印染废水的处理方法.docx
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印染废水的处理方法
印染废水的处理方法
水是一种易受污染而可以再生的自然资源。
随着目前水污染的日益严重，可利用的水资源数量日益短缺，造成水危机。
根据水工业的观点，给水和排水分别是人类向自然界取用和归还可再生资源“水”的两个程序，为了使这个循环能够持续地为人类服务，水在使用后回归自然界前，必须进行废水的再生处理，使水质达到自然界自净能力的承受水平，恢复其作为自然资源的属性。
对可持续发展战略的实施有着极为现实的意义。
因此我们不仅要节约用水，保护自然生态环境，坚持可持续发展，并且要处理好废水，不能让废水污染了健康自然绿色的生态环境，把坚持科学发展观应用到实际环境保护中，给人类营造一个健康绿色的生态圈。
印染废水处理常用的工艺主要分为两大类：
物化法：
运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。
它是由物理方法和化学方法组成的废水处理系统，或是包括物理过程和化学过程的单项处理方法，如浮选、吹脱、结晶、电渗析、萃取、电解、吸附、离子交换、反渗透等。
一般不单独使用，仅作为生化处理的辅助工艺。
生化法：
利用微生物的作用，使污水中有机物降解、被吸附而去除的一种处理方法。
由于其降解污染物彻底，运行费用相对低，基本不产生“二次污染”等特点，目前被广泛应用于印染污水处理中，如活性污泥法和生物膜法。
一、物化处理法
通过物理化学作用分离和去除废水中不溶解的悬浮固体的方法。
这种处理法的设备大都比较简单，操作方便，分离效果良好，使用比较广泛。
根据物理化学作用的不同，废水物化处理法有废水萃取处理法、废水光氧化处理法、废水离子交换处理法、废水吸附处理法、筛滤截留法、重力分离法、离心分离法等。
1．废水萃取处理法
废水萃取处理法是利用萃取剂的萃取作用使废水净化的一种方法。
根据一种溶剂对不同物质具有不同溶解度这一性质，可将溶于废水中的某些污染物完全或部分分离出来。
向废水中投加不溶于水或难溶于水的溶剂（萃取剂），使溶解于废水中的某些污染物经萃取剂和废水两液相间界面进入萃取剂中。
萃取操作按处理物的物态可分固—液萃取、液—液萃取两类。
工业废水的萃取处理属于后者，其操作流程如下：
（1）混合：
使废水和萃取剂最大限度地接触；
（2）分离：
使轻、重液层完全分离；
（3）萃取剂再生：
萃取后，分离出被萃取物，回收萃取剂，重复使用。
同时萃取剂的选择应满足以下条件：
（1）对被萃取物的溶解度大，而对水的溶解度小；
（2）与被萃取物的比重、沸点有足够差别；
（3）具有化学稳定性，不与被萃取物起化学反应；
（4）易于回收和再生；
（5）价格低廉，来源充足。
此法常用于高浓度的含酚或含苯胺、苯、醋酸等工业废水的处理。
2．废水光氧化处理法
废水光氧化处理法是利用紫外光线和氧化剂的协同氧化作用分解废水中有机物，使废水净化的一种方法。
废水氧化处理使用的氧化剂（次氯酸盐、氯、臭氧、过氧化氢等），因受温度影响，往往不能充分发挥其氧化能力；采用人工紫外光源照射废水，使废水中的氧化剂分子吸收光能而被激发，形成具有更强氧化性能的自由基，增强氧化剂的氧化能力，从而能迅速、有效地去除废水中的有机物。
光氧化法适用于废水的高级处理，尤其适用于生化法难以氧化分解的有机废水的处理。
3．废水离子交换处理法
废水离子交换处理法是借助于离子交换剂中的交换离子同废水中的离子进行交换而去除废水中有害离子的一种方法。
其交换过程如下：
（1）被处理溶液中的某离子迁移到附着在离子交换剂颗粒表面的液膜中；
（2）该离子通过液膜扩散进入颗粒中，并在颗粒的孔道中扩散而到达离子交换剂的交换基团的部位上；
（3）该离子同离子交换剂上的离子进行交换；
（4）被交换下来的离子沿相反途径转移到被处理的溶液中。
离子交换反应是瞬间完成的，而交换过程的速度主要取决于速度最慢的膜扩散或颗粒内扩散。
离子交换的特点：
离子交换反应是可逆的，交换剂具有选择性。
应用于各种金属表面加工产生的废水处理和从原子核反应器、医院和实验室废水中回收或去除放射性物质，该方法具有广阔的前景。
4．废水吸附处理法
废水吸附处理法是利用多孔性固体（称为吸附剂）吸附废水中某种或几种污染物（称为吸附质），以回收或去除某些污染物，从而使废水得到净化的一种方法。
废水吸附处理法有物理吸附和化学吸附两种方法。
前者没选择性，是放热过程，温度降低有利于吸附；后者具选择性，为吸热过程，温度升高有利于吸附。
吸附法具体操作分为以下三步：
（1）使废水和固体吸附剂接触，废水的污染物被吸附剂吸附；
（2）将吸附有污染物的吸附剂与废水分离；
（3）进行吸附剂的再生或更新。
吸附法按接触或分离的方式，可分为以下两种方法：
（1）静态间歇吸附法：
将一定数量的吸附剂投入反应池的废水中，使吸附剂和废水充分接触，经过一定时间达到吸附平衡后，利用沉淀法或再辅以过滤将吸附剂从废水中分离出来的一种方法。
（2）动态连续吸附法：
当废水连续通过吸附剂填料时，吸附去除其中的污染物的一种方法。
吸附剂有活性炭与大孔吸附树脂等。
褐煤、泥煤、粘土、炉渣、焦炭、硅藻土等均为廉价吸附剂，但它们的吸收容量小，效率低。
5．筛滤截留法
筛滤截留法是利用留有孔眼的装置或由某种介质组成的滤层截留废水中的悬浮固体的一种方法。
该方法使用的设备有：
（1）格栅：
由一排平行的金属栅条做成的金属框架，以60°的角度斜置在废水流过的渠道上，用以截取大块的固体污染物。
栅条的隙缝宽度一般为15～50mm。
格栅上的截留物可用机械或人工清除。
（2）筛网：
用以截取、去除废水中的纤维、纸浆等较细小的悬浮物。
筛网一般用薄铁皮钻孔制成，或用金属丝编成，孔眼直径为0.5～1.0mm。
筛网有圆盘式、转鼓式和帘带式等。
（3）布滤设备：
以尼龙布、帆布或毛毡为过滤介质，用以截取、去除废水中的细小悬浮物，也用于污泥脱水。
常用的布滤设备为真空转筒滤机。
（4）砂滤设备：
以石英砂为滤料，用以过滤截取更为微细的悬浮物，一般都作为保证后一处理单元能稳定运行的装置，如在活性炭吸附或离子交换设备前使用。
砂滤设备在构造上同给水处理所用的砂滤池基本相同。
6．重力分离法
利用废水和悬浮固体的比重差去除废水悬浮物或漂浮物的一种方法，即悬浮物比重大于废水的则沉淀，小于废水的则上浮。
沉淀或上浮的速度，是对分离效果有决定性作用的参数，其值可用斯托克斯公式表示：
V=
式中:
V：
沉浮速度，cm/s；
d：
颗粒直径，cm；
ρg：
颗粒密度，g/cm3；
ρy：
液体密度，g/cm3；
g：
重力加速度，cm/s2；
η：
水的绝对粘滞度，g/cm·s。
影响沉淀或上浮速度V的主要因素为：
颗粒密度、粒径、液体的温度、液体的密度和绝对粘滞度。
当ρg＞ρy，V为正值，颗粒下沉；而当ρg＜ρy，V为负值，颗粒上浮。
沉淀设备有沉淀池、浓缩池、沉砂池等；上浮设备为气浮池、隔油池。
各种设备均有多种构造型式。
7．气浮
气浮是采取一定的技术措施，在废水中连续形成大量的微小气泡，使废水中呈微细颗粒的污染物或乳化油粒粘附在气泡上，随气泡一同上浮到水面，同水分离，使废水得到净化的一种方法。
适于用气浮法分离的污染物，是比重近于废水的颗粒，如羊毛脂、乳化油、细煤粉、纤维等。
气浮一般是以产生气泡的方法来分类，有加压气浮、曝气气浮、叶轮气浮和真空气浮等。
8．离心分离法
离心分离法是利用装有废水的容器高速旋转形成的离心力去除废水中悬浮颗粒的一种方法。
悬浮颗粒和废水的质量不同，受到的离心力也不同。
悬浮颗粒质量大，受到较大离心力的作用被甩向外侧，废水则留在内侧，各自通过不同的出口排出，悬浮颗粒从废水中分离出来。
离心力对悬浮颗粒的作用大大地超过重力，分离效率也大大地高于依靠重力分离的沉淀效率，而且离心分离设备规模较小。
按离心力产生的方式，离心分离设备分为两种类型：
（1）水旋分离器，将设备固定，废水通过水泵打入或靠水头差沿切线方向进入器内，造成旋流，产生离心力场；
（2）离心机，设备本身高速旋转，产生离心力，使得悬浮颗粒受到离心力的作用而向外侧分离。
二、生化处理法
生化法是利用微生物的代谢作用来分解废水中的有机物。
即利用微生物酶来氧化或还原染料分子，破坏其不饱和键及发色基团，从而达到目的的一种印染废水处理方法。
由于生化法操作简单，运行费用低，又无二次污染的优点，在印染废水处理中得到了广泛的应用。
主要有好氧生物处理法和厌氧生物处理法。
好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两种。
具体使用哪种工艺需要根据设计要求和实际情况来确定。
图8-5活性污泥法
1．活性污泥法
活性污泥法是常见的好氧生物处理法之一。
活性污泥是细菌为主体，并混杂有污水、无机、有机悬浮物和胶体物质，还栖息有原生动物和后生动物的絮凝体。
活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。
活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。
上面栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。
典型的活性污泥法（如图8-5所示）是由沉淀池、曝气池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。
污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。
从空气压缩机站送来的压缩空气，通过铺设在曝气池底部的空气扩散装置，以细小气泡的形式进入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，还使混合液处于剧烈搅动状态，从而形成悬浮状态。
活性污泥、溶解氧与污水互相混合、充分接触，使活性污泥反应得以正常进行，一般其过程分为三个阶段。
第一阶段：
污水中的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表面上，这是由于其有巨大的比表面积和多糖类粘性物质。
同时一些大分子有机物在微生物作用下分解为小分子有机物。
第二阶段：
微生物在氧气充足的条件下，吸收这些有机物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供给自身的增殖繁衍。
活性污泥反应的结果，污水中有机污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增长，污水得以净化处理。
第三阶段：
经过活性污泥净化作用后的混合液进入二次沉淀池，混合液中悬浮的活性污泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离，澄清后的污水作为处理水排出系统。
经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部排出，其中大部分作为接种污泥回流至曝气池，以保证曝气池内的悬浮固体浓度和微生物浓度。
增殖的微生物从系统中排出，称为“剩余污泥”。
事实上，污染物很大程度上从污水中转移到这些剩余污泥中。
活性污泥法的原理形象说法：
微生物“吃掉”了污水中的有机物，这样污水变成了干净的水。
它本质上与自然界水体自净过程相似，只是经过人工强化，污水净化的效果更好。
活性污泥法基本组成见表8-4。
活性污泥法影响因素：
（1）BOD负荷率（F/M）也称有机负荷率，用NS表示：
有机负荷是指单位体积滤料（或池子）在单位时间内所能去除有机物的量。
它是生物滤池（或曝气池）设计和运行的重要参数。
可用两种表示方法：
①以进入滤池的有机物量为基础；②以滤池除去的有机物量为基础。
前者应注明去除效率，后者表示氧化能力。
（2）水温：
对于生化过程，一般认为水温在20～30℃时效果最好，35℃以上和10℃以下净化效果会降低。
（3）pH值：
对于好氧生物处理，pH值一般以6.5～9.0为宜。
pH值低于6.5，真菌即开始与细菌竞争，pH值低到4.5时，真菌将完全占优势，严重影响处理效果，pH值超过9.0时，代谢速度将受到影响。
（4）溶解氧：
活性污泥法是好氧生物处理法。
供氧不足会出现厌氧状态，阻碍微生物正常的代谢过程，并滋生丝状细菌。
一般来说溶解氧浓度以2mg/L左右为宜。
（5）营养平衡：
微生物的代谢需要一定比例的营养物质，除BOD表示碳源外，还需要氮、磷和其他微量元素。
对氮、磷的需要量可根据下式估计，即BOD﹕Ｎ﹕Ｐ＝100﹕5﹕1，其正确数量应通过实验来确定。
（6）有毒物质：
对于生物处理有毒有害作用的物质很多，其中包括重金属、氰、H2S等无机物质，甲醛、酚等有机物质。
这些物质对细菌的毒害作用，或是破坏细菌细胞某些必要的生理结构，或是抑制细菌的代谢进程。
毒物的毒害作用还与pH值、水温、溶解氧、有无其他毒物及微生物的数量等有很大关系。
表8-4活性污泥法基本组成
编号
名称
作用
1
曝气池
作为反应主体
2
二次沉淀池
1）进行泥水分离，保证出水水质；
2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。
3
回流系统
1）维持曝气池的污泥浓度；
2）改变回流比，改变曝气池的运行工况。
4
剩余污泥排放系统
1）是去除有机物的途径之一；
2）维持系统的稳定运行。
5
供氧系统
主要由供氧曝气风机和专用曝气器构成向曝气池内提供足够的溶解氧。
活性污泥法有效运行的基本条件：
（1）废水中含有足够的可溶性易降解有机物；
（2）混合液含有足够的溶解氧；
（3）活性污泥在池内呈悬浮状态；
（4）活性污泥连续回流并及时排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥；
（5）活性污泥内无有毒有害的物质流入。
2．生物膜法
生物膜法也是好氧生物处理法之一，它是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的一种方法。
生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。
生物膜自滤料向外可分为厌气层、好气层、附着水层、运动水层。
生物膜法的原理是：
生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复从而达到净化污水的目的。
生物膜法特点：
对水量、水质、水温变动适应性强；处理效果好，并具良好消化功能；污泥量小（约为活性污泥法的3／4）且易于固液分离；动力费用省，是目前印染废水处理的最佳方法。
（1）基本原理
在该法中，因微生物群体沿固体表面生长成粘膜状，故名生物膜法，是废水中微生物沿固体（可称载体）表面生长的生物处理方法的统称。
废水和生物膜接触时，污染物从水中转移到膜上，从而得到处理。
借助于挂膜介质，当有机废水流过介质表面时，微生物在其表面生长繁殖，形成生物膜。
膜的表面溶有较多的溶解氧，形成好氧层，膜的内层溶解氧较少，易形成厌氧层，整个膜处于增长、脱落和更新的生态系统。
微生物的生长代谢将污水中的有机物作为营养，从而使污染物得到降解。
正常生物膜约厚2～3mm。
（2）生物滤池
生物膜法中最常用的一种生物器。
使用的生物载体是小块料（如碎石块、塑料填料）或塑料型块，堆放或叠放成滤床，也称滤生物料。
与水处理中的一般滤池不同,生物滤池的滤床暴露在空气中,废水洒到滤床上。
布水器有多种形式,有固定式的,有移动式的。
以回转式布水器使用最广。
它以两根或多根对称布置的水平穿孔管为主体,能绕池心旋转。
穿孔管贴近滤床表面,水从孔中流出。
布水器的工作是连续的，但对局部床面的施水是间歇的，这承继了污水灌溉间歇灌水的概念。
滤床的下面有用砖或特制陶块、混凝土块铺成的集水层。
再下面是池底。
集水层和池外相通,既排水又通风。
工作时,废水沿载体表面从上向下流过滤床，和生长在载体表面上的大量微生物和附着水密切接触进行物质交换。
污染物进入生物膜，代谢产物进入水流。
出水并带有剥落的生物膜碎屑，需用沉淀池分离。
生物膜所需要的溶解氧直接或通过水流从空气中取得。
在普通生物滤池中，生物粘膜层较厚，贴近载体的部分常处在无氧状态。
生物滤池如图8-6所示。
图8-6生物滤池
滤床的深度和滤率、滤料有关。
碎石滤床的深度在一个相当长的时间内大多采用1.8～2米左右。
深度如果提高，滤床表层容易堵塞积水。
滤率在1～4米3/（米2·日）左右，如果提高，床面也容易积水。
首先突破的是滤率的提高。
水力负荷率（即滤率）提高到8～10米3/（米2·日）以上时，水流的冲刷作用使生物膜不致堵塞滤床，而且有机物（用BOD5衡量）负荷率，可从0.2公斤/（米3·日）左右提高到1公斤／（米3·日）以上。
为了满足水力负荷率的要求，进水常用回流稀释。
为了稳定处理效率,可采用两级串联。
这种流程革新、负荷率提高、构造不变的生物滤池称高负荷率生物滤池。
当滤床深度从2米左右提高到8米以上时，通风改善，即使水力负荷率提高，滤床也不再堵塞，滤池工作良好，同时有机物负荷率也可以提高到1公斤／（米3·日）左右。
因为这种滤池的平面直径一般为池高的1/6～1/8左右，其外型像塔，也称塔式滤池。
自塑料型块问世后，通风、堵塞等不再成为问题，滤床深度和滤率可根据需要进行设计。
（3）生物转盘
随着塑料的普及，数十片、近百片塑料或玻璃钢圆盘用轴贯串连，平放在一个断面呈半圆形的条形槽的槽面上。
盘径一般不超过4米，槽径约大几厘米。
有电动机和减速装置转动盘轴，转速1.5～3转/分钟左右（决定于盘径），盘的周边线速度在15米/分钟左右。
废水从槽的一端流向另一端。
盘轴高出水面，则盘面约40％浸在水中，约60％暴露在空气中。
盘轴转动时，盘面交替与废水和空气接触。
盘面为微生物生长形成的膜状物所覆盖，生物膜交替与废水和空气充分接触，不断地取得污染物和氧气，净化废水。
膜和盘面之间因转动而产生切应力，随着膜的厚度的增加而增大，到一定程度，膜从盘面脱落，随水流走。
同生物滤池相比，生物转盘法中废水和生物膜的接触时间比较长，而且有一定的可控性。
水槽常分段，转盘常分组，既可防止短流，又有助于负荷率和出水水质的提高，因负荷率是逐级下降的。
生物转盘如产生臭味，可以加盖。
生物转盘一般用于水量不大时。
生物转盘是一种润壁型旋转式处理设备，借助于旋转浸入污水中的多组叶片形成生物膜，将废水有机污染物降解处理的过程。
其构造包括转动、传动、固定三大部分。
工作过程中，盘面浸入废水中时，盘上的生物膜便对废水中的有机物进行吸附，当其露出水面时，空气中的氧就溶入盘界面的水层中。
盘上生物膜也经历生长、增厚、老化、脱落的过程，脱落原因是水对盘面的剪切作用，脱落的生物膜转入污泥进入二沉池中。
生物转盘如图8-7所示。
图8-7生物转盘
（4）生物接触氧化法曝气生物滤池
它是设置了塑料型块的曝气池，也称曝气生物滤池。
它的工作类似活性污泥法中的曝气池，但是不要回流污泥，曝气方法也不能沿用，一般采用全池气泡曝气，池中生物量远高于活性污泥法，故曝气时间可以缩短。
运行较稳定，不会出现污泥膨胀问题。
也有采用粒料（如砂子、活性炭）的。
这时水流向上，滤床膨胀、不会堵塞。
因为表面积高，生物量多，接触又充分，曝气时间可缩短，处理效率可提高。
生物接触氧化法工艺流程如图8-8所示。
图8-8生物接触氧化法工艺流程
1--初沉池 2--水解池 3--曝气生物滤池 4--混凝沉淀
3．厌氧生物处理法
厌氧生物处理法是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌将污水中大分子有机物降解为低分子化合物，进而转化为二氧化碳、甲烷的有机污水处理方法，分为酸性消化和碱性消化两个阶段。
在酸性消化阶段。
由产酸菌分泌的外酶作用，使大分子有机物变成简单的有机酸和醇类、醛类氨、二氧化碳等；在碱性消化阶段，酸性消化的代谢产物在甲烷细菌作用下进一步分解成甲烷、二氧化碳等构成的生物气体。
这种处理方法主要用于对高浓度的有机废水和粪便污水等处理。
可将有机物在厌氧条件下的降解过程分成三个反应阶段。
图8-7厌氧处理的连续反应过程
第一阶段是：
废水中的大分子有机物和不溶性有机物水解为水溶性小分子有机物。
第二阶段为产酸和脱氢阶段，即水解形成的溶性小分子有机物被产酸细菌作为碳源和能源，最终产生短链的挥发酸，如乙酸等。
在废水的厌氧生物处理过程中，有机物的真正稳定发生在反应的第三阶段，即产生甲烷阶段。
产生甲烷的反应由严格的专一性厌氧细菌来完成，这类细菌将产酸阶段产生的短链挥发酸（主要是乙酸）氧化成甲烷和二氧化碳。
厌氧处理的连续反应过程如图8-7所示。
图8-8厌氧处理基本流程
图8-8为废水厌氧处理的基本流程图，图中以虚线框标出厌氧处理单元，主要由六部分组成，简单说明如下：
（1）厌氧反应器：
厌氧处理中的发生生物氧化反应的主体设备。
（2）混合池：
促使反应器中主体液体与进水充分混合的设备或手段。
（3）热交换器：
保持反应器中主体液体达到所需温度的设备。
（4）调节池：
pH值调节剂投加设备。
（5）沼气贮存罐：
沼气的排放、贮存和利用设备。
（6）最终沉淀池：
废弃厌氧生物污泥的贮存和处理设备。
三、印染各污水处理方法
印染厂有各种各样的废水，在处理过程中可对应下列处理工艺：
1．梭织布的退煮漂废水、牛仔浆纱废水
一般采用物化沉淀＋厌氧＋生物膜＋物化沉淀的组合工艺。
2．丝绸印染、印花废水
一般采用物化沉淀＋厌氧＋生物膜＋物化沉淀的工艺组合。
3．缝纫线、拉链布废水
一般采用物化沉淀＋厌氧＋生物膜＋物化沉淀的工艺组合。
4．毛线、毛绒废水
一般采用厌氧＋生物膜＋物理沉淀的工艺组合。
5．牛仔洗漂废水
一般采用厌氧＋生物膜＋物理沉淀的组合处理工艺。
6．印花废水
印花废水是一种很难处理的印染废水，特别是糊料印花工艺，因废水中含有大量的PVA，常规的工艺组合处理很难达标。
一般采用物化沉淀＋厌氧＋生物膜＋物化沉淀的组合工艺。
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