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(gè)工業(yè)廢水的 35%。我國(guó)印染企業(yè)的單位產(chǎn)品耗水量一般是發(fā)達(dá)國(guó)家的 3 倍左右,且回用率僅為 7%(主要是冷卻水),整個(gè)紡織行業(yè)回用率不足 10%。

江蘇是一個(gè)水質(zhì)型缺水和資源型缺水并存的省份,太湖是我國(guó)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(jì)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(lán)藻事件后,針對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠以及六大行業(yè),頒布了江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》,此標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)內(nèi)最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),2008年1月1日起實(shí)施。新標(biāo)準(zhǔn)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(jì)),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(shí)際應(yīng)用較少

目前對(duì)印染廢水回用技術(shù)的試驗(yàn)和研究較多,而實(shí)際成功應(yīng)用的例子較少,只限于簡(jiǎn)單處理回用,回用率也較低。

1.2回用標(biāo)準(zhǔn)難確定

由于印染加工過程用水對(duì)色度、濁度、硬度、鐵鹽及pH值要求較嚴(yán),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(duì)回用水質(zhì)要求也越高,而國(guó)家沒有統(tǒng)一的印染廢水的回用標(biāo)準(zhǔn),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(biāo)。

1.3對(duì)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(duì)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(wú)機(jī)鹽類等,有研究表明,印染用水的含鹽量大于 2 000 mg/L時(shí),鹽容易在織物上產(chǎn)生斑跡,影響產(chǎn)品質(zhì)量。因?yàn)槲鬯幚硐到y(tǒng)無(wú)法將無(wú)機(jī)鹽去除,如回用率太高,又不進(jìn)行脫鹽處理,則系統(tǒng)中鹽類會(huì)積累到相當(dāng)高的程度,使生產(chǎn)和污水處理無(wú)法進(jìn)行。

1.4經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的平衡

印染廢水回用處理工藝的處理費(fèi)用比常規(guī)處理高,生產(chǎn)產(chǎn)品的價(jià)值與處理成本之間的平衡被打破,經(jīng)濟(jì)上對(duì)于用水量較小的工廠不太合適,對(duì)于用水量大的工廠有優(yōu)勢(shì),可為企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。同時(shí),水價(jià)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(shù)

印染廢水回用是在印染廢水達(dá)標(biāo)處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行的深度處理,用于深度處理和回用的技術(shù)很多,但各有特點(diǎn),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(shù),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(shù),在印染廢水回用中特別適合除鹽,能有效防止系統(tǒng)中無(wú)機(jī)鹽類的累積,確保系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。但處理工藝相對(duì)較復(fù)雜,需一系列預(yù)處理、保安處理等;投資較高,運(yùn)行費(fèi)用高,一般印染企業(yè)較難接受。

2.2高級(jí)氧化法

主要包括光化學(xué)氧化技術(shù)、臭氧氧化技術(shù)、電化學(xué)氧化技術(shù)等。

光化學(xué)氧化技術(shù)對(duì)難降解有機(jī)物和色度去除效果好,反應(yīng)時(shí)間短,常溫常壓下即可進(jìn)行,無(wú)二次污染,既可作為預(yù)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(zhǎng)響應(yīng)范圍的氧化劑,減少藥劑消耗,降低成本,是提高光化學(xué)氧化技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力的有效措施。

臭氧是一種強(qiáng)氧化劑,它能夠氧化分解染料分子的發(fā)色或助色基團(tuán),生成分子量較小的有機(jī)酸和醛類,從而達(dá)到脫色目的。臭氧對(duì)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(duì)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(fù)雜的染料大分子轉(zhuǎn)化成了有機(jī)小分子,因而CODcr降低很小,同時(shí)該法耗電很高,大規(guī)模推廣應(yīng)用有一定困難。

電化學(xué)氧化法是在電極表面的電氧化作用下或由電場(chǎng)作用而產(chǎn)生的自由基作用下使有機(jī)物氧化,它能有效地破壞生物難降解有機(jī)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(dá)到最佳處理效果。但需要消耗大量電能,設(shè)備成本也較高。同時(shí),會(huì)產(chǎn)生大量的剩余氯,還可能產(chǎn)生有機(jī)氯副產(chǎn)物,要想使廢水回用就必須進(jìn)行必要的脫氯,這必然會(huì)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(zhǎng)活性炭再生周期,同時(shí)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(shù),效率不高,去除率< 30%,出水要達(dá)到CODcr < 50 ～ 60 mg/L有困難,只適用于低級(jí)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(jiǎn)單、成熟、穩(wěn)定、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理的處理工藝,保證處理效果,減少投資及運(yùn)行管理費(fèi)用。

(2)處理系統(tǒng)運(yùn)行有一定的靈活性和調(diào)節(jié)余地,以適應(yīng)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(yùn)行費(fèi)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(dá)到較好的印染用水標(biāo)準(zhǔn)要求,可以將物理、化學(xué)、生物的凈化作用有機(jī)地組合起來(lái),優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),充分發(fā)揮各種處理手段的長(zhǎng)處,達(dá)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(diǎn),對(duì)原有的處理工藝進(jìn)行重新改造,使處理后的水分質(zhì)利用,一部分達(dá)標(biāo)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(wàn)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(jìn)水CODcr較高,去除率只能達(dá)到50% 左右,出水CODcr很難達(dá)到 500 mg/L的接管標(biāo)準(zhǔn),因此接管處理費(fèi)常常高達(dá) 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(chǔ)上,把混凝沉淀池改成混凝池,又增加了預(yù)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(shè)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(xué)、生物的凈化作用有機(jī)地組合起來(lái),具有占地面積小,耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),氧的利用效率高,產(chǎn)泥量少,可操作性好,運(yùn)行成本低,出水水質(zhì)穩(wěn)定,受氣候干擾少,使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),核心技術(shù)在于通過酸化水解使有機(jī)物斷鏈,深井曝氣降解有機(jī)物,再進(jìn)行脫氣,進(jìn)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(jī)物,臭氧氧化脫色,無(wú)閥濾池過濾的優(yōu)化工藝組合達(dá)到印染廢水回用標(biāo)準(zhǔn),已用于生產(chǎn)車間(表 2、表 3)。

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

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(dá)標(biāo)接管排放,如考慮中水回用,中水回用率按 50% 計(jì)算,每天回用水量為 1 000 m3,處理成本按電費(fèi)、人工費(fèi)、藥劑費(fèi)、污泥處理費(fèi)、管理費(fèi)、維護(hù)費(fèi)、固定資產(chǎn)折舊費(fèi)、財(cái)務(wù)費(fèi)用、用水費(fèi)用、污水接管費(fèi)等計(jì)算,用水費(fèi)用按1.0 元/m3,污水接管費(fèi)按 4.0 元/m3,中水回用后這兩項(xiàng)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(fèi)用節(jié)約 27.1 萬(wàn)元/年。按正常生產(chǎn)估算,年廢水排放量將減少 36 萬(wàn)t。

5結(jié)論

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

(1)對(duì)于新建或規(guī)劃的印染企業(yè),建議采用分質(zhì)處理、分級(jí)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(duì)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(chǔ)上,增加一些投資低、運(yùn)行成本少、易建設(shè)、可操作性好的深度處理裝置,與原工藝有機(jī)結(jié)合重新組合,使處理出水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。

(2)印染廢水的回用應(yīng)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(tái),力求做到精細(xì)管理、準(zhǔn)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(chǔ)。生化處理CODcr < 100 mg/L,色度 < 80 倍,再經(jīng)過深度處理,出水可達(dá)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(dāng)提高水的回用率,如進(jìn)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(fù)擔(dān),另一方面也大大低于接管標(biāo)準(zhǔn),不需繳納超標(biāo)處 理費(fèi)。

(4)若要用于水質(zhì)要求更高的工序,就要保證更加嚴(yán)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(jí)串聯(lián)使用,停留時(shí)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(wú)能耗、無(wú)污泥排除,還可消化生化處理中產(chǎn)生的污泥,整個(gè)處理流程達(dá)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(chǔ)。

(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(xué)品對(duì)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(jià)、三價(jià)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(shí)不用于染色,最大限度地避免了鹽的積累對(duì)染色的影響。硫化染料對(duì)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(shí)再放下來(lái),一方面節(jié)約了染料,另一方面保證了污水處理的正常進(jìn)行。如一定要回用于染色,必須十分謹(jǐn)慎。

(8)污泥處理一直是個(gè)棘手的問題,采用離心脫水機(jī)處理污泥,它壓得比板框壓濾機(jī)干,比帶式壓濾機(jī)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(dá)到廢物利用的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊蘊(yùn)敏. 關(guān)于印染廢水的回用問題[J]. 上海紡織科技,2007(12):3 – 4.

[2] 楊蘊(yùn)敏. 試論太湖地區(qū)限排新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施[J]. 上海紡織科技,2008(5):6 – 7.

[3] 管向偉,陳揚(yáng). 關(guān)于印染廢水回用的幾點(diǎn)思考[A]. 2008諾維信全國(guó)印染行業(yè)節(jié)能環(huán)保年會(huì)論文集[C]. 2008.

[4] 鄭廣宏,等. 光化學(xué)氧化技術(shù)處理印染廢水研究進(jìn)展[J]. 水處理技術(shù),2008(2):5 – 8.

[5] 劉高源,等. 印染廢水深度處理技術(shù)及其評(píng)價(jià)[J]. 重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào),2008(12):618 – 623.

[6] 楊蒲仙. 提高印染廢水處理效果的若干問題研究[A]. 2008諾維信全國(guó)印染行業(yè)節(jié)能環(huán)保年會(huì)論文集[C]. 2008.

[7] 徐富,等. 淺談江蘇三房巷15 000 m3/d污水處理廠針對(duì)太湖地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能減排改造路線[A]. 2008諾維信全國(guó)印染行業(yè)節(jié)能環(huán)保年會(huì)論文集[C]. 2008.