避免了鹽的積累對染色的影響。硫化染料對微生物毒害作用很大,在漿染線用到硫化染料,要求操作工染完后用泵抽到專用桶里,使用時再放下來,一方面節(jié)約了染料,另一方面保證了污水處理的正常進行。如一定要回用于染色,必須十分謹慎。

(8)污泥處理一直是個棘手的問題,采用離心脫水機處理污泥,它壓得比板框壓濾機干,比帶式壓濾機節(jié)約沖洗水,壓干后的剩余污泥可和煤混合放入鍋爐中一起焚燒,充分利用剩余污泥的熱能,達到廢物利用的目的。

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