废水处理方案设计

1、某印染有限公司 印染废水处理方案设计 专业：环境工程 设计：xxx 学号：xxxxxxx 指导老师：xxx xxxx 年 xxxxx 大学 xx 学院环境工程专业 xxxx 班 引言引言 纺织工业是中国具有优势的传统支柱行业之一，随着国民经济的快速发展， 以及加入 wto，我国已成为世界最大的纺织生产国。由于我国纺织印染行业生 产过程中大多采用以水为介质的加工工艺，需要消耗大量的清洁水，每加工 100 米织物，大约产生 3 至 5 吨印染废水。据不完全统计，我国印染废水排放 量约占整个工业废水排放量的 40%，达 4106-5106 m3/d，每年排放废水 9.5 亿多吨，并且印染废水具有分布

2、面广、浓度变化大、脱色困难、含有机物浓度 高等特点，属于较难处理的工业废水。 近年来，非天然原料、新型染料、表面活性剂等助剂越来越多的被开发并 应用到实际生产过程中，导致印染废水中难生物降解的有机物质(如 pva 浆料、 大分子染料等)大量增加，其 bod5/cod 值由原来的 0.4 到 0.5 下降到 0.2 以下， 可生化性变差，废水水量及其中所含的污染物质成分的变化都很大，废水处理 难度也就随之不断增大。采取诸如开发新技术并加快其在生产中的应用、加强 现有工艺的改造与创新、提高处理工艺的运行控制技术等方法，促进印染行业 的可持续发展，已成为现今环保专家关注的课题。 为了控制污染保护环境

3、，水与污水的深度处理及再生利用也就十分重要。 污染水的深度处理可保证饮用水水质安全，保护人类健康。污水深度处理可使 污水资源比重复利用，减少生产成本，控制水体污染。归根到底，水的深度处 理与回用技术是保护人类生存与发展环境的重要举措。对于企业降低成本，提 高利润，实现可持续发展亦具有非凡的意义。 设计纵观国内外印染废水处理技术，从某印染纺织行业污水处理的具体实 际出发，分析废水来源及特点，根据污水处理回用标准和公司实际经济发展情 况，选择合适的工艺处理流程。使得设计污水达标排放，而且尽可能降低成本， 优化设计。 某某印染有限公司 2011 年 11 月 目录目录 引言引言.1 1 印染废水的来

4、源及特点印染废水的来源及特点.4 1.1 印染废水的来源 .4 1.1.1 工艺中产生的废水.4 1.1.2 印染废水的成分.6 1.1.3 染料及其性质.6 1.1.4 浆料.7 1.1.5 助剂.7 1.2 印染废水的特点 .8 2 印染废水处理排放及回用标准印染废水处理排放及回用标准.9 2.1 印染废水处理排放标准 .9 2.2 印染工艺回用水水质标准 .9 2.2.1 印染用水水质要求.9 2.2.2 印染回用水水质要求.10 3 企业概况及水质情况企业概况及水质情况.11 3.1 企业基本概况 .11 3.2 废水的产生及水质情况 .11 4 印染废水处理技术的国内外研究现状印染废

5、水处理技术的国内外研究现状.12 4.1 物理法 .12 4.1.1 吸附法.12 4.1.2 膜技术.12 4.2 化学法 .13 4.2.1 混凝法.13 4.2.2 化学氧化法.13 4.2.3 光催化氧化法.14 4.2.4 电化学法.14 4.3 生物法 .14 4.3.1 好氧处理技术.15 4.3.2 厌氧处理技术.15 4.3.3 厌氧好氧组合方法.17 4.3.4 固定化微生物技术.17 4.3.5 生物强化技术.17 5 印染废水的深度处理与回用技术印染废水的深度处理与回用技术.18 5.1 印染废水的深度处理 .18 5.1.1 物理处理.18 5.1.2 化学处理.18

6、 5.1.3 物化处理.18 5.1.4 生物处理.19 5.2 印染废水回用处理工艺 .20 6 工艺比选说明工艺比选说明.22 6.1 预处理工艺说明 .22 6.2 物化处理工艺说明 .22 6.3 生化处理工艺说明 .22 6.3.1 厌氧工艺.23 6.3.2 好氧工艺.26 6.4 污泥处理工艺说明 .27 6.5 设计污染物去除原理 .28 6.5.1 ss 的去除.28 6.5.2 色度的去除.28 6.5.3 bod5的去除.28 6.5.4 codcr的去除 .29 6.6 污水深度处理与回用 .29 6.6.1 多介质过滤器.30 6.6.2 臭氧氧化.30 6.6.3

7、活性炭.30 7 本方案采用的印染废水的处理工艺本方案采用的印染废水的处理工艺.31 7.1 废水处理工艺流程.31 7.2 工艺流程简述.32 7.3 主要处理单元说明.33 7.3.1 一级处理.33 7.3.2 二级生物处理.33 7.3.3 三级深度处理与回用.34 7.4 个主要单元设计计算 .35 7.4.1 格栅计算.35 7.4.2 瀑气生物滤池 baf .36 7.4.3 二沉池的计算.37 7.4.4 baf 主要的运行参数 .38 7.5 高程布置及计算 .38 7.5.1 布置原则.38 7.5.2 管线设计.39 7.5.3 布置特点.40 7.5.4 高程布置.40

8、 7.5.5 高层计算.40 8 主要构筑物及设备等投资概算主要构筑物及设备等投资概算.42 8.1 主要构筑物设计参数.42 8.2 主要设备及投资.42 8.3 其他费用.43 附录附录.44 1 印染废水的来源及特点印染废水的来源及特点 1.1 印染废水的来源印染废水的来源 印染废水产生于印染工艺的全过程，印染工艺是对纺织印染原料(纤维、 纱线、织物)进行物理和化学加工的过程。 表 1-1 印染废水的来源 工序添加物废水及组成 退浆淀粉酶或硫酸稀浆、浆料分解物，如葡萄糖 煮练氢氧化钠、清洁剂表面活性剂、油、蜡 漂白双氧水、氯、次氯酸、碱颜料、表面活性剂、盐 丝光氢氧化钠丝光废水 染色 燃

9、料、表面活性剂、元明 粉、保险粉等化学剂 废染料、表面活性剂、化学剂 整理 软化剂、淀粉、树脂、甲 醛等化学剂 废化学剂、表面活性剂 1.1.1 工艺中产生的废水工艺中产生的废水 棉及混纺产品的印染工艺印染废水产生，主要有退浆、煮练、漂白、丝光、 染色、印花和整理废水，工艺中产生的废水： 1) 退浆 退浆是为了把纺织布料上需要去除的浆料和纤维本身含有的杂质去 除，方法是采用化学试剂将其水解成可溶于水的物质。企业退浆废水的产 生量一般不大，颜色多为淡黄色，其中含有较高浓度的污染物质(如浆料及 其水解产物、纤维素和烧碱等)，退浆废水的 ph 值在 11 到 12，呈碱性。退 浆废水的可生化性与织物

10、在上浆工序中使用的浆料有关，浆料是淀粉等天 然原料时，其退浆废水的 cod 和 bod5的浓度都很高，废水的可生化性好; 当浆料是聚乙烯醇等化工原料时，bod5/cod 的值一般在 0.3 左右，废水的 可生化性差。 2) 煮练 煮练的方法是要在高温碱性条件下，用烧碱和表面活性剂等的水溶 液，长时间的煮织物，去除纤维所含的果胶、油脂、蜡质及含氮物质等杂 质。煮练的目的是为了保证染色、印花的加工质量。煮练废水水量大，水 温高，含碱浓度高。 3) 漂白 漂白是为了让织物有稳定的白色，方法是用次氯酸钠、双氧水等漂 白剂剂去除各类织物纤维上的色素。漂白废水的水量大，但污染程度较轻， 其主要污染物为残余

11、的漂白剂，bod5较低。 4) 丝光 丝光这道工序是用浓的 naoh 溶液处理织物纤维，目的是要提高织物 对染料的吸附力，并固定织物的尺寸，增加其表面光泽。丝光废水中含有 高浓度的碱，虽然可以通过蒸发浓缩进行回收、重复利用，但丝光废水仍 呈强碱性，且有机物和悬浮物的浓度都很高。 5) 染色 染色是纺织产品加工过程的重要环节，其过程是要用不同的染料、 助剂和染色方法使各种不同的纤维获得我们想要的颜色。各种染料的上色 方法及其对各种纤维织物的上色程度和使用的染液浓度不同，不同企业和 相同企业的不同时期产生的染色废水的水质都有很大差异。通常情况下染 色废水的 ph 值在 12 到 13，色度可高达几

12、千倍，b/c 值在 0.2 左右，废水 水量大且可生化性不好。 6) 印花印花工艺包括配色调浆及印花后处理等工序。印花废水产生与以上步 骤，包括对印花滚筒、筛网的冲洗和后处理时的皂洗、水洗过程。印花废 水中含有大量浆料和配色剩余的染料和助剂，废水水量大且其中的污染物 质多变、复杂。 7) 整理 整理废水的 cod 浓度较高，但由于其水量较小，对整个织物生产过 程产生的混合废水的水质水量影响不大。 8) 碱减量废水 碱减量废水产生于仿真丝织物生产过程中采用的碱减量工艺。 其有机物浓度高，(化学需氧量的浓度可达 90000 mg/l，对苯二甲酸含量可 达 75%)，所含有机物的分子量大，呈强碱性(

13、ph 值大于 12)属于难生物降解 的物质。 1.1.2 印染废水的成分印染废水的成分 了解印染废水的来源后，可以知道印染工艺中染料、浆料和助剂的性质很 大程度上决定了印染废水的成分。 1.1.3 染料及其性质染料及其性质 染料的作用是使织物纤维在染色过程中获得我们想要的色泽。染料通常能 直接溶于水或通过化学手段使其溶于水，染料本身不同程度的对织物纤维有一 种吸引力，使其能够使织物产生一定的色度。 根据染料染色应用特性进行分类，分为: (1)直接染料:大部分直接染料含有磺酸基等亲水基团，可溶于水，分子中 含有直线型共扼双键长链，发色基团为偶氮基。在弱碱或中性染浴中，直接染 料可以通过氢键和范德

14、华力与织物纤维发生较强的吸附作用，从而进行染色。 (2)硫化染料:含有两个或两个以上硫原子组成的硫键，不溶于水和有机溶 剂中。通过硫化碱将染料还原、上色后，再被氧化成原来不溶性的状态，固着 在纤维上。染料氯漂不稳定，价格低廉，适用于纯棉和维纶纤维等的染色。 (3)还原染料(士林染料):分子中含拨基，不溶于水。其染色过程要形成可 溶性隐色体钠盐，再经氧化后变为原来不溶于水的状态而存在于纤维上。用还 原染料进行染色后的布料经皂洗、日晒不易褪色，适用于棉纤维的染色。 (4)可溶性还原染料:还原染料的衍生物，可溶于水。其染色过程是用还原 染料经过还原及酯化而成的隐色硫酸酯碱盐，与还原染料相比，在染色过

15、程中 无需使用烧碱和保险粉等还原剂。 (5)酸性染料:酸性染料大多含有磺酸基等亲水性基团，易溶于水。酸性染 料的染色过程需要在酸性环境中进行。适合对蛋白质类的织物纤维进行染色。 (6)活性染料:活性染料的染色过程类似于化学反应，其分子中含有羧基、 氨基等化学基团，这些活性基团能够与棉及羊毛类纤维生成共价键，发生反应 而使它们上色。 (7)冰染染料:冰染染料的组成单元是偶合剂和发色基团两部分。它的染色 过程是在适当条件下，让底粉与显色基溶液迅速产生偶合作用，生成不溶性染 料，使织物上色。适合于纯棉织物的染色。 (8)氧化染料:氧化染料多为芳香胺盐酸盐。其染色过程是通过空气或氧化 剂氧化发色后形成

16、不溶性的苯胺黑固着于织物纤维。 (10)分散染料:分散染料不溶于水，分子中没有亲水性基团，常含有硝基、 卤素原子等疏水性较强的基团，是一种非离子型染料，在水中呈分散的微粒状 态。分散染料的染色过程是在高温热熔等条件下，用水为媒介将染料制成分散 液，织物纤维吸收分散液后固着、上色。适用于对聚酯纤维进行染色。 (11)阳离子染料:阳离子染料由带正电荷的基团和发色团组成，能与睛纶纤 维发生较强的亲合力，染色性很好。 目前，在纺织印染企业中应用比较多的有:可溶于水的直接染料、活性染料 和酸性染料及难溶于水的分散染料。 1.1.4 浆料浆料 在纺织品加工的经纱工序中，需要对布料进行上浆处理，防止纱线起毛

17、、 断头，纱线纺织成布匹后才能染色，布匹在染色过程中又需要把浆料去除，便 于染料上色。纤维织物在印花这道工序中也需要上浆，让染料以浆液为媒介进 行印花，当其经汽蒸固着、印花完毕后，洗去浆料。现在国内外主要使用的浆 料有丙烯酸类、变性淀粉和聚乙烯醇（pva）三大类。 1.1.5 助剂助剂 使用染整助剂的日的是为了缩短加工周期、提高产品质量、改善产品性能。 主要包括表面活性剂、金属络合剂、还原剂、树脂整理剂等。 表面活性剂类的染整助剂是应用较为广泛的，包括润湿剂、渗透剂、抗静 电剂、消泡剂等。大多数表面活性剂由疏水的碳氢链和亲水的极性基团组成， 使用它们可以改善布料和染料之间的吸附能力，易于染整。

18、常用的助剂包括柔 软剂和平滑剂、润湿渗透剂、抗静电剂、消泡剂和乳化剂。柔软剂能增加浆液 的可塑性;润湿渗透剂能使印染过程使用的染液、浆液等液体渗透或加速渗入至 纯棉或涤纶纤维的空隙中，无法用混凝法将其去除;抗静电剂可以消除织物纤维 里存在的静电;消泡剂可以抑制浆液产生的泡沫，可用混凝法进行去除;乳化剂 可以使油脂等液体乳化，让它们均匀稳定地分散在废水中，乳化剂具有亲水性， 需要用混凝法对废水进行预处理，以利于后续生化处理设施的高效运行。 1.2 印染废水的特点印染废水的特点 (1)色度大、有机物含量高 印染废水的色度可在几百倍至几万倍、cod 浓度高、可生化性差。在染色 和印花工序中使用的各种

19、染料不可能完全转移到织物纤维上，未被纤维吸收的 染料进入废水中使其具有了较高的色度。 (2)水质变化范围大 由于纺织印染企业使用的布料、纺织印染工艺、产量及染料和浆料等原材 料都不尽相同，造成纺织印染废水的浓度和成分都变化很大。 (3)ph 值变化大 对不同的纤维织物进行染色要使用不同的染料，不同的染料在染色、印花 工序中染色环境要求的酸碱度也不同，废水的 ph 值也随之不同。 (4)水温水量变化大 印染废水的水量大、温度较高，且由于织物纤维的染色温度及使用的清洁 水量都随织物类型而变化，所以排放废水的温度和水量也随之变化。 (5)废水的毒性和危害性大 印染废水中含有大量的有机物，如未经处理就

20、排放到自然水体中，有机污 染物会消耗水中的溶解氧，影响水生植物和鱼类等水生动物正常的呼吸作用， 致使水生态失衡;没有被分解而沉积在水底的有机物，会因缺氧而发生厌氧发酵 作用，发酵产生的硫化氢等有害气体会使水体进一步恶化;废水的高色度会降低 水体的透光率，其中的剩余染料还会吸收阳光，影响水体自净作用及受纳水体 的外观;废水的高碱性会使土地盐碱化。 2 印染废水处理排放及回用标准印染废水处理排放及回用标准 2.1 印染废水处理排放标准印染废水处理排放标准 根据纺织染整工业水污染物排放标准gb4287-92 中之规定： 表 2-1 主要污染物排放标准 codcr100mg/l 氨氮 15mg/l b

21、od525mg/l 硫化物 1.0mg/l 色度40 倍(稀释倍数)六价铬 0.5mg/l ph69 铜 0.5mg/l ss70mg/l 二氧化氯 0.5mg/l 2.2 印染工艺回用水水质标准印染工艺回用水水质标准 2.2.1 印染用水水质要求印染用水水质要求 水是印染用染料、药剂、助剂等的溶剂，漂洗织物也需用水。尽管目前已 有溶剂煮练、超临界二氧化碳作溶剂染色等非水溶剂的发展，但还不具备工业 化生产的条件，因此，印染生产中大量用水是不可避免的。 无论哪种天然水(地表水或地下水)都含有某些钙、镁等碳酸盐，酸式碳酸 盐以及铁、锰等金属离子等。通常印染厂用水都经过软化后使用。 表 2-2 目前

22、行业内的用水水质要求 水质项目单位指标 透明度 cm30 色度铂 10 ph 值6.58.5 铁 mg/l0.1 锰mg/l 0.1 悬浮物 mg/l30 色度稀释倍数 25 ph 值6.09.0 铁 mg/l 0.20.3 锰mg/l 0.2 悬浮物 mg/l烧毛退浆煮炼漂 白丝光染色印花整理成品。废水的混合物主要为退浆废水、煮 炼废水、漂白废水、丝光废水、染色废水、整理废水等。主要污染源包括:煮 炼及染色过程中造成的酸、碱污染;煮炼及染色均需在高温条件下进行，因而 产生了热污染;退浆及煮炼过程中产生的毛碎、纤维及杂质造成的高悬浮物污 染;退浆过程中产生的淀粉、胶、蜡及乙酸等酸化剂造成的 b

23、od 污染;上浆 所使用的聚乙烯醇(pva)等化学浆料和染料产生的 cod 污染;染色、印花过程 中染料形成的高色度污染。 企业原料采用纯棉或涤棉坯布，染料有活性染料、直接染料和分散染料， 浆料为聚乙烯醇(pva)等。 表 3-1 废水水质参数 废水量9300 吨/天 codcr16001750mg/l bod5300400mg/l ss350450mg/l ph1013 nh3-n15.1mg/l s2-2.3mg/l 色度550700 倍 4 印染废水处理技术的国内外研究现状印染废水处理技术的国内外研究现状 目前，国内外印染废水处理技术研究较多的有物理法、化学法和生物法。 其中生物的方法应

24、用广泛，化学和物理的方法也发挥重要作用。 4.1 物理法物理法 4.1.1 吸附法吸附法 吸附法的脱色原理是利用吸附剂的吸附作用将染料分子从废水中去除而实 现的。吸附剂按照其能否再生分为两种，即可再生吸附剂和不可再生吸附剂。 吸附剂的吸附作用分为物理吸附和化学吸附。常见的吸附剂有活性炭、离子交 换纤维、膨润土、粉煤灰和木屑等。 活性炭作为一种优良的吸附剂，对印染废水有良好的脱色效果，可以有效 地去除水中溶解性有机物，但它不能去除水中的胶体和疏水性染料。活性炭对 染料具有选择性。废物再利用是吸附剂的一大来源，诸如炉渣等工业废料、木 屑等天然废料和植物秸秆等都对印染废水有一定的吸附能力。例如，粉煤

25、灰可 用来处理难降解的染料废水，它的主要成分为 sio2和 a12o3，具有不规则的多 孔结构，比表面积很大。吸附法脱色方法不需投加任何药剂，无污泥；但是吸 附剂的吸附效果随着吸附时间的变长而下降，而且可再生吸附剂的再生过程及 处理不可再生吸附剂的饱和问题都会产生二次污染，费用也很高。 4.1.2 膜技术膜技术 分离膜是一种具有选择性透过功能的膜，它能对含有多种成分的液体进行 分离、浓缩和提纯。膜分离技术包括反渗透、超滤、纳滤和微滤等作用。 反渗透技术目前多用于海水淡化、回用锅炉水的处理和生活饮用水的制备。 试验结果表明，用反渗透法分离活性红染料废水是可行的。超滤法是膜分离技 术中应用最一早最

26、广泛的方法之一。早在 80 年代，我国就有采用超滤法处理还 原染料废水的研究，其色度去除率和染料回收率达到 95%以上，有机物去除率 也在 80%左右。纳滤是介于超滤和反渗透之间的膜分离技术，它的孔径比反渗 透膜疏松，大约为几纳米，可用于分离直接染料和活性染料。微滤技术在对印 染废水处理的应用中表现出了良好的脱色能力，且其实施设备简单、易操作。 4.2 化学法化学法 4.2.1 混凝法混凝法 混凝法用于印染废水的脱色机制是以胶体化学的 dlvo 理论为基础的，通过 某些物理或化学过程，使水中难清除的污染物聚集成大体积絮体得以分离。无 机絮凝剂和有机高分子絮凝剂的絮凝作用主要是利用某些絮凝剂如铁

27、系、铝系 等的水解和聚合作用，高分子化合物的吸附、捕网、卷扫作用，最终去除所生 成的絮状物，从而是水体达到净化的目的。在众多脱色技术当中，混凝法以其 经济、高效脱颖而出，其方法对于硫化染料、分散染料等水溶性差的染料的脱 色效果很明显。作为混凝剂中的两大类别，有机高分子混凝剂由于具有较强的 吸附架桥能力，其脱色效果往往要比无机混凝剂更强。由于混凝剂对水体净化 效果比较理想，因此在高浓度印染废水处理中得到了广泛应用。混凝法的优点 是操作简单，成本低，处理效果较高，运行控制技术容易掌握。但其不足在于 对有机物的去除率不高;适用范围窄，对可溶性的有色污染物质脱色效果差;若 水体中含有与所用的离子聚沉作

28、用相同极性电荷的离子则其去除效果较差;并且 由于水质条件的不同，在某些情况下，为了达到更好的净化效果，可能会加大 投资的成本。 4.2.2 化学氧化法化学氧化法 化学氧化法是用化学氧化打开染料分子中某些含不饱和键的大分子显色基 团，达到脱色的目的。相比其他废水脱色处理方法，此方法更适用于处理那些 比较难于脱色，且急于净化的高污染印染废水。现在广泛应用的化学氧化法主 要包括:臭氧氧化法、fenton 氧化法和高温深度氧化法。 臭氧作为一种重要的氧化剂，可以对含有活性染料、直接染料、酸性染料 等染料的印染废水的脱色率高达 90%以上，对分散染料也有良好的脱色效果。 臭氧氧化法的优点是不再继续产生危

29、害更大的后续污染物，设备占地面积小， 无需人工操作。缺点是运行费用支出较高。所以此方法不太适用于污水量大的 废水处理厂。 fenton 法是通过氧化生成强氧化性羟基，使其破坏染料分子的关联键，并 且利用 fe2+的混凝作用，从而可以高效去除废水的色度。但二价铁离子会抑制 过氧化氢的氧化作用，并且要求水体环境为强酸性（ph 值在 3 左右)，设备运 行过程中需要消耗大量的酸，且强酸会腐蚀设备，形成了新污染源。 高温深度氧化法主要包括超临界水氧化法、焚烧法及湿式空气氧化法。 4.2.3 光催化氧化法光催化氧化法 光催化氧化法是光化学氧化法中应用、研究较多的方法之一，在光照条件 下，半导体光催化剂被

30、激发产生电子/空穴对，它们与水作用形成氢基自由基， 使有机物被氧化生成 co2和 h2o。半导体催化剂主要有二氧化钛、氧化锌、硫化 锌、氧化铁和氧化铜等。该方法的优点是对作用对象无选择性、可使有机物完 全矿化。从理论上讲，在足够的反应时间里和适宜的反应条件下，光催化氧化 法可使有机物完全矿化，但在实际水质条件下难以达到这一目标。光催化氧化 法目前尚处于研究阶段，在我国无法大规模投入生产应用中。 4.2.4 电化学法电化学法 电化学法是通过阳极反应，生成氧化基团，使废水中的电解质在阳极被氧 化，在阴极被还原，或者与电极反应产物作用，被降解成无害的小分子而去除。 电化学法是一种简单、经济、有效的方

31、法。 4.3 生物法生物法 生物法是在印染废水处理领域里，国内外应用最多最广泛的方法。由于微 生物繁殖速率快、适应性强、成本低廉，因此，许多学者致力于生物法处理印 染废水的研究。 4.3.1 好氧处理技术好氧处理技术 印染废水中含有大量可被生物降解的有机物，好氧微生物能够以这些可溶 于水、可生物降解的大分子有机物为营养源，通过其自身的新陈代谢，将它们 分解为小分子的无机物质，从而实现废水无害化的要求。 好氧生物处理过程中，最早、最普遍采用的工艺是活性污泥法。活性污泥 法大多数采用完全混合式，这种方式可以使池内空间各点水质基本均匀，以最 大限度的承受进水水质的变化，适合于印染废水的有机物浓度高的

32、特征，但只 能去除废水中的部分易降解的有机物，色度问题无法解决。目前，提高好氧处 理构筑物处理效率的方法有:延长有机物污染物在反应池中水力停留时间、增加 生物处理构筑物的污泥浓度、提高反应池内氧气的均衡性和利用率、减少动力 消耗等。 4.3.2 厌氧处理技术厌氧处理技术 厌氧处理技术是在不曝气的条件下将不溶性或难降解的大分子有机物分解 成小分子有机物。处理过程产生的沼气可作为能源，通常应用于高浓度印染废 水。厌氧发酵技术产泥量小，污泥的沉降性和脱水性也很好，易于贮存，且出 水水质稳定。厌氧废水处理是一种低成本的废水处理技术，它又是把废水处理 和能源回收利用相结合的一种技术。 考虑到我国的国情、

33、环境污染的现状，有机废弃物的厌氧处理技术有以下 明显的优点： 1) 厌氧废水处理可作为把环境保护、能源回收与生态良性循环结合起来的综 合系统的核心技术，具有较好的环境与经济效益。 2) 厌氧废水处理技术是非常经济的技术，在废水处理成本上比好氧处理要便 宜得多，特别是对中等以上浓度（cod1500mg/l）的废水更是如此，尤其 适用于高浓度有机废弃物的处理。厌氧处理成本的降低主要由于动力的大 量节省，营养物添加费用和污泥脱水费用的减少。即使不计沼气作为能源 所带来的收益，厌氧方法处理费用也仅为好氧方法处理费用的 1/3 或更低。 如所产生的沼气加以妥善的利用，则处理费用更会大大降低，甚至带来相

34、当可观的利润。 3) 厌氧处理不但能源需求很少而且能产生大量的能源。 4) 厌氧废水处理设备负荷高，占地少。厌氧反应器容积负荷比好氧法要好得 多，单位反应器容积的有机物去除量也因此要高得多，特别是新一代的高 速厌氧反应器容积负荷率更高，效果更好。因此其反应器体积小，占地少。 5) 厌氧处理方法产生的剩余污泥比好氧处理方法少得多，且剩余污泥脱水性 能好，浓缩时不需要使用脱水剂，因此，厌氧剩余污泥的处理要容易得多。 由于厌氧微生物增殖缓慢，因而处理同样数量的废水仅产生相当于好氧处 理方法的 1/10-1/6 的剩余污泥。厌氧处理方法所产生的污泥高度无机化， 可用作农田肥料或作为新运行的厌氧处理装置

35、的菌种出售。 6) 厌氧处理方法对营养物的需求量小。一般认为，若以可以生物降解的 cod 为计算依据，好氧处理方法中氮和磷的需求量比例应为 cod：n：p=100：5：1。而厌氧处理方法为 cod：n：p=（350-500）： 5：1。有机废弃物中一般含已有一定量的氮和磷及多种微量元素，因此， 厌氧处理方法可以不添加或少添加营养盐。 7) 厌氧处理方法可以处理很高浓度的有机废水。当有机废弃物浓度很高时， 并不需要添加大量的稀释水。 8) 厌氧处理方法的菌种（例如厌氧颗粒污泥）可以在中止供给废水与营养物 情况下保留其生物活性与良好的沉淀性能至少一年以上。它的这一生物特 性为其间断的或季节性的运行

36、提供了有利条件，厌氧污泥因此可以作为新 建厌氧处理装置的种泥出售。 9) 厌氧处理系统规模灵活，可大可小，设备简单，易于制作，无特别昂贵的 设备。目前正在运行的单座厌氧处理装置的规模从几十立方米到几万立方 米不等。 厌氧生物处理方法可用作印染废水的前期处理，但不能作为单一方法使用。 这是因为单一的厌氧处理运行周期较长，对 bod5的去除率很低，出水无法达到 国家相关的废水排放标准，需要与好氧法等工艺组合使用。 4.3.3 厌氧好氧组合方法厌氧好氧组合方法 印染废水中含有一定量难溶于水的染料和助剂，这些物质无法被好氧微生 物直接利用。厌氧工艺可以分解废水中较难降解的有机污染物，故出现了厌氧 (兼

37、氧)-好氧结合的方法。采用这种工艺可使废水中难溶性、难生物降解的大分 子有机物在厌氧(兼氧)环境中，通过产酸阶段被分解成易溶的、可生物降解的 小分子有机物，印染废水的可生化性得到了提高，减少了好氧池的负荷冲击， 再通过好氧法进一步去除废水中的有机物和色度，使出水水质稳定、并满足需 要达到的排放标准。 近年来，厌氧和好氧技术联用的方法已经成为国内外学者研究的重心，研 究结果表明:当把厌氧处理设施的水力停留时间控制在 3 至 5h，让厌氧反应停 留在水解酸化阶段、不进行后续的产甲烷阶段，这么做的结果是在缩短水力停 留时间的基础上，完成了分解印染废水中可生化性很差的高分子物质，使其降 解成小分子短链

38、有机酸的目的。水解酸化工艺的厌氧段不需要在严格厌氧的条 件下处理废水，而且可以对系统剩余污泥起到消化作用。李燕等人介绍了厌氧- 好氧联用技术在工程中的应用。 4.3.4 固定化微生物技术固定化微生物技术 固定化微生物，顾名思义，是要将微生物通过一定的技术手段进行固定。 这种技术的应用可以改善生物反应池微生物流失的问题，提高生物反应池内微 生物的浓度，进而提高生物处理设施对有机物的去除效率，此外，由于生物反 应池单位体积微生物浓度的提高，生物反应池的体积可以相应的减少，节约了 废水处理厂的场地及建设成本。 4.3.5 生物强化技术生物强化技术 生物强化技术的原理是根据原有处理体系中微生物的组成及

39、环境条件，投 加具有特定功能的微生物，以改善原有处理体系的处理效率。这种微生物可以 由原有处理体系中的微生物经过驯化、富集、筛选、培养达到一定数目后投加， 也可以投加具有高效降解能力的外源微生物。 5 印染废水的深度处理与回用技术印染废水的深度处理与回用技术 废水深度处理是将常规工艺不能有效去除的氮、磷及难以被微生物降解的 有机物、病原菌、矿物质等加以去除，以提高和保证水质的水处理方法，往往 以废水回收和再次回用为目的。 5.1 印染废水的深度处理印染废水的深度处理 5.1.1 物理处理物理处理 物理处理：包括均和调节、过滤、离心以及澄清法。 5.1.2 化学处理化学处理 化学处理：包括中和处

40、理、化学沉淀处理和氧化还原处理。 5.1.3 物化处理物化处理 物化处理：包括混凝、浮选、吸附、离子交换和膜分离技术。 1) 吸附法：国外主要采用活性炭吸附法(多半用于三级处理)，该法对去除水 中溶解性有机物非常有效，但它不能去除水中的胶体和疏水性染料，并且 它只对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较 好的吸附性能。 2) 混凝法：主要有混凝沉淀法和混凝气浮法，所采用的混凝剂多半以铝盐或 铁盐为主，其中以碱式氯化铝(pac)的架桥吸附性能较好，而以硫酸亚铁的 价格为最低。近年来，国外采用高分子混凝剂者日益增加，且有取代无机 混凝剂之势，但在国内因价格原因，使用高分子混凝剂

41、者还不多见。据报 道，弱阴离子性高分子混凝剂使用范围最广，若与硫酸铝合用，则可发挥 更好的效果。混凝法的主要优点是工艺流程简单、操作管理方便、设备投 资省、占地面积少、对疏水性染料脱色效率很高；缺点是运行费用较高、 泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料处理效果差。 3) 臭氧氧化法：在国外应用较多，zima s.v.等人总结出了印染废水臭氧脱色 的数学模式。研究表明，臭氧氧化法对多数染料能获得良好的脱色效果， 但对硫化、还原、涂料等不溶于水的染料脱色效果较差。从国内外运行经 验和结果看，该法脱色效果好，但耗电多，大规模推广应用有一定困难。 氧化法处理印染废水脱色效率较高，但设备投资和电耗还有待进一

42、步降低。 4) 电解法：对处理含酸性染料的印染废水有较好的处理效果，脱色率为 50%70%，但对颜色深、 cod 高的废水处理效果较差。对染料的电化学性 能研究表明，各类染料在电解处理时其 cod 去除率的大小顺序为：硫化染 料、还原染料酸性染料、活性染料中性染料、直接染料阳离子染料。 5.1.4 生物处理生物处理 生物处理：包括活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、稳定塘与湿地 处理。70 年代以来，国内对印染废水以生物处理为主，占 80%以上，尤以好氧 生物处理法占绝大多数。 (一)好氧生物处理优缺点： 1) 对 bod 去除效果明显，一般可达 80%左右， 2) 色度和 cod 去除率不

43、高，尤其如 pva 等化学浆料、表面活性剂、溶 剂及匹布碱减量技术的广泛应用，不但使印染废水的 cod 达到 20003000 mg/l，而且 bod/cod 也由原来的 0.40.5 下降到 0.2 以下，单纯的好氧生物处理难度越来越大，出水难以达标； 3) 高运行费用及剩余污泥处理或处置问题。 (二)厌氧生物处理： 有研究表明厌氧处理丝绸印染废水，在 hrt1.01.1d，cod 去除率 74%82%，脱色率分别为：黑色 51%、紫红色 94%、玫瑰红 96%、茄紫 30%、大红 55%。 (三)厌氧法与好氧法的结合： 厌氧好氧系统中的厌氧段具有双重的作用： (1)对废水进行预处理，改善其

44、可生化性能，吸附、降解一部分有机物； (2)对系统的剩余污泥进行消化，减少污泥产生量。采用这一流程，较 好地解决了 pva、染料的处理问题。 表 5-1 对二级处理水进行深度处理的目的、去除对象和采用的主要处理技术 处理目 的 去除对象有关指标采用的主要处理技术 悬浮状态ss、vss快滤池、微滤池、混凝沉淀 排放水 体再用 有机 物溶解状态 bod5、cod 、toc、tod 混凝沉淀、活性炭吸附、臭氧氧 化 氮 tn、kn、nh 3-n、no3-n 吹脱、折点加氯、生物脱氮防止水 体富营 养化 植物 性营 养盐磷 po43- 、p、tp 金属盐混凝沉淀、石灰混凝沉淀 晶析法、生物除磷、结晶法

45、 溶解性无 机物、无 机盐类 电导率、 na+、ca2+、 cl- 离子交换膜技术 回用 微量 成分 微生物 细菌、病毒 臭氧氧化、消毒（氯气、次氯酸 钠、紫外线） 5.2 印染废水回用处理工艺印染废水回用处理工艺 随着技术的进步，膜分离技术的不断开发是未来废水深度处理的重要方向。 各级膜过滤法，微滤(mf)、超滤(uf)、纳滤(nf)、反渗透(ro)都可运用于印染 废水深度处理，而且出水质量稳定，完全能达到预计要求。但是膜过滤技术的 最大缺点是膜孔易堵塞，膜污染严重，一般在运行一到二年后就必须更换膜组 件，投资成本高。而且在运行过程中，虽然膜孔越小，出水质量越好，但是操 作压力也会越高，势必

46、会增加运行成本。所以目前膜处理的投资和运行成本是 制约膜技术发展的主要因素。考虑到印染回用水水质要求,目前出现的印染废水 深度处理组合方案卞要有以下儿种: 1) 印染废水-生化出水-混凝-气浮-砂滤-活性炭吸附-回用,该方案完全 是物化技术的组合，经接触氧化池的出水已经能够达标排放，但废水中残 留的染料通常以胶体状态存在，该方案能够较有针对性地去除胶体物质， 使出水达到回用要求。 2) 废水处理站出水-生物陶粒-臭氧脱色-双层滤料过滤-阳离子交换树脂 软化-出水,该方案是较为典型的各种处理方法的组合，充分发挥各组合单 元的优势。 3) 印染废水-混凝沉淀-内循环厌氧-hcr/生物活性炭-接触氧

47、化-纤维球 过滤,该工艺流程将 hcr 法与生物活性炭法相结合，使反应器中氧利用率提 高、抗冲击负荷能力增强，有效解决了传统好氧生物处理的不足之处。该 工艺占地面积较小，目纤维球具有过滤速度快、效果好的优点，使废水能 稳定达到回用要求。该工艺对于日前采用传统好氧工艺处理效果不理想的 印染企业，在工艺改进方面是一个很好的参考。 4) 二级处理厂出水-电化学处理化学絮凝-离子交换-回用,该工艺流程将 电化学法与化学絮凝和离子交换法结合对印染废水进行深度处理。该方案 的优点是出水水质好，可以回用到印染所有工序中。不足之处在于，在进 行电化学处理前要调 ph 值，可操作性差。 5) 印染废水-调 ph

48、(加酸)-铁碳过滤-中和(加碱)-sbr-回用,铁碳过滤系 统是用废铁屑(主要成分是铁和碳)经预处理和活化后作为填料，其工作原 理是电化学反应的氧化还原、铁屑对絮体的电附集和对反应的催化作用、 电池反应产物的混凝、新生絮体的吸附和床层的过滤等作用的综合效应， 出水达到一级排放标准(gb4287-92)。出水回用于漂染的漂洗生产工序。该 工艺优点是以废治废，运行稳定;不足之处是 ph 必须来回调节。 6) 二沉池出水-一级砂滤-clo2氧化-二级过滤-活性炭-回用,经一级处理 后的出水采用 clo2氧化，对废水色度、cod 的去除效果较好，出水基本满 足了印染废水的回用要求;再用活性炭对 clo

49、2 氧化出水进行后处理去除余 氯，进一步提高回用水质，扩大回用水的应用范围。该工艺操作简便，特 别在色度去除上效果较好，值得进一步研究和推广。 6 工艺比选工艺比选说明说明 污水处理包括：一级预处理(包括强化一级处理)：以沉淀为主体的处理工 艺。二级处理：以生物处理为主体的处理工艺。深度处理：进一步去除二级处 理不能完全去除的污染物的处理工艺。 6.1 预处理工艺说明预处理工艺说明 由于各生产工序都有废水排放，不同废水的水质水量均有差别，因此生产 废水首先经过筛网进入调节池，对水质水量进行调节，保证后续水处理设置不 受水质水量波动的影响。 6.2 物化处理工艺说明物化处理工艺说明 废水处理是一

50、个系统工程，高效的反应器设计、合理的流程组合体现了工 程的技术先进性和经济合理性。常用的物化预处理方法很多，但实际应用得最 广的是沉淀和气浮方法。沉淀分离的特点是投资小、占地面积大、处理时间长、 污泥含水率高、运行管理简单、故障率低等；气浮分离的主要特点是分离速度 快、污泥含水率低、占地面积小，但是气浮分离一次性投资较大、设备多故障 率高、运行管理较为复杂，并且气浮所需药剂耗量大、能耗高，致使运行费用 偏高。 基于综合成本和实用性的考虑，根据我公司多年的运行管理经验总结，本 方案采用“混凝+沉淀”方法作为废水物化处理工艺，降低 codcr、bod5、ss 及 色度等。沉淀池采用竖流沉淀池。 6

51、.3 生化处理工艺说明生化处理工艺说明 废水的生化处理是在适宜的环境条件下，利用微生物吸附降解废水中污染 物的一种生物处理方法。根据所利用的细菌对氧的需求不同，可以把生化处理 分为好氧化处理和厌氧处理两大类。好氧化生物处理需要源源不断的供给氧气， 处理速度快，污泥负荷相对低，出水水质好。厌氧生物处理不需要供给氧气， 污泥负荷相对较高，能处理较难生物降解的物质，但所需时间长，出水一般需 要后续处理才能达到排放标准。 本方案采用“水解酸化+曝气生物滤池”即 a/o 工艺，厌氧水解酸化与单独 的厌氧或者好氧工艺相比，具有以下特点： 1) 由于在厌氧阶段可以大幅度的去除废水中的悬浮物或者有机物，其后续

52、好 氧处理工艺的污泥量可得到有效减少，从而设备容积也可以缩小。有报道， 实践中厌氧-好氧工艺的总容积不到单独好氧工艺的一半； 2) 厌氧工艺的产泥量远低于好氧工艺(仅为好氧工艺的 1/101/6)，并已高度 矿化，易十处理； 3) 厌氧工艺可对进水负荷的变化起缓冲作用，从而为好氧处理创造较为稳定 的进水条件； 4) 厌氧处理运行费用低，且其对废水中有机物的去除亦可节省好氧段的需氧 量，从而节省整体工艺的运行费用； 5) 重要的是当厌氧控制在水解酸化阶段时，可为好氧工艺提供优良的进水水 质(即提高废水的可生化性)条件，提高好氧处理的效能，同时可利用产酸 菌种类多、生长快及对环境条件适应性强的特点

53、，以利于运行条件的控制 和缩小处理设施的容积。 6.3.1 厌氧工艺厌氧工艺 本设计方案的厌氧工艺段采用水解酸化法，水解酸化能将难降解有机物分 解成易降解有机物、将大分子有机物降解成小分子有机物，而微生物对有机物 的摄取只有溶解性的小分子物质才可直接进入细胞内，而不溶性大分子物质首 先要通过胞外酶的分解才得以进入微生物体内代谢。因此，水解酸化的产物为 微生物摄取有机物提供了有利条件，水解酸化可大大提高废水的可生化性，改 善后续生化处理的条件。水解酸化还可去除色度，保证出水色度达标。 将水解酸化处理作为各种生化处理的预处理，可提高污水生化性能，降低 后续生物处理的负荷。水解酸化工艺与单独的厌氧工

54、艺相比，具有以下优点: 1) 水解酸化阶段所产生的产物主要为小分子有机物，可生化性得到进一步提 高，从而减少了后续好氧处理的反应时间，降低了处理能耗。 2) 水解过程能较好地适应悬浮颗粒物的存在，同时能较好地降解这部分物质， 从而减少了污泥量，降低了污泥的 vss。水解酸化反应器一般不需要加热， 产生剩余污泥量少，可在常温下使固体颗粒物迅速水解，实现污水、污泥 一次处理。 3) 水解酸化反应器不需要严格的密闭，不需要复杂的搅拌设施，不需要水、 气、固二相分离器，降低了造价，便于维护，适应大、中、小型污水厂。 4) 水解酸化反应器进水并不需要严格厌氧条件，包括具有氧化作用的化合物， 如硝态氮、亚

55、硝态氮等。反应控制在水解酸化阶段时，在许多情况下，酸 化过程也不完全。因此甲烷化过程基本不发生，也没有产气过程，出水的 不良气味较厌氧发酵少很多。 5) 水解酸化反应迅速，水力停留时间短，故水解反应器的体积小，节省基建 投资。虽然从原理上讲，水解酸化是厌氧消化全过程的前段。但水解酸化- 好氧处理工艺中的水解酸化段和其他厌氧处理中的水解酸化过程追求的目 标不同。水解酸化-好氧处理系统中的水解酸化段的目的主要是将原水中的 非溶解态有机物转变成溶解态有机物，将难降解的大分子物质转变成易降 解的小分子物质，进而提高废水的可生化性，以利于后续的好氧生物处理。 各类厌氧反应器性能概述： （1）完全混合厌氧

56、反应器（cstr） 传统的完全混合厌氧反应器（cstr）是借助消化池内厌氧活性污泥来净化 有机污染物。有机污染物进入池内，经过搅拌与池内原有的厌氧活性污泥充分 接触后，通过厌氧微生物的吸附、吸收和生物降解，使废水中的有机污染物转 化为沼气。完全混合厌氧反应器（cstr）池体体积较大，负荷较低，其污泥停 留时间等于水力停留时间，因此不能在反应器内积累起足够浓度的污泥，一般 仅用于城市污水厂的剩余好氧污泥以及粪便的厌氧消化处理。 （2）厌氧接触反应器 厌氧接触工艺的反应器是完全混合式的，是在连续搅拌完全混合式厌氧消 化反应器（cstr）的基础上进行了改进的一种较高效率的厌氧反应器。反应器 排出的混

57、合液首先在沉淀池中进行固液分离，污水由沉淀池上部排出，沉淀池 下部的污泥被回流至厌氧消化池内。这样的工艺既保证污泥不会流失。目前， 全混合式的厌氧接触反应器已被用于废水中 ss 浓度较高的好氧污泥处理。 （3）厌氧滤器（af） 厌氧滤器是采用填充材料作为微生物载体的一种高速厌氧反应器，厌氧菌 在填充材料上附着生长，形成生物膜。生物膜与填充材料一起形成固定的滤床。 厌氧滤床可分为上流式厌氧滤床和下流式厌氧滤床二种。污水在流动过程中生 长并保持与充满厌氧细菌的填料接触，因为细菌生长在填料上将不随出水流失， 在短的水力停留时间下可取得较长的污泥泥龄。厌氧滤器的缺点是填料载体价 格较贵，反应器建造费用

58、较高，此外，当污水中 ss 含量较高时，容易发生短路 和堵塞。 （4）厌氧流化床反应器 厌氧流化床反应器采用微粒状填料作为微生物固定化材料，厌氧微生物附 着在这些微粒上形成生物膜。由于这些微粒粒径较小，反应器内采用一定范围 的上流速度，因此在反应器内这些微粒形成流态化。 厌氧流化床反应器由于使用了较小的颗粒，由于形成比表面积很大的生物 膜，流态化又充分改善了有机物向生物膜传递的传质速率，同时它克服了厌氧 滤器中可能出现的短路和堵塞。但实际上，生物膜的形成与剥落难于控制，真 正的流化床形态很难实现，致使工艺控制困难，投资和运行成本较高。 （5）上流式厌氧污泥床反应器（uasb） 待处理的废水被引

59、入 uasb 反应器的底部，向上流过由絮状或颗粒状厌氧污 泥的污泥床。随着污水与污泥相接触而发生厌氧反应，产生沼气引起污泥床的 扰动。在污泥床产生的沼气有一部分附着在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污 泥颗粒上的气泡上升至反应器的上部。液体中包含一些剩余的固体物和生物颗 粒进入到三相分离器的沉淀区内，剩余固体物和生物颗粒从液体中分离并通过 三相分离器的锥板间隙回到污泥层。 （6）膨胀颗粒污泥床反应器（egsb） egsb 是在 uasb 反应器的结构相似，所不同的是在 egsb 反应器中采用相当 高的上流速度，因此，在 egsb 反应器中颗粒污泥处于完全或部分“膨胀化”的 状态，即污泥床的体积由于

60、颗粒之间的平均距离的增加而扩大。在高速上升速 度和产气的搅拌作用下，废水与颗粒污泥间的接触更充分，因此可允许废水在 反应器中有很短的水力停留时间，从而 egsb 可以高速地处理浓度较低的有机废 水。 表 6-1 几种典型的厌氧反应器适用性能分析表 反应器名称优点缺点适用范围 完全混合厌氧 反应器 （cstr） 投资小、运行管理 简单 容积负荷率低，效 率较低，出水水质 较差 适用于 ss 含量 很高的污泥处理 厌氧接触反应 器 投资较省、运行管 理简单，容积负荷 率较高，耐冲击负 荷能力强 停留时间相对较长， 出水水质相对较差 适用于高浓度、 高悬浮物的有机 废水 厌氧滤器 （af） 处理效率