印染废水处理模式分析 本文关键词：废水处理，印染，模式，分析
印染废水处理模式分析 本文简介：摘要：随着我国印染企业迅速发展，传统的污水处理工艺无法应对印染废水复杂的水质组成与快速增加的废水排放量。清浊分流和分质处理的废水处理模式可有效降低印染废水处理难度，并且提高回用水利用率和降低废水处理成本，也为废水零排放的实现提供可靠的前期处理。最新研究的混合稀有金属催化氧化技术结合现有的各种技术为处
印染废水处理模式分析 本文内容：
摘要：随着我国印染企业迅速发展，传统的污水处理工艺无法应对印染废水复杂的水质组成与快速增加的废水排放量。清浊分流和分质处理的废水处理模式可有效降低印染废水处理难度，并且提高回用水利用率和降低废水处理成本，也为废水零排放的实现提供可靠的前期处理。最新研究的混合稀有金属催化氧化技术结合现有的各种技术为处理印染废水实现了更低的运行成本。
关键词：印染废水；清浊分流；分质处理；废水零排放；混合稀有金属催化氧化技术
我国每年纺织废水的排放量约为23.7亿t，其中，印染废水占80%，全行业废水处理后回用率仅10%左右，较低的回用率使得水资源短缺和生态问题愈加严重。印染废水是我国主要的工业废水之一，2016年我国纤维加工量达5500万t，按50%的纤维进行印染加工计算，产生废水总量高达约16.5亿t，占工业废水排放量的第3位。因此印染废水的处理及减排对改善我国水环境质量具有重要意义。
1印染废水水质、水量变化
印染是印花和染色的总称，是指将纤维、织物以水为溶剂进行染色或者印花的过程。由于以水为溶剂，并且需要漂洗，所以印染生产过程会产生大量废水。我国印染企业的实际生产工艺，还包括前处理和后整理。以棉为主的织物前处理包括煮练和退浆。其中煮练是在印染前将棉纤维上的棉胶、杂质，包括部分织布时的浆料在碱性、热水中煮一定时间，将杂质去除，再进行印染。这些工艺步骤都会产生很高浓度的废水，通常COD达到10000～25000mg/L。为了改善涤纶的手感，需要采用碱减量工艺，其废水COD浓度高达10000～20000mg/L。改革开放以来，印染企业快速发展，印染废水排放总量快速增加，环保压力不断增加。同时，随着印染技术快速发展造成废水成份越来越复杂。单位产品排放废水量、排放浓度（以COD表示）和环保要求（以纺织染整水污染物排放标准中COD表示）见表1。
2印染废水处理技术和处理模式的进展
80年代印染废水处理技术基本上采用生化加物化的方法，其设计的工艺技术沿用城市污水处理技术，由于可生化性（B/C）较低，可适当延长水解酸化时间和好氧处理时间。但如今的废水水质单靠生化加物化处理方法难以达到排放标准。由于环保压力的增加，大量高新技术开始在印染废水处理中应用，例如生物滤池、活性炭吸附、生物活性炭、催化氧化技术（包括芬顿技术）、MBR、各类膜技术，甚至超临界态技术也已经有实用案例，为印染废水达标排放提供了技术基础。在处理模式方面，80年代印染厂大量兴办时，由于缺乏废水处理技术人才，因此集中印染废水处理厂应运而生，特别是江苏、浙江、广东、福建和山东建造了大批集中废水处理厂，最大规模达到80万t/d。专业技术人员的操作在一定程度上保证了废水设施稳定运行，集中废水处理在这30年来起到了积极的作用，但这种混合废水处理模式现在遇到了很大的挑战。废水中难降解物在低浓度时很难进一步处理，一般常规处理技术可以将COD降至80mg/L以下，但进一步处理极为困难，不得不采用膜技术、芬顿技术、活性炭技术等。其中，膜技术是分离技术，在回用方面有巨大潜力，但是膜分离浓水难以进一步处理达到排放标准。集中处理这种模式在如今的印染行业是否适用是一个急需应对的问题，因为印染废水成分复杂，不同纤维材料的染色工艺不同，染料、助剂不同，废水性质差别很大，当各种污染物混合，并达到低浓度时，进一步处理就十分困难。
3清浊分流和分质处理
为解决上述问题，印染废水清浊分流、分质处理模式产生，并将在今后几十年得到广泛应用，其原因有以下几点。（1）一般印染废水中浓废水水量仅占10%（COD10000～15000mg/L)；而淡废水水量约占90%，淡废水处理以及回用相对容易。（2）浓废水由于污染物集中，处理率达70%～80%相对容易，且单位COD去除费用远低于混合废水。（3）不同浓废水性质极不相同，例如退浆废水主要污染物是浆料，而浆料又分淀粉浆料、PVA浆料、混合浆料等，不同浆料性质差别极大；碱减量废水主要成分是不同聚合度的对苯二甲酸与不同聚合度的乙二醇聚合物（涤纶不同程度的降解产物）和对苯二甲酸、乙二醇等混合物；蜡染废水以松香等为主要污染物；印花废水则以糊料为主，如CMC等。这些废水COD都在10000～20000mg/L，但是性质截然不同。不同性质的高浓度废水可以用相应的专属方法处理，效率很高，如果是混合废水，又是低浓度时就很难处理。（4）淡废水浓度较低，一般处理达到回用要求相对容易，当环保要求提高回用率时，远比混合废水处理难度低。因此，清浊分流、分质处理必然是今后的发展趋势，至于清浊分流后的废水采用集中污水处理厂处理、各厂自行分质处理或者二者混合的处理模式均可考虑。
4印染废水零排放的前景
随着国家对废水排放控制越来越严，总量减排要求逐年提高，因此一方面要求印染废水处理后达到越来越严格的排放标准，另一方面由于总量逐步减少，为了保持产量，需不断提高废水处理后的回用率。当回用率不断提高时，处理成本当然也会越来越高。要从根本上解决这个问题，只有实现废水零排放。印染废水零排放从理念到实现需经过一个较长的思考和研究阶段，也是人类对生态、环保认识不断提高的必然。据说，德国一个小型线带染色企业由于当地小镇居民环保意识很强，不准排放印染废水，因为废水量很小，且利润较高，所以在多次重复利用后，予以蒸发，只有极小量固体干物质排放，这便是零排放的最初尝试。零排放有以下几种含义。第1种是理论上理想化的零排放，即人类生活和生产活动中所有物质进行理想的循环，使各种物质回复到原始起点，但是从热力学“熵”原理出发，即地球上物质有序状态运动转向无序状态运动，可能自动进行；而无序状态运动转向有序状态运动不能自动进行，需要在外力推动下进行，即整个系统完全回复原有状态是不可能的，如果在外力作用下另作别论。第2种是在外力推动下，使各物质回复原状，不仅能耗极大，而且“能”是靠物质运动产生的，如燃烧煤和石油得到，这又会产生新一轮的物质循环。第3种是现实版的零排放，即印染废水先从源头上减少污染物的产生，所产生的印染废水经过处理，绝大部分达到印染用水要求，回用于印染生产过程，极小量的水经过蒸发或挥发以及存留于污泥中，而且生产过程中残余的有机和无机的化学品、废水处理过程中加入的物质最终以污泥或干物质（如盐类）排放，做到废水零排放，不对水环境产生负面影响，所产生极少量的固废物安全处置，达到对环境、生态的影响最小化。另外一个思路是开发无水染色工艺，即染色工艺不以水为溶剂，当然就不排放废水。例如超临界态CO2染色技术，目前已有商业化的设备，但普及度还不高。零排放技术采用的方法基本上是废水清浊分流，大量淡废水处理回用，少量浓废水处理到一定程度，进入双膜处理，分离出的净水可以回用，而浓液则进入蒸发器蒸发，将盐类及污染物干化。此类技术的应用普及关键要解决两个问题。回用水的水质要达到何种水质？运行成本是否有市场竞争力？关于回用水水质要求，我国已有FZ/T01107—2011《纺织染整工业回用水水质》标准，上述技术处理后的废水水质基本满足大部分用水要求。关于运行成本是否有市场竞争力，以我国为例，大多印染厂的废水经过预处理后排放到集中污水厂处理，一般预处理费用2.5～3.0元/t，集中污水处理厂处理到排放标准费用为5.0～6.0元/t；印染用水，若采用城市供水费用为0.56元/t，若采用河水自己处理费用则为0.1元/t。据此分析，如果零排放能做到10元/t左右，即有很大的市场竞争力，因为不排放废水，按目前排污交易政策，现有印染厂将可能有一笔可观的收入，而且理论上还可以在环境容量比较脆弱地区建设印染厂。但是按现有成熟技术进行多种优化组合，最佳组合的运行费用至少为20多元/t。东华大学经过近10年研究，开发了以混合稀有金属催化氧化技术为基础，充分发挥现有各种技术的优势和组合，从小试到10t/d连续性中试，现已完成了300t/d的示范工程。主要技术指标为：1t污水仅排放固废干物质约0.35～0.70kg（或折合含水50%的污泥0.7～1.4kg）。1t废水处理费用10元左右（按蒸汽价格150元/t；电费0.65元/kW•h计），暂不计污泥处置费用。对于高浓度退浆废液、碱减量废液等预处理费用另计。如在美国或东南亚各国，按当地蒸汽（每吨蒸汽折合人民币50元、电费1kW•h折合人民币小于0.3元）折算，每吨废水处理费用约1美元以内。示范工程中混合稀有金属催化氧化技术结合膜技术技术对浓废水处理工艺流程见图1，废水零排放企业试点项目中对淡废水处理工艺流程和污泥处理工艺流程分别见图2和图3。
5结论
印染加工工艺复杂，产生的废水不仅污染物浓度高，而且性质区别很大，传统的集中处理法已经无法满足现代环保的要求。随着新兴技术例如膜技术、芬顿技术等逐渐投入使用，印染废水在低浓度下得到了较好的净化，但回用率仍需提高，高浓度废水处理仍待解决。清浊分流和分质处理是提高回用率，提升废水净化效率的必要前提。在此基础上进行处理不仅可以提高效率，并能够逐步实现废水零排放的目标。通过初步估算，废水零排放每吨水处理费用低于1美元，有较大的开发空间与潜力。
作者：沈钰峰 马春燕 奚旦立 周奇哲 刘振鸿
《印染废水处理模式分析》
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