复级裂解处理印染废水方案

1：印染、染料工业污染概况


        印染是对纺织材料进行再加工的过程，整个生产过程，包括预处理、染色、印花和整理等四个过程。预处理、染色、印花和整理都需要大量的水，用于输送、洗涤、分散物料及冷却设备等。虽然生产过程中也有回收、处理、再用，但仍有大量废水排入水体，造成水环境严重污染。印染废水是指印染、煮练、漂洗等在生产过程中排出的各种废水的总称。由于纺织材料种类繁多，生产产品的花样更多，在生产过程中使用的染料、助剂等化工原料的种类非常多，因此，印染废水的水质差别很大。


各种印染废水的主要成分


        所用染料种类废水中主要污染成分直接染料染料、元明粉、食盐、纯碱、表面活性剂活性染料染料、烧碱、磷酸钠、小苏打、元明粉、尿苯、表面活性剂酸性染料染料、元明粉、硫酸铵、醋酸、硫酸、表面活性剂酸性媒染染料染料、元明粉、醋酸、重铬酸盐、表面活性剂金属络合染料染料、元明粉、硫酸、醋酸钠、硫酸铵、表面活性剂阳离子染料染料、元明粉、醋酸钠、醋酸铵、纯磺、表面活性剂还原染料染料、元明粉、保险粉、纯碱、红油纳夫妥染料染料、醋酸钠、烧碱、盐酸、亚硝酸钠、表面活性剂分散性染料染料、各种载体、保险粉、表面活性剂。


2：印染工业废水的产生


       印染过程四个工序都排出废水，如预处理阶段排出退浆废水、煮炼废水、漂白废水。染色阶段排出染色废水。印花阶段排出印花废水和皂洗废水。


       一般印染废水的pH值为6～10，COD=400～1000mg/L，BOD5=100～400mg/L，SS=100～200 mg/L，色度100～400倍。不同生产厂家或同一生产厂家的不同生产时期，废水水质各不相同，水质常常会超出上述范围。


   (1)退浆废水：水量较小，但污染物浓度高，其中含有各种浆料、浆料分解物、纤维素、淀粉、碱和各种助剂。退浆废水成碱性，pH值在12左右。上浆以淀粉为主的(棉布)退浆废水，其COD、BOD值都很高，可生化性较好；上浆以聚乙烯醇(PvA)为主的(如涤棉经纱)退浆废水，COD高而BOD低，废水可生化性较差。


   (2)煮炼废水：水量大，污染物浓度高，其中含有纤维素、果酸、蜡质、油脂、碱、表面活性剂、含氮化合物等，废水呈强碱性，水温高，呈褐色。


   (3)漂白废水：水量大，但污染较轻，其中含有残余的漂白剂、少量醋酸、硫代硫化钠等。


   (4)丝光废水：含碱量高，NaOH含量3%～5%，多数印染厂都通过蒸发浓缩回收，所以，丝光废水一般很少排出，经过多次重复使用最终排出的废水仍呈强碱性，BOD、COD、SS均较高。


   (5)染色废水：水量较大，水质因所用染料的不同而不同，其中含浆料、染料、助剂、表面活性剂等，一般呈强碱性，色度很高，COD较BOD高得多，可生化性较差。


   (6)印花废水：水量较大，除印花过程的废水外，还包括印花后的皂洗、水洗废水，污染物浓度较高，其中含有浆料、染料、助剂等，BOD、COD均较高。


   (7)整理废水：水量较小，其中含纤维屑、树脂、油剂、浆料等。


3：印染废水特性：


   （1）无机盐浓度高：主要是氯化钠，少量硫酸钠，氯化钾及其它金属盐类。


   （2）废水量大，色度高，毒性大。染料、颜料和助剂等结构中的硝基、胺基、苯、萘、蒽醌类化合物，涂料中酚类毒物以及铜、铬、锌、砷等重金属元素具有较大的生物毒性。其中酚类是一种原生质毒物，水体中各种生物都会因酚类物质中毒影响生长和繁殖。


       印染废水的特征可概括为：有机物浓度中等、成分复杂、可生化性差、色度深、碱性大、pH值高、水质变化大。污染负荷重。


4：染料、印染工业废水中圬染物对环境的危害


   （1）：需氧物质


       预处理、染色、印花和整理等过程中，溶出的原料组分，如浆料、染料助剂、表面活性剂、纤维素、油脂、含氮化合物、醋酸等，这些物质易被微生物降解，如果它们随废水排入水体，将消耗水中的溶解氧，在耗氧速度大于水体的复氧速度时，会造水中缺氧。当氧浓度小于4mg／L时，鱼类则会死亡，小于1～2mg／L时，兼性微生物与厌氧微生物则大量繁殖，进而使水体**，臭味扑鼻。


       在一定条件下，消耗水中溶解氧的量，即可反映废水中可被微生物分解有机物的量。消耗溶解氧的量称为生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand)，简称BOD。一般以20C0下，5d的生化需氧量作为水质参数，写成BOD5（20C0）其单位为mg/L。


       自养菌能够利用水中的氧，去氧化水中的NH3成为硝酸盐或亚硝酸盐。但是一般要经过8～10d的培养，这种菌才能达到明显的数量，产生明显的，可以测出的耗氧量。BOD5基本上是含碳有机物生化降解的需氧量，也称第一阶段需氧量，或碳化阶段需氧量。


       在印染生产过程中添加的各种活性剂和助剂，有机中间体如N－乙基－N－氰乙基苯胺的苯磺酸脂、中间体生产的基本原料苯、萘、蒽醌类有机物，芳香胺及大分子碳水化合物均难以生物降解，常用强氧化剂催化氧化，测定所消耗的氧化剂中的氧量，表示废水中的有机物浓度。常用的氧化剂为重铬酸钾、催化剂为硫酸银，浓硫酸提供酸性环境，氧化1L水中的有机物的氧量记为CODcr,单位为mg/L。CODcr几乎能氧化水中所有的有机物（除苯类有机物例外）。
总有机碳（TOC）是表示废水中所含全部有机碳的量，它的测定方法是通过有机物质全部氧化成二氧化碳和水，然后再测定二氧化碳的量。


       用BOD5与COD的比值来判断废水的可生化性，其值越大，可生化性越好。难生物降解的有机物，也是水中污染物。


   （2）、合成有机物


        印染工业废水中合成有机物主要是表面活性剂酯酚，染料、浆料，还原剂和中间体等化合物，它们的共同点是除了具有潜在的毒性外，还能影响到接纳水体的复氧以及光向水中的透射。


二：印染废水的处理方法：


印染废水的处理方法：


   1：物理法：其中最常用的是吸附法(主要用于三级处理)，常用的吸附材料有活性炭、活性硅藻土、煤渣和活化媒等。


   2：化学法：主要有混凝沉淀法、混凝气浮法、臭氧氧化法、光氧化法、电解气浮法等。


   3：生物处理法：包括厌氧生物处理法和好氧生物处理法，好氧生物处理法中常用的有表面曝气活性污泥法、高浓度活性污泥法、生物转盘、生物接触氧化、生物铁法和SBR等。印染废水成分复杂，处理难度较大，在实际工程中常采用组合处理工艺。对可生化性较好的印染废水，采用一级或二级生物处理工艺；对可生化性一般的废水，可采用厌氧生物处理与好氧生物处理相结合的工艺，也可采用好氧生物处理与物化法串联工艺；一些含有对微生物具有毒害或抑制作用的废水，先采用物化法进行预处理，再进行生物处理；排水量较小时，也可采用纯物化处理工艺。


   4：其它处理工艺：如投菌生物处理法、高效絮凝剂。


   5：裂解处理：


       裂解处理是以N型半导体的能带理论为基础，以N型半导体作敏化剂的一种敏化氧化法。当敏化剂能量大于禁带宽度时，电子被激发，跃过禁带进入导带，则在价带上产生相应的电子-空穴，从而引发反应。水溶液中的催化氧化反应，在半导体表面失去的电子主要是水分子，水分子经一系列变化后产生氧化能力极强羟基自由基OH，氧化各种有机物，并使之矿化为CO2


裂解处理一般动力学方程描述：


     r——反应速率；

    Ce——反应物浓度；

    K——表观吸附平衡常数；

    H——发生于敏化剂表面活性位置的表面反应速率常数。


       如果投加H2O2、KBrO3等强氧化剂，可以抑制电子－空穴复合，可以提高氧化速度。对特定的催化剂表面担载高活性的贵属或金属氧化物，如Ag、Au、Pt、Pd等，能够消除半导体带中的电子，有利于激发电子向外部迁移，有效防止电子-空穴简单复合，pt/TiO2能够提高催化降解有机物速率4.5～6倍，将pt载到TiO2降解二氯苯的活性提高30%，但是Pt，Pd等载量过多，则可能充当电子－空穴的复合中心，降低TiO2的催化性，既每种半导体催化剂表面有一个某种金属或金属氧化物最佳载量。


       催化氧化以N型半导体为催化剂，各种催化剂活性顺序：TiO2>ZnO>WO3。TiO2是常用的催化剂，主要有锐钛型和金红石型晶型。TiO2的化学性质，光化学性十分稳定，无毒价廉，货源充足。TiO2是一种半导体氧化物，它有充满电子的价电子带和缺电子的导带，在能级激化状态价电子带上留下的空穴有氧化性，导带上的电子具还原性，降解物在TiO2表面发生氧化还原后，价电子带又得到电子，价带上电子发生跃迁，故将使用过的TiO2通过还原，重复使用，不影响其催化活牲。


2：工艺缺陷


   该工艺的缺点主要有


     （1） 激化能利用率低，耗电量较大(1.3kW)。

     （2） 管套易被污染物附着，影响透率。

     （3） 高压电晕（电子束）发生器偏转角低（720）有一定的死角。

     （4） 对PH有一定的要求（3～10），硫化染料废水必须将PH值调到5以下再进入反应器，大于要求值时处理效率按指数（反应动力）降低。

     （5） 对污泥回用有强制性要求。


三：水质水量


   1：水量


       目前该废水排量4000m3/d，污水处理站建成后，采用三班24小时连续运转，设计废水处理能力4500m3/d。


   2：水质及处理要求(以重庆永红5000m3，四川威克力600m3为样本)


厂方提供的污水水质情况见表3.1.1

废水水质指标及排放标准 表3.1.1

序号                   名称

                          pH         CODcr(mg/L)       BOD5(mg/L)        SS(mg/L)       色度（倍）

1进水                 9～12     630～1400           230～870         230～460      180～720

2平均                 10           1100                     600                      360                 500

3处理要求          6～9        ≤100                    ≤30                       ≤15                 ≤50


四：设计原则


   1：严格执行有关环境保护的各项规定，废水处理后达到《国家污水综合排放标淮8978-96》中的二级新建企业1类排放标淮。


   2：以工艺结构合理的复级裂解工艺为主体工艺。


   3：处理系统有较大的灵活性，以适应废水水质、水量的变化。


   4：管理维修方便，避免产生二次污染。


   5：自动化程度高，VXI系统总线控制模拟。


   6：占地面积小，处理4500m3/d废水水站以水处理中心模拟建造，占地总面积不超过700m2(给排水管道占地除开)


   7：污泥产生量小、每1000m3废水处理后产生综合污泥64.3kg。


   8：无二次污染，废水处理后水质清澈透明，CODcr、BOD5平均指标低于4-1标准中指标。