高难度印染废水处理方案

印染废水处理新科技—— 一体化塔式印染废水处理

原载: 上海印染新技术交流研讨会

摘要：本文简要概述了印染行业废水的特性与处理要求，介绍了一种发明专利项目荣获第十五届全国发明展金奖并列为国家火炬计划项目。塔式一体化印染废水处理新科技，她抓住了印染废水的核心问题，可溶性物质的去除，解决B:C比小于0.3时的可生化性技术难题，打破了国外技术垄断，找到了打开高难度废水处理的钥匙——EM电解反应器，从而使印染废水处理既高水质处理，而且低运行成本费低投入，这是当今环保印染废水治理众多企业期望已久的用新科技来解决企业环保问题的生存与发展。

一、问题的提出

1.印染行业背景

目前全世界染料年总生产量在60万吨以上，其中50%以上用于纺织品染色；而在纺织品印染加工中，有10%～20%的染料作为废物排出。印染行业是工业废水排放大户。据不完全统计，中国印染废水每天排放量为300～400万吨。印染废水具有水量大、无机污染物含量高、

色度深、碱性大、水质变化大特点，属难处理的高难度工业废水。近年来由于化学纤维织物的发展，仿真丝的兴起和印染后整理技术的进步，使PVA浆料、人造丝碱解物(主要是邻苯二甲酸类物质)、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水，其COD浓度也由原来的数百mg/L上升到2000～3000mg/L，从而使原有的生物处理系统COD去除率从70%下降到50%左右，甚至更低。传统的生物处理工艺已受到严重挑战；传统的化学沉淀和气浮法对这类印染废水的COD去除率也仅为30%左右。因此开发既经济又有效的印染废水处理技术日益成为当今环保行业关注的课题。

2.经济有效处理新技术期望

印染废水是属高难度工业废水的范畴，其高难度工业废水定义是指一些在工业生产过程，产生的难以生化降解的废水，大部分工业废水均属高难度工业废水范围，印染废水也属于其中之

一、 BOD与COD之比小于0.3

对于处理印染废水的技术关键是：将不可生化物质转化为可生化物质，运用复合氧化和微捕技术，水与溶剂的分离技术，高盐去除的水中结晶技术等，这些就构成了解决高难度印染废水处理的技术核心。印染废水处理对象分为两种：不溶性物质和可溶性物质。

可溶性物质按溶解物种类分可溶性有机物和可溶性无机物，可溶性物质还可按物质的降解程度分易降解物质和难降解物质。

我们针对可溶性物质去除的难点，经过多年的研究探寻出一套有效去除可溶性有机物和无机物的具体专利技术。可溶性有机物：吸附法、膜分离法、渗透法、高温氧化法、复合氧化法、化学聚凝法等。可溶性无机物：生物微捕技术、生物滤床、植物床法、高温氧化转化法等。

二、印染废水处理解决方案

目前纺织染整行业废水处理技术均属于90年代水平。大多采用开放式水池，絮凝剂采用铁盐、铝盐, 后续的废水生物处理技术采用常规的活性污泥法，污泥处理采用板框式压滤机。

印染布工艺流程：

针对以上印染布工艺流程，国外，废水处理设备，主要是化学絮凝剂和氧化沟方式，因此存在占地面积大，投资大，有异味。运营费高，管理不方便，对环境有二次污染等问题。国内研发的工业废水处理设备，大多存在处理水质有异味、体积大、运营费高、管理人员多的弊端。

三、方案确定

我们所采用的印染废水处理新工艺流程如下所示：

四、方案实施

某项目实例:某厂印染废水对环境的影响政府已提出了初级治理的要求，也就是将厂内的1200吨印染废水进水CODcr 3500 mg/L，处理达到CODCr小于100mg/L、色度小于5的工艺要求。原有设备已经达不到排放标准，现需要改进其污水处理工艺，达到排放标准。其关键技术要求是运行费低，投资省，管理简便。

    针对印染废水的特点，结合业主的水质处理要求，本技术文件将按照以下原则进行方案设计：

▲ 选用运行安全可靠、经济合理的工艺流程，尽可能减少基建投资和运行费用，节省占地，降低能耗。

▲ 积极稳妥的利用先进技术和设备，确保污水处理的效果。

▲ 废水处理系统产生的污泥干化后由厂方解决。

▲ 方案应采用先进可靠的系统设备，降低系统的维护工作量和延长设备寿命，以保证系统的长期正常运转。

▲ 在关键处理单元中采用自动化控制系统，以保证处理效果和减少劳动力的需求。

针对车间排放废水水温较高的特点，在处理工艺中考虑对废水的冷却降温处理。

工艺流程图：

工艺说明：

1.过滤器

过滤器采用本公司专利技术，结合国外先进加工工艺，利用其自身的设计特点，使用摩擦形不堵塞分流结构超滤系统，进行水质深度处理，具有免维护，免清洗，过滤效果好等效果。作为预处理手段，适用于各种废水。

2.调节池

为了使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，因而在废水处理设施之前设置调节池。

3.复合氧化

复合氧化法克服了普通氧化法存在的氧化剂氧化能力不强且有选择性的缺点，针对水中难降解高浓度有机物及无机物，以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应，使部分难降解有机物发生断链、开环，使之部分或完全分解。作为生化处理的预处理，可有效地去除一定的CODcr，同时已打开的难降解有机物也能够在下述流程BAF中得到充分降解，从而保证了良好的CODcr的去除效率。

4.混凝

在氧化反应之后，废水进入混凝池，投加混凝剂，在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离去除，该方法对废水中的SS及COD都有一定的去除效果，而且絮凝反应是比较成熟的工艺，实际工程的应用也很广泛，效果很好。

本混凝池是加入一种特殊的药剂（引发剂），能够快速的去除大量的氨氮，大大降低废水中氨氮的含量。

5.快速厌氧反应器（ADF）

ADF反应器是集生物处理，物理吸附及化学反应于一体的快速厌氧生物反应器，它具有水力停留时间短，预处理效果好，运行稳定，抗冲击能力强等特点。再结合我公司所特有的动态缓释营养剂和微捕技术两项专利技术，能够有效控制废水中B/C比，进行生物加速，使生化反应效率、污水处理效率提高50%～75%，减少能耗30%～50%。最终通过活性污泥回流可以去除65%以上的有机物，80%以上的SS和部分色度。

6.生物快速处理器（BAF）

BAF(Biological Aerated Filter) 生物快速处理器能够非常地进一步去除废水中的CODcr，经BAF后废水中的CODcr去除率可以达到80%以上的效率。能够达到高的去除率是归功于BAF的技术优势。作为第三代生物滤池，它充分借鉴了处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，采用淹没式生物快速曝气反应，即需曝气、高过滤速度、截留悬浮物，能够去除SS、CODcr、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX(有害物质)的作用，其特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，因而采用BAF的意义和巨大好处在于它能够节省后续沉淀池(二沉池)的建设和投资；它的容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，因此BAF所需基建投资少，出水水质较传统工艺好；同时因BAF的小巧优势，它的运行能耗也比传统生物滤池要低。

另外，本公司选用的BAF反应器填料不同于普通的填料，其中加入一种特殊的催化填料，填料催化与微生物处理同时进行，大大提高了BAF反应器的稳定性和去除率。

7.EM电解反应器

现在我们处理的废水是很复杂的印染废水，其中含有很多难以分解的大分子有机物，经过前面的几个过程，大部分的长链大分子有机物都已经被去除，但仍然会有少数的有机物很稳定，如果此时不对此部分有机物进行深度处理，仅仅通过普通的生化反应进行直接处理，基本没有效果，这时就需要通过EM反应器，重新将这些顽固分子打碎，这个过程的结果会使CODcr升高，但却是非常有必要的。将顽固分子打碎后，再进行后面的生物处理，就能将这些已经粉碎的有机物很容易的去除。

工程投资分析

示例某印染厂废水日处理量1200吨项目：

1 设备部分

序号	名称	数量	单位	备注
1	土建
2	EM反应器	1	台	30年无需更换
3	氧化	1	台
4	BAF填料	15000	公斤	一次性
5	催化剂	300	公斤	一次性
6	动态缓释营养剂	500	公斤	5年更换
7	微捕剂	10	公斤	一次性
8	各种水泵		台	多级泵、自吸泵、离心水泵
9	流量计、仪表
10	管路、阀门及配件
11	鼓风机	2	台
12	电控箱	1	个

2 土建部分

序号	名称	数量	工艺单元描述	估价	备注
1	调节池				原有
2	外排池				另定
3	生化组合池	1座	37.0×13.4×9.0	111.55	钢
4	污泥浓缩池	1座	10.0×4.0×4.0	3.00	钢
5	氧化池	1座	8.0×4.0×2.0	2.20	钢
6	设备基础			1.20	钢
7	化验、中控、风机、加药及泵房				利用原有
8	小计			117.95

3 其他费用

1、设计及技术服务费：7.5万元

2、调试费： 5.0万元

3、管理费、税金： 3.0万元

4、安装费： 8.82万元

5、菌种费： 1.60万元

4 工程总投资

设备部分 + 土建部分 + 其他费用 = 335.62万元

注：本报价不包括地基处理费。

五、技术经济分析

主要技术原理如下：

其一、采用了一种快速复合氧化技术：将被处理水质经由高温发生器进行瞬间氧化，能在3秒钟内完成，使原水中难以降解的CODcr降低50%．这种方法和湿式催化氧化技术相比，不需压力，反应时间极短（湿式催化氧化法反应时间约二小时），还可根据制药废水中难降解的有毒有害、有机溶剂的不同挥发程度进行快速分离，并将其有机溶剂的化学键能降低，从而使低成本的生化降解成为可能。

其二、采用一种催化触媒氧化法，选择一种复合矿物材料，能对废水中有机溶剂进行转化和吸附，对高浓度制药废水进行瞬间反应，可有效去除CODcr30％，整个催化反应在3秒钟内完成，从而实现低成本处理。

其三、将传统的生物塔滤处理方法进行两项创新，通常生物塔滤处理设备均需7米以上，有的高达22米，而本发明是将塔滤有效处理高度通过盘管式塔滤设备，进行等效处理；其次是运用微生物的负电性特征，将生物载体选用正电荷材料，使生物培养速度大大加快。

其四、在酸性的条件下，pH=3左右，培育出耐酸菌种，去除难降解有机物。

其五、采用电解的电极氧化快速处理：通过电流２－５安培，利用特制的金属极板产生极佳的氧化效果，可使残余的难降解CODcr进一步快速氧化处理，这部分经反复试验认证具有30%去除率，同时这部分对氨氮的去除也极其有效，并具有极好的灭菌效果。

其六、复合式动态生物膜曝气处理：将空气通过分子筛空气富氧，可使空气中原含氧量20.9%提高至70%到99%之间，这样将大大提高生物培养中供氧的能耗，这部分电费的节省是通常的65%以上，同时由于风量的减少，不需用85dB(A)以上噪声的罗茨鼓风机，而是采用一种低噪声的离心风机即可。这部分的生物填料不仅采用正电荷的快速培养特性，而且生物载体填料的动态大大提高了水与微生物的充分接触，同时在生物微辅剂的协同作用下可使曝气时间从原来的72小时降到现在的4～6小时就可完成，大大缩短了曝气时间。其七、运用摩擦分流过滤器结构，将陶瓷过滤器和反渗透膜在不用逆洗的前提下进行有效水质深度处理，这部分的处理效果约为50～60%，这样一套处理系统就可使CODcr彻底达标，如CODcr 15000 mg/L左右降低至30mg/L以内，达到中水回用标准。

在技术方面，本项目国内外发展现状与技术性能水平比较，经国际联机检索查新报告及水平查新报告已达到国际先进水平，其处理工艺和塔体结构的结合具有新颖性。

本废水处理设备其工艺综合了多种新技术，外形为封闭式塔体结构，处理过程为自动程控，因此处理废水具有低耗、无异味、体积小、运营费低以及可实现中水回用及管理方便等特点。

产品指标与国内外同类产品对比

测试项目	GB4287 -92	本印染废 水处理塔	新型生化物化法	生物接能氧化法	厌氧━好氧生物处理法
CODcr(mg/L)	100	8.03	100-130	79.1	155
悬浮物(SS)(mg/L)	70	未检出	80
pH	6-9	8.00	6-9	7.3
色度(稀释倍数)	40	2	70-80	35	159.23
细菌总数(cfu/ml)		23*

“*”国家对印染废水排放中的细菌总数没有规定，通常印染废水中的细菌数高达105，本设备废水处理后的细菌总数为23，远小于饮用水细菌总数为100的标准。

本项目研制的印染废水处理设备小型样机，已运至某印染工厂作现场试验，经二个月的试运行效果良好，已得到该企业的良好评价，并表示在企业新建工厂中将计划采用本成套新技术设备。

由同济大学城市污染控制国家工程研究中心水质测试室对本设备处理印染废水的检测报告证实，经处理后的水质不但实现环保排放标准，还达到中水回用标准。

由此可见，本项目技术工艺是成熟可靠的，已荣获全国发明金奖，并在近日被列为国家火炬计划。

在经济方面，本项目研发开发的处理印染废水的, 工艺技术和结构克服了其它废水处理设备存在的众多弊端，具有其它废水处理技术和设备不可比拟和替代的功效，因此该项目研发的产品具有极强的市场竞争能, 力。

结论：印染废水处理是工业废水中最为困难的课题，本发明专利项目是这一领域的重大突破，已荣获全国发明金奖，并在近日被列为国家火炬计划，它的成功不仅印染行业具有巨大市场，还可扩展用于聚酯废水、制革废水、电镀废水和制药废及城市生, 活污水的处理等众多场合，所以它的市开发前景是巨大的。

本项目不仅从技术上是可行的，从经济效益上也是可观的，它具有占地小效率高，投资省，运营费用低，每吨的印染废水处理费用仅为1.39元／吨。该系统具有生化处理功能，处理水质达到二级排放标准及可安用户所需进一步深度处理达到中水回用标准。