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行业新闻

染色废水处理工程及工艺分析

关键词:污水处理

1.1 处理规模及水质
本文介绍的两项工程为青岛即墨针织有限公司和藤华染色有限公司废水处理工程,前者规模3000m3/d,后者规模2400m3/d。  
两家公司都生产纯棉针织品,主要污染物来源可分为两大类:一类是加工过程中使用的染整药剂及各种助剂,主要包括漂白剂、染料、表面活性剂及酸、碱等,可生化性一般较差;另一类是在对织物纤维进行处理的过程中,从纤维上脱除下来的物质,包括含氮化合物、蜡状物质、天然色素等,其中多数是天然有机物,可生化性较好。两家公司废水中主要污染物浓度及处理要求如表1所示。

表1  废水水质
项目 原水水质 设计要求 实际出水 实际去除率(%)
即墨公司 PH值 8~11 6~9 7.1~8.3  
BOD5(mg/L) 250 40 <20 >92
COD(mg/L) 500 180 <120 >76
SS(mg/L) 400 100 <30 >92
色度(倍) 200 80 <80 <60
藤华公司 PH值 6~12 6~9 7~8  
BOD5(mg/L) 250 25 <10 >96
COD(mg/L) 600 100 <40 >93
SS(mg/L) 100 70 <4 >96
色度(倍) 300 40 0~32 89~100

1.2 废水处理工艺
1.2.1 即墨公司废水处理
  处理工艺流程如图1。该公司在染整车间中便将浓、稀废水分别收集并引入污水处理设施。其中浓废水单独经混凝脱色,然后与稀废水混合处理,这样有利于提高处理效率和降低处理费用,也符合清污分流的原则。

 

1.2.2 藤华公司废水处理
  处理工艺如图2。漂白废水先进入漂白水贮池,池中进行预曝气脱氯。染色废水经集水池与漂白废水混合后提升至水力筛,革除杂物和一部分织物纤维以后进行pH调节,然后经调节池入曝气池。采用推流式延时曝气法。由于废水中以染料为主的部分有机物生化性较差,生物氧化过程中耗氧速度不快,所以曝气系统采用穿孔管曝气。曝气池出水经泵提升进入压力过滤罐,再入两座并联活性炭吸附塔进行脱色。饱和活性炭采用微波再生后重复使用。生化单元排出的剩余污泥直接进行絮凝脱水。

1.3 处理效果及成本
  即墨和藤华公司两项工程分别经过3年和2年的实际运行,处理效果如表1所示,出水分别达到GB4287-920Ⅱ级和级标准,水质长期保持稳定。含折旧费的单位处理成本分别为1.31、1.93元/m3

2 工艺分析

  本文通过两项较为成功的工程实例,阐明如何根据不同的处理条件和处理要求选择合适的工艺,以保证处理设施具备相应的科学性和合理性。
  染色废水处理的单元工艺可分为生化法和物化法两类。生化法一直占主导地位,然而近年来开发的许多新型染料由稳定的环状有机物组成,可生化性差,所以生化方法一般脱色效果较差,比不上物化法。但在水质条件允许的情况下,应尽量采用生化法加物化脱色的工艺,以保证出水水质。
  在国内,染色废水处理的生化法主要有表面加速曝气活性污泥法和生物接触氧化法两种。由于资金不充裕,发达国家普遍采用的延时曝气活性污泥法在国内应用很少。
  鉴于染色废水的色度高、许多染料的可生化性较差,因此用物化方法进行脱色较为合适。我国应用最多的是投加混凝剂的方法,泥水的分离多数用沉淀池,也有一部分采用气浮法。同样因为费用原因,我国很少采用吸附法作为脱色单元,这与吸附法脱色在发达国家的普及和流行形成鲜明的对比。吸附法尽管费用高,但运转可靠,处理效果卓著。为节约脱色费用,近年来,我国开发了多种新型脱色混凝剂,即墨工程中采用的是北京环科院研制的Ⅰ号脱色混凝剂。基于即墨和藤华两套设施的经验,对生物接触氧化和延时曝气两种生化主体工艺以及混凝沉淀和活性炭吸附两种脱色工艺进行对照比较。
2.1 生物接触氧化法和延时曝气法
  两种生化方法的比较见表2。表中可见,当对出水水质要求不高(例如执行GB4287-92Ⅱ级标准)时,可优先选择接触氧化法,以节省资金。当出水要求高且资金允许时,建议采用延时曝气法。
2.2 混凝沉淀法和活性炭吸附法
  两种物化脱色工艺的比较见表3。其中混凝法管理方便,费用较低,但效果不及吸附法。而活性炭吸附水质优良,色度亦可降低到零,且可靠性高,但费用也比较高。当对出水色度有较高要求,尤其是要求水回用的场合,最好用吸附法。

表2 两种生化方法的工艺特点及费用比较
项目 接触氧化法 延时曝气法
工艺特点 出水水质
流程 无污泥回流系统,较简单 有污泥回流系统
过程控制 没有污泥膨胀现象,易于控制 控制不好有污泥膨胀上浮现象
负荷 负荷高,污泥浓度高 低负荷,长停留时间
占地面积 曝气池容积相对较小,但需设污泥浓缩池 曝气池容积较大
污泥产量及处置 污泥产量较大,污泥需进行浓缩,然后脱水 污泥产量小,絮凝泥降性能相对好,不需浓缩,可直接脱水
与后续脱色流程的组合 可在二沉池前直接抽混凝剂进行脱色,简单便易行,节省费用 追求高效脱色时可用吸附法
费用 基建投资(元/m3 500 688
直接处理成本(元/m3 0.37 0.40

2.3 工艺的组合
  染色废水在可生化性方面因染整生产状况和条件的不同而有较大差异,只要废水的BOD5/COD>0.2,应尽量考虑用生化法作为去除有机污染物的主要手段。为了解决生化法脱色效果差的矛盾,通常在生化法后辅以物化单元进行脱色。两种生化单元和两种脱色单元有四种组合方式,工艺上各有侧重,费用上也互不相同,其比较列于表4。
  即墨和藤华公司两项工程分别采用了表4中的两种组合,这两种组合是四种组合中较有代表性和相对合理的,其适用的场合也有典型性。即墨的工艺在对出水水质要求不高和资金紧缺时是很有价值的,而藤华的工艺能达到对出水高标准的要求,只是费用较高。两项工程的费用对比列于表5。

表3 两种脱色单元工艺特点比较
项目 混凝法 活性炭吸附法
工艺特点 处理效果和出水水质 良,对混凝剂种类依赖性较大 优,水质稳定,达标率100%
基建特点 土建工程量大,设备较少,占地面积大 设备较多,自动化程度高,土建工程量小,占地面积小
废弃物产量及出路 污泥量较大,脱水过程复杂,难以找到最终出路 废弃的炭可掺人燃煤中烧掉
二次污染可能性 化学污泥处置不当容易造成二次污染 活性炭再生时产生少量尾气
操作管理 操作简单,劳动强度小 活性炭再生操作繁琐
过程控制 如水量稳定,过程控制简便 简便
费用 基建投资(元/m3 277 542
直接处理成本(元/m3 0.46 0.58

 

表4  四种工艺组合的比较
工艺组合 特点 基建相对费用 运转相对费用 应用场合 备注
接触氧化+混凝沉淀 可在二沉池前投加混凝剂,从而省去混凝沉淀池,流程简单;易于操作管理;基建费用低。不能得到高质量的出水;污泥量大 0.63 0.85 出水执行Ⅱ级标准,资金紧张 在即墨工程中采用
接触氧化+活性炭吸附 活性炭吸附成为出水水质的控制步骤;接触氧化高负荷低费用的特点不能发挥;接触氧化出水浓度相对高,造成吸附床负荷大或再生过于频繁,操作较复杂 0.85 0.97 工艺组合不够合理,不推荐采用  
延时曝气+混凝沉淀 可以得到较好的出水水质;混凝剂投量小;设备简单;污泥量较小。流程复杂;占地面积大;基建和动转费用较高 0.78 0.88 出水执行Ⅱ级标准;有足够充裕的资金  
延时曝气+活性炭吸附 出水水质很好;污泥产量很小。设备较多;基建运转费用较高;操作管理简单,如有活性炭再生则操作较繁琐 1.0 1.0 出水执行Ⅰ级标准;出水要求回用;资金充裕;对处理的可靠性要求高 在藤华工程中采用

 

表5  藤华和即墨工程的费用对比
项目 即墨工程(3000m3/d) 藤华工程(2400m3/d) 项目 即墨工程(3000m3/d) 藤华工程(2400m3/d)
基建投资 基建投资(万元)
其中:土建费(万元)
设备费(万元)
其它(万元)
单位投资(元/m3
350
200
90
60
1167
470
230
160
80
1950
运转费用 年处理成本(万元/a)
年直接处理成本(万元/a)
单位处理成本(元/m3)
单位直接处理成本(元/m3)
143.5
123.2
1.31
1.13
169.5
141.9
1.93
1.62

  值得指出的是,藤华工艺的出水可满足多种场合的回用水要求,对节约水资源有重要意义,尤其适用于缺水地区。同时,水的回用对工艺的高费用可以达到一定程度的补偿。

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