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1、印染废水的深度处理和有效回用探讨关键词：印染废水深度处理废水冋用清华大学环境科学与工程系 杨海军，周律1、前言我国是水资源相对匮乏的国家，我国13亿人口的人均水资源少于世界人均的四分之一，也就是 说，我们用占世界6%的水资源量支撑着世界上21%的人口。印染行业是耗水大户，平均生产 lkg产品需要消耗0. 20. 5 m3的水，同时印染企业也是排污大户，其废水排放量占纺织工业 废水排放量的80%。印染废水的回用率很低，通常只有7%，是所有行业中水回用率较低的行业。 因此，开展印染行业的污水治理迫在眉睫，而实现印染企业的水资源循环使用已成为解决环境污 染及缓解用水困难的措施之一也是企业提高竞争力提
2、质升级的重要举措。本文首先提出在水回用技术路线设计过程中应注意的两个原则.随后结合几套回用集成工艺，分 析探讨印染废水回用中存在的有机染料循环浓缩、无机盐积累等问题，总结了回用水质的影响因 素和回用率的确立方法，在展望印染废水回用技术的发展前景的同时，为企业有效水回用实施提 出了一些建议。2、处理技术路线的设计原则当前印染企业正处于新老交替，产业优势转移，提质创优的发展阶段。水的封闭循环利用已成为 企业实现可持续发展的一个重要目标。因此，企业对用水和污水回用应根据自身特点和发展要求 及早进行合理设计和规划.对于现有印染企业，应从实际出发，首先对现有污水处理设施进行评估，在得到确切评估结果的 基
3、础上进行整改、补充和添置新设施等。实施宗旨是利用一切现有设施，力求成本节约；放弃部 分无用工艺，以求技术合理。设计原则是合理选择污水深度处理工艺，有效控制回用成本。新建印染厂应首先对企业的污水总排放量、排放指标等有所把握，尽可能按照国家污水排放一级 标准进行设计，以减轻深度处理的难度，降低废水回用的运行成本。3、合理的回用技术 现有的印染废水回用技术往往是在印染废水达标排放的基础上，对原水（废水处理设施的出水）进行三级处理，由于原水成分复杂，不稳定，很难形成一种规范性、普适性的回用技术路线。各 企业要根据企业回用水质的要求。选择具体的深度处理工艺或者集成工艺。目前我国印染废水处理普遍采用“物化
4、处理+生化处理”工艺。但处理效果不够稳定一般很难 达到一级排放标准.常用的回用处理工艺有：混凝、过滤、高级氧化、活性炭吸附、膜分离技术、 离子交换法等.单独的回用工艺存在各自缺陷.如臭氧氧化技术处理后的水并不能直接回用于生 产，原因是此技术在降低废水中的难降解有机物分子量时.废水COD去除率并不高，脱色效果好， 但并不能去除溶解性污染物和盐份。因此.开发新型组合新工艺已成为行业内研究的重点，几种 有代表性的研究结果和应用如下：(1) 印染废水一物化处理(混凝沉淀)一生化处理组合(内循环厌氧+HCR /生物活性炭+接触氧化)f纤维球过滤f回用=#page#= 将各种生物处理单元(包括厌氧、缺氧、
5、 好氧、高级好氧等)进行组合用于生化处理是一种发展趋势。山东华纺采用了两种生物处理工艺， 即将高效好氧工艺(HCR)法与生物活性炭法(PACT)相结合，提高了反应器中氧的利用率增强了 抗冲击负荷能力。提高了处理效率。该工艺后处理采用纤维球对原水进行过滤，过滤速度快、效 果好，回用水质稳定。经过生产性试验表明，回用水用于皂洗是可行的，其回用水水洗后的布样 色光、深度与自来水洗后的一致。(2) 印染废水一二级生化处理一化学絮凝一离子交换一回用韩国Kim等用流体床生物膜反应器结合化学絮凝和离子交换法对印染废水进行深度处理。试验表 明整个集成工艺的CODcr和色度去除率分别达到95. 4%和98. 5
6、%,该工艺出水可回用到印 染所有工序中，但该方案为了降低铁离子浓度和电导率，对离子交换树脂的依赖性较大，这难免 会提高离子交换树脂的再生频率。黄瑞敏等采用生物曝气滤池(BAF)精密过滤器一阳离子交换 一阴离子交换工艺，处理回用经物化处理后的印染废水，使原水的无机盐质量浓度(以硫酸根计) 从400 mg/L降低到180 mg/L，硬度(以CaCO3计)从100 mg/L降低到50 mg/L。回用水与新 鲜水以体积比1： 1混合，可满足染整生产的一般水质要求.回用成本仅为0. 30. 4元/t.回 用处理设施的投资费用约为700元/ t,经济效益和环境效益十分可观。（3）印染废水一二级生化处理一二
7、氧化氯氧化（臭氧和其它高级氧化技术）一过滤或者吸附一回用 二级生化出水后采用氧化技术结合活性炭吸附工艺是当前印染废水回用技术经常考虑的工艺，氧 化对废水脱色非常有效.可把复杂的染料大分子转化成了有机小分子，但过程中对CODcr去除非 常有限。氧化工艺结合活性炭吸附工艺.两者相互取长补短，可大幅度提高印染废水的回用水质。（4）印染废水一二级生化处理一微滤一膜组合技术一回用几种膜分离技术以及复合膜的高级生物反应器技术它们之间的组合来处理印染废水是当前发展 最快的水回用技术。随着膜组件的改进和膜材料成本的下降，也正加快这种趋势。膜分离技术中 的纳滤（NF和反渗透（OR）工艺.可以对印染废水进行有效脱
8、盐.这是膜分离集成技术应用于印染 废水回用的优势所在。Schoeberl等人采用MBR二级出水后采用NF处理.CODcr去除率可达到 91. 8%,出水电导率为0. 175“S/cm、去除率为73. l%Rozzi等的研究结果同样表明“ MBR+NF 工艺”的处理效果要优于传统的“生化处理+臭氧氧化+活性炭吸附”组合技术，出水水质也更稳 定。=#page#=由于印染工艺的复杂性以及工艺对回用 水质要求的差异以上几种技术集成只是众多研究结果中有代表性的结果，并不一定具有普适性。 因此，选用可靠、经济、稳定的回用处理工艺，是企业增大水循环量，提高废水回用的关键。4、影响因素和回用水质在染色工序中对
9、水质要求严格，水质的优劣直接影响产品的质量，染料和助剂的消耗量。通常 对纺织品染色品质要求越高.对水质的要求也越高.只有回用水水质各项指标都控制在使用水水 质指标范围内.才真正意义上做到水的有效回用。目前国家还没有出台统一的印染废水回用水质 指标，但参照中国印染协会提出的印染行业用水水质标准（见表1）,可采如下回用水质标准：色 度（稀释倍数）W25, C0DMnW20,总硬度（CaC03 计）W400 mg/L,透明度 230cm, pH 值 6. 0-9. 0， SSW30mg/L，铁为 0. 2-0. 3mg / L,锰W0. 2mg / L。表1印染用水水质标准（已审定）注：引自中国印染
10、行业协会环保专业委员会“印染行业发展和水资源问题”报告。废水处理回用于生产是否可行。要依据其对产品的质量是否产生影响来判断。表征这些影响的参 数(或者说影响因素)主要有色度、硬度、悬浮物以及无机盐浓度等。其中色度和硬度是较为重要 的两个参数.色度高会直接影响织物的颜色，从而降低色牢度；硬度高会使纤维变脆，着色变黄， 从而降低颜色的鲜明度：无机盐浓度必须控制在一定范围内，过高会影响染布的匀染性，C1-过 多会直接影响一些活性染料匀染性和色牢度.且易使染布褪色，过高的铁锰盐会使纤维布匹产生 斑点以及染色不鲜艳等。因此.如何从诸多影响因素中筛选出主要因素，再通过监测主因水平来 表征并建立一套回用水水
11、质指标及标准将是今后业界研究的一个热点。企业要做好废水回用工 作，也要根据生产要求来确定适用于自身的回用水水质指标及标准。5、回用应注意的问题废水的大量回用会对生产产品和污水处理系统产生影响，应注意如下三个问题：(1) 有机污染物循环积累因为回用水中总会残存有机污染物.这些有机污染物通过回用从而转移到生产中。随着循环次数 的增加势必就会造成有机污染物的积累，积累到一定程度就会对整个污水处理系统产生影响。(2) 无机盐的循环积累=#page#= 在印染过程中通常会加人大量的无机盐 类物质，如碳酸钠、碳酸氢钠、多聚磷酸钠、氯化钠、硫酸钠、连二硫酸钠等。由于传统末端处理工艺并不能去除无机盐，此时一味
12、增加回用率，无机盐的循环积累会影响产品质量和污水处理 单元。有研究表明，印染用水的电导率超过3000“S/cm，即含盐量约大于2000mg / L时。盐容 易在织物上产生斑迹，影响产品的质量，而含盐量过高，造成盐的浓度升高会对废水生化处理单 元产生破环性影响。因此，回用水的脱盐是维持循环系统盐的平衡，保证产品质量及污水处理系 统稳定运行的重要手段。目前除盐工艺主要有电渗析除盐(EDI)、离子交换除盐和膜分离除盐等技术。对于原水脱盐，电 渗析和离子交换除盐技术.元论从其分离原理上，还是从经济性上考虑，都不具有可行性和适用 性。膜分离技术特别是含有反渗透(OR)和纳滤(NF)的膜组合分离技术，对于
13、具有一定尺度水合离 子半径或者分子量的物质均具有良好的物理分离效果伴随膜组件工艺的提升和膜材料成本的下 降，会在印染废水脱盐及水回用中扮演重要角色。(3) 回用处理后排放浓水的处理和排放问题膜分离技术应用于印染废水回用，尽管脱盐率高，但在得到大量回用水的同时，也产生包含大量 的含盐和有机物染料的浓缩液，而浓缩液会对生化处理单元有影响。因此，应时刻注意浓缩液的 合理处理，或者寻找一些新工艺单独处理。6、回用水的使用染色废水在经过“清浊分流”后，应遵循“分质、分工段回用”和“适当回用”两个原则，占总 污水量1/8到1 / 10的浊污水.从回用量上讲并不是回用的重点，可以结合“水解酸化+好氧处 理”
14、等工艺处理后排放.不再考虑回用或者少量回用于低品质用水，如冲洗用水、绿化用水和冲 洗道路等。而清污水主要来自染缸内的冷却水、蒸汽冷凝水、染色的前处理水、染色水和染色后 漂洗水等。冷却水和冷凝水可以进行现场收集.经简单处理后可立即回用，或者部分回用到染色 前处理部分工序。前处理工序用水量约占总水量的15% 对水质要求不高，本身就需添加一些 表面活性剂、碱等，回用水可以考虑回用于前处理阶段。染色工序用水量约占总水量的60%， 对水质要求较高，可使用部分回用水。染深色时回用率可适当增加.回用水中盐分和氯离子的浓 度不能高，会影响染色效果。染浅色布时，回用水使用率不能高染色工序最多只能考虑20% 左右
15、。后整理工序用水量约占总水量的10%，对水质要求较高，不宜使用回用水而且后整理废水最好也不要作为回用水水源.因为后整理使用柔软剂、防水剂等助剂对前处理和染色效果都 有影响。工厂其他杂用水，如冲厕、浇花等可以全部使用回用水，约5%左右。染色的前处理水、 染色水和后漂洗水，是水回用的重点，其废水可作为原水的进水，经处理后回用。=#page#=由于回用水中存在有机染料和盐份的循 环积累，在考虑大量回用时，除了考虑脱盐的问题外，还应注意“适当回用”原则。而回用水量 与新鲜水量的比（回用率）是衡量适当回用的重要参数。7、回用率的确定印染企业应从一味提高污水回用率和减少新鲜水补充量的误区走出来，应根据生产需要确定回用 率。污水回用中因循环浓缩，存在着水质变差问题，探究其变化规律，确定运行参数，做到既节 水又保证回用水质稳定、合格，具有重要意义。在回用水工艺设计时，先对循环系统中有机污染 物、盐分等参数进行质量恒算通过数学归纳法推导出污染物循环积累的数学模型（可参考樊耀 波和陈季华等人的研究结果）再通过证明模型的收敛性，确定污染物极限浓度与回用比例的关 系，了解回用率对产品质量影响的规律从而指导水回用实践。根据生产实际.合理安排回用水和新鲜水
