印染废水处理工艺系统优化的探讨

陈文运，崔喜勤，余深钰，郭秀忠

（福建省洁维环保科技有限公司，福州 350000）

纺织工业是中国具有优势的传统支柱行业之一，随着国民经济的快速发展，以及我国加入WTO，我国已成为世界上最大的纺织生产国。印染加工是整体纺织材料加工过程中重要的一部分，是承接上游纺纱、织布、下游服装加工的中间环节，也是废水排放量最多和污染最重的行业。福建省作为我国印染企业最集中的五省之一，印染布年产量达28.20亿米以上，占全国总产量的5.71%，印染废水处理任务任重道远。

由于印染行业在生产过程中大多采用以水为介质的加工工艺，需要消耗大量的清洁水，每加工100米织物，大约产生3至5吨印染废水[l]。据不完全统计，我国印染废水排放量约占整个工业废水排放量的40%，达4×106～5×106m3/d，每年排放废水9.5亿多吨，并且印染废水具有分布面广、浓度变化大、脱色困难、含有机物浓度高等特点[2]，属于较难处理的工业废水。

近年来，非天然原料、新型染料、表面活性剂等助剂越来越多地被开发并应用到实际生产过程中，导致印染废水中难生物降解的有机物质（如PVA浆料、大分子染料等）大量增加，其BOD/COD值由原来的0.4～0.5下降到0.2以下，可生化性变差，废水水量及其中所含的污染物成分的变化都很大，废水处理难度也就随之不断增大[3]。与此同时我国纺织工业环境保护相关政策与标准则对印染废水处理的要求越来越严格，例如废热的回收利用，废水处理回收利用比例的不断提高等，都使印染废水处理面临着新的挑战。因此采取诸如开发新技术并加快其在生产中的应用、加强现有工艺的改造与系统优化、提高处理工艺的运行控制技术等方法，促进印染行业的可持续发展，已成为现今环保专家关注的课题。

1 印染废水的来源及特点

印染废水产生于印染工艺的全过程，主要由退浆废水、煮炼废水、漂白废水、丝光废水、染色废水、印花和整理废水组成，其中含有大量的染料、助剂、浆料、酸碱、纤维杂质及无机盐等，其特点是色度大、有机物含量高、可生化性较差，水质和pH变化范围大，水温高、水量大，最终导致其毒性和危害性大。

2 印染废水处理方法及存在的问题

2.1 印染废水处理方法

印染废水的处理方法主要有物理化学法、生物法和化学法。在实际应用中，由于印染废水水质十分复杂，单纯使用一种处理方法通常很难达到理想的处理效果。因此实际印染废水处理工程中常采用多种技术相组合，以取得最佳净化效果。

（1）物理化学法

印染废水处理中常用的物理化学法有吸附法、混凝法和膜分离技术，吸附法是将多孔状物质的粉末或颗粒与印染废水混合，或使废水通过由颗粒状物质组成的滤床，使印染废水中的污染物质吸附于多孔物质表面而除去，在印染废水处理中多以活性炭作为吸附剂，用于组合处理工艺的后端，是印染废水脱色的保证。混凝法在印染废水处理中多以混凝气浮的方式被采用，即在废水中加入混凝剂，使胶体污染物脱稳凝聚成较大颗粒，再与通入废水中的细微气泡发生黏附，并随气泡一起浮出水面形成浮渣而被去除，该法可大大提高印染废水的脱色率、COD及BOD去除率，常用于其组合处理工艺中生化处理的前端或后端。膜分离技术是利用特制的膜材质对废水中的某些成分有选择性地截留从而达到分离、净化和处理的目的，应用于印染废水处理的膜技术主要有反渗透、超滤和纳滤，是满足处理水回用要求的一种深度处理手段。

（2）生物法

生物法是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，从而达到处理目的的一种印染废水处理方法，常用的生物处理法有好氧生物法、厌氧生物法、厌氧+好氧法，其中厌氧+好氧是目前国内外处理印染废水组合工艺的核心。

印染废水中含有一定量难溶于水或难降解的有机染料和助剂，这些物质无法被好氧微生物直接利用，而厌氧微生物可以分解废水中较难降解的有机污染物，因此厌氧（缺氧）+好氧结合的方法可使废水中难溶性、难生物降解的大分子有机物在厌氧（缺氧）环境中，通过产酸阶段被分解成易溶的、可生物降解的小分子有机物，提高印染废水的可生化性，减少好氧池的负荷冲击，随后通过好氧法进一步去除废水中的有机物和色度，使出水水质稳定。

目前，为了强化生物法的去除效果和运行稳定性，通常会在生化池中加装填料，使微生物附着其上形成生物膜，即生物接触氧化工艺，其不但可以使印染废水中的有机污染物与微生物长时间充分接触，还可以大大提高生化池中微生物的量，增强其耐冲击负荷的能力，确保生化处理系统高效稳定运行。

（3）化学法

化学法是指利用化学反应破坏印染废水中的污染物质结构，使其发生断键或彻底分解，从而消除其毒性和危害的方法，包括化学氧化法、电氧化法、光催化氧化法。因化学法在处理过程中需投加大量化学药剂，导致运行成本偏高，同时反应过程受影响的因素较多，因此目前在印染废水处理中多处于研究阶段，缺少工程化应用实例。

2.2 印染废水处理中存在的问题

如前所述，印染工艺决定了其所排放的印染废水会携带大量热能，通常废水水温在40℃～95℃之间，而印染废水处理中常见的降温措施包括增大调节池容积自然降温和安装冷却塔降温两种方法，均未考虑对此部分废热的充分回收利用，这与我国纺织工业环境保护相关政策要求的节能降耗规定是不符的，因此在印染废水处理中如何有效回收利用其中的废热是实现印染行业可持续发展必须考虑的问题。

近年来，由于非天然原料、新型染料、表面活性剂等助剂越来越多地被开发并应用到实际生产过程中，导致印染废水可生化性变差，其结果直接影响印染废水处理工艺的核心单元—生物处理单元的去除效果，进而影响处理系统出水的达标排放或有效回用。因此如何优化厌氧段运行方式，强化提高其出水可生化性，确保整个生物处理单元的去除效果，是应对印染废水这一变化的有效方法。

3 印染废水处理工艺的系统优化

3.1 系统优化前后处理工艺

印染废水处理工艺系统优化前的处理工艺见图1，优化后的处理工艺见图2。该处理系统仅使处理水达标排放，不考虑回用要求。

图2 优化后的处理工艺

3.2 工艺对比说明

（1）印染废水中热能的回收

针对印染废水水温较高的特点，图1中的工艺采用增大调节池容积，延长废水停留时间的自然降温措施，通常调节池容积需增大2～4倍，水温相应由60℃以上降至50℃以下，这对于日益紧张的工业企业用地来说，调节池较大的占地面积使该法很难为印染企业所接受，同时放弃了对废热的循环利用。

图2中的工艺在不增大调节池容积的基础上，在其后增加了废水热能回收系统，利用高效的换热结构，通过水水交换将废水中的低位热能以90%左右的效率置换到工艺用水中，使工艺用水水温提升，从而节约蒸气及电力费用，在降低企业生产成本的同时，将废水温度降低至满足后续处理单元对水温的要求。

废水热能回收机的经济性在印染行业生产中非常突出，设备投资回收期限一般为3～6个月，废水热能回收率可高达90%，其中节约蒸气电力费用平均约为平常使用量的20%～35%（具体视用水升温温度、用水量等工艺参数不同而有所不同）；生产使用热水缩短工作时间，可增加生产量20%～30%；以热水水洗可提高染色质量、降低次品率、减少水洗次数而节约用水量；在不使用冷却塔或增大调节池容积的情况下将废水温度降至处理系统要求，节约废水处理投资运行费用。

（2）水解酸化池的优化

图1中的水解酸化池在印染废水处理系统中担负着降解部分有机物、提高废水可生化性的任务，但在实际运行中往往存在废水与污泥混合不充分、易出现短流和死角，污泥易流失、需通过污泥回流系统补充流失污泥，或挂膜不均匀、生物膜出现异常脱落等问题，导致达不到应有的处理效果，加重后续好氧处理负担，出水水质难保证等不良后果。

图2对图1中的普通水解酸化池进行了优化，改为采用国内企业自主研发的脉冲喷流复合水解酸化池，其技术原理是：通过将混凝气浮出水经污水泵加压后由水解酸化池底部布设的穿孔布水管以脉冲喷流方式进入，与接种污泥脉冲式充分混合的同时，使微生物处于悬浮状态，池体上部加装Jwell高效生物膜载体并自行接种挂膜，使水解酸化池在高度上分割为下部悬浮污泥层，上部高效生物膜相结合的复合缺氧池，在强化水解发酵细菌处理废水的同时，还可以大量富集此类微生物、避免污泥流失。Jwell高效生物膜载体具有与污泥亲和力强、比表面积大、微生物富集量多、形成的生物膜均匀稳定等特点，进一步强化了难降解有机物在水解酸化池中的分解转化，为充分提高废水可生化性提供了保障。

4 结论

针对当前印染废水处理工艺存在的问题，结合纺织行业环境保护相关政策的规定要求，对已工程化的处理工艺系统进行优化，通过废水热能回收机实现印染废水降温的同时，还可对其中的热能进行有效回收和循环利用；对水解酸化池的池型构造和运行方式进行改造优化，在确保其处理稳定的同时，充分提高其改善废水可生化性的能力，为整个处理系统的稳定高效运行提供了保障。

[1]陈跃.染料废水处理技术及研究趋势[J].黄石理工学院学报，2011，27（1）：8-13.

[2]赵鹏飞，刘永红，耿云波.印染废水处理中高效厌氧反应器技术研究[J].环境科学与技术，2011，34（4）：64-67.

[3]王文静，郭晓玲，王志刚，罗子伟.印染废水净化技术研究进展[J].中国纤检，2011，2 ：84-88.

[4]梁佳，曹明明.印染废水特点及其处理技术[J].地下水，2011，33（2）：67-69.

[5]王益静.印染行业废水余热回收[J].科学之友，2011，8 ：152-153.