印染廢水回用處理的設計實例

許 明，揭大林，張 君，涂 勇，張 磊，喻學敏

（1. 江蘇省環境科學研究院，江蘇 南京 210036；2. 江蘇省環境工程重點實驗室，江蘇 南京 210036；3. 太倉市環保局，江蘇 太倉 215400；4. 南京市供水節水管理處，江蘇 南京 210004）

印染廢水回用處理的設計實例

許 明1，2，揭大林3，張 君4，涂 勇1，2，張 磊1，2，喻學敏1

（1. 江蘇省環境科學研究院，江蘇 南京 210036；2. 江蘇省環境工程重點實驗室，江蘇 南京 210036；3. 太倉市環保局，江蘇 太倉 215400；4. 南京市供水節水管理處，江蘇 南京 210004）

采用“厭氧水解—缺氧—好氧—二次沉淀—超濾—反滲透”組合工藝進行印染廢水的處理回用。運行結果表明，在平均進水COD和色度分別為508 mg/L和695倍的情況下，COD和色度的總去除率分別為94.2%和98.8%，硬度不超過10 mg/L，鐵、錳離子未檢出，各項指標均達到HJ 471—2009《紡織染整工業廢水治理工程技術規范》中的回用標準。GC-MS分析結果顯示，二沉池出水中主要有機物成分復雜，超濾出水中有機物濃度有一定降低，反滲透出水中酸類全部被去除、苯胺類和烷烴類含量明顯降低。從染色的白位沾色、手感、顏色和亮度等指標分析，回用水的染色效果遠優于工業水。污水處理工程總投資約1×107元，設計規模4 500 m3/d，回用水規模2 500 m3/d，回用率55%，回用運行成本1.80元/m3。

印染廢水；超濾；反滲透；色質聯用；回用

紡織工業廢水排放量占工業廢水排放總量的11.6%，COD排放量占總COD排放量的10.2%，均位居各工業行業的第3位。染整加工是紡織工業產業鏈中高技術含量環節之一，但同時也是污染最重的環節，其廢水排放量占紡織工業總排放量的80%。國務院最新頒布實施的“水污染防治行動計劃”中明確指出，對于具備使用再生水條件但未充分利用的印染項目，不得批準其新增取水許可，鼓勵印染等高耗水企業開展廢水深度處理回用。因此，印染行業廢水深度處理和回用勢在必行［1-2］。

印染廢水具有水質和水量變化大、有機物濃度高、色度高、pH高、可生化性差等特點，屬難降解工業廢水［3-6］。目前普遍采用生化—物化處理工藝［7-10］，出水水質不能滿足印染工段回用水要求，需采用深度處理工藝。深度處理主要以生物活性炭［11］、曝氣生物濾池［12］、MBR-臭氧［13］、臭氧-活性炭［14-15］、微濾—反滲透膜［16］等工藝為主，其中，膜分離是當前最具前景的技術之一［17-18］。

本工作以某印染廠廢水深度處理和回用工程為例，研究了“厭氧水解—缺氧—好氧—二次沉淀—超濾—反滲透”組合工藝對常規污染物和金屬離子的去除，以及廢水回用后對染色效果的影響問題，以期為印染行業節能減排和可持續發展提供工程設計參考。

1 工程概況

1.1 企業及廢水的基本情況

江蘇省某棉印染企業以開發、銷售高檔全棉針織和印花布產品為主，印花技術較為全面，年產量可達6 000 t左右，總投資1.5×106美元。公司主要采用活性染料，主要助劑有磷酸鈉、海藻酸鈉、表面活性劑、硫酸銨、純堿、增白劑、保險粉等。廢水主要來自洗漿、印花、漂白、水洗等工段，總水量約4 500 m3/d，回用水量為2 500 m3/d，回用率為55%。

1.2 污水處理工程的基本情況

采用“厭氧水解—缺氧—好氧—二次沉淀—超濾—反滲透”組合工藝處理印染廢水。污水處理工程的設計水質指標、工藝流程、主要構筑物及設備分別見表1、圖1、表2。

表1 污水處理工程的設計水質指標

圖1 污水處理工程的工藝流程

表2 污水處理工程的主要構筑物及設備

2 工程調試

工程調試之前先進行單機調試和聯動調試，然后接種園區集中污水處理廠污泥進行工程調試。工程調試階段的運行參數及調試結果見表3。由表3可見：工程調試分為調試初期和調試穩定期兩個階段；其中，調試初期重點是生化工段污泥馴化和培養（20 d），調試穩定期重點是生化工段滿負荷運行、膜處理工段聯合運行（15 d）；調試初期接種污泥的濃度低，活性有限，為維持好氧菌活性和縮短調試時間，向好氧池中投加粉末活性炭，以改善污泥沉降性能和提高污泥濃度，直至好氧池中MLSS達到2 000～2 500 mg/L，SV30=100～120。

MBR的清洗維護：裝置在運行一段時間后超濾速率（產水通量）會下降，必須進行清洗以恢復通量；操作方法是，在MBR透過水池有足夠水的情況下，每隔一段時間，進行氣水雙洗或加藥反洗（根據污染原因選擇30%（w）鹽酸或10%（w）次氯酸鈉溶液）。反滲透裝置的清洗維護：根據反滲透膜污染特征采用檸檬酸、乙二胺四乙酸四鈉、三聚磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉等藥劑清洗；同時，為了恢復反滲透膜的透過量和脫鹽性能，需要對反滲透膜定期地進行化學清洗；化學清洗系統向組件內沖裝2%（w）的亞硫酸氫鈉溶液以實施保護。

3 運行效果及技術經濟分析

3.1 常規污染物的去除效果

工程運行期各工段的處理效果見表4。由表4可見：工程運行期各污染物的去除效果較好；其中，平均進水COD和色度分別為508 mg/L和695倍，二沉池出水COD和色度分別為124 mg/L和80倍，反滲透出水COD和色度分別為29 mg/L和8倍，COD和色度的總去除率分別為94.2%和98.8%，滿足回用水COD≤50 mg/L和色度不大于30倍的水質要求；同時，進水ρ（氨氮）和TP分別為46.0 mg/L和3.4 mg/L，經過處理后，反滲透出水ρ（氨氮）和TP分別為4.5 mg/L和0.3 mg/L，ρ（氨氮）和TP的總去除率分別為90.2%和91.2%。

為進一步研究有機物降解規律，對回用處理各工段廢水進行了GC-MS分析，分析結果見表5。由表5可見：二沉池出水中有機物成分復雜，種類多達22種，其中，醇類2種，酸類2種，脂類3種，苯胺類3種，酮類1種，雜環類1種，烷烴類10種；超濾出水中有機物種類25種，其中，醇類2種，酸類2種，脂類3種，苯胺類4種，雜環類1種，烷烴類13種；反滲透出水中有機物種類僅有16種，其中，醇類1種，脂類3種，苯胺類1種，雜環類1種，烷烴類10種；反滲透濃水中有機物種類多達26種，其中，醇類2種，脂類3種，苯胺類4種，雜環類1種，烷烴類16種。這表明：經超濾后，廢水中有機物僅濃度有所降低，其種類變化不大；而經反滲透后，酸類全部被去除，苯胺類和烷烴類含量明顯降低，說明反滲透對有機物去除效果明顯，為廢水的回用奠定了基礎。

表4 工程運行期各工段的處理效果

表5 各工段廢水的GC-MS分析結果

3.2 金屬離子的去除效果

由于染色工段大量使用元明粉和純堿，導致廢水中無機鹽含量較高。水中的無機鹽含量直接影響到對無機鹽敏感染料染色的均勻性，特別是對活性染料的染色有較大影響。常規廢水處理工藝無法去除水中的金屬離子，回用處理中反滲透工藝對電導率的降低和金屬離子的去除效果明顯。

印染廢水經生化處理后二沉池出水平均電導率2 217.0 μS/cm，最小值1 627.0 μS/cm，最大值2 820.0 μS/cm；超濾出水平均電導率2 136.5 μS/ cm；反滲透出水平均電導率66.4 μS/cm，最小值55.3 μS/cm，最大值83.0 μS/cm，反滲透濃水平均電導率4 632.5 μS/cm，說明反滲透對電導率的降低效果明顯。整個回用處理階段的電導率降幅為97%，回用水電導率滿足不超過1 500 μS/cm的水質要求。

回用處理單元對金屬離子的去除效果見表6。由表6可見：印染廢水經生化處理后二沉池出水鈣、錳離子的含量較高，超濾工藝對其有一定去除，但效果不明顯；經反滲透工藝后，這兩種離子的含量大幅降低，出水中兩種離子的質量濃度均小于0.1 mg/L，說明水的硬度大幅下降，經測定硬度不超過10 mg/L。此外，鐵離子和錳離子也是影響水回用的重要因素。由圖2還可見：二沉池出水中鐵離子質量濃度為3.87 mg/L，經超濾后降至0.60 mg/L，但達不到回用標準0.1 mg/L；經反滲透后鐵離子未檢出，說明反滲透對鐵離子去除效果明顯；錳離子本身含量較低，經反滲透后錳離子未檢出。綜上所述，經反滲透后鐵、錳離子的濃度均滿足回用要求。3.3 回用水使用效果和經濟分析

表6 回用處理單元對金屬離子的去除效果

為了進一步考察回用水對染色工段的影響，采用回用水和工業水進行對比染色試驗，試驗結果見圖2。由圖2可見：與工業水染色相比，回用水染色織物的白位沾色程度明顯較輕，色差為1～2倍，且回用水染色效果好；純棉布布面光澤柔和，手感柔軟，回用水比工業水染色手感更好；與工業水相比，回用水染色顏色飽滿，亮度高。由此可見，反滲透出水回用染色效果遠優于工業水。

圖2 回用水與工業水染色效果的比較

該污水處理工程總投資約1×107元，工程設計規模4 500 m3/d，回用水規模2 500 m3/d，回用率55%。回用處理運行成本1.80元/m3，其中，電耗0.6元/m3（以廢水計，下同）、藥耗1.1元/m3、人工0.1元/m3。工程實施后，COD、氨氮、總磷排放量每年分別減少約780，189，21 t，節約用水825 km3/ a，大幅減少了廢水的排放量，提高了廢水的重復利用率，改善了區域水環境質量。

4 結論

a）采用“厭氧水解—缺氧—好氧—二次沉淀—超濾—反滲透”組合工藝處理印染廢水，COD和色度的總去除率分別為94.2%和98.8%；回用處理電導率降幅為97%，鐵、錳離子未檢出，各項指標均達到HJ 471—2009中的回用標準。

b）GC-MS分析結果顯示，二沉池出水中主要有機物成分復雜，種類多達22種；超濾出水中有機物種類并未減少，濃度有一定降低；反滲透出水中有機物種類僅有16種，酸類全部被去除，苯胺類和烷烴類含量明顯降低，說明反滲透對有機物去除效果明顯。

c）從染色的白位沾色、手感、顏色和亮度等指標分析，回用水染色遠優于工業水。

d）污水處理工程總投資約1×107元，工程設計規模4 500 m3/d，回用水規模2 500 m3/d，回用率55%。工程運行成本1.80元/m3，每年減少COD、氨氮、總磷排放量分別約為780，189，21 t，節約用水825 km3/a。

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（編輯 魏京華）

一種處理難降解有機廢水的方法及其所采用的多元催化劑

該專利涉及一種類芬頓多元催化氧化技術處理難降解有機廢水的方法。具體方法如下：向待處理難降解有機廢水中加入氧化劑并充分混合，再將廢水通入反應器內進行氧化還原反應，反應器內裝有多元催化劑，廢水經處理后COD去除率為25%～35%。該專利還涉及一種用于難降解有機廢水處理的多元催化劑。該專利方法通過催化氧化劑構成的多元類芬頓試劑協同催化氧化作用，發生一系列的自由基反應，可實現高濃度、高強度羥基自由基的產出，從而大大提高雙氧水的轉化能力，實現羥基自由基對廢水中難降解有機物的強氧化降解。該方法反應條件溫和，無需大量酸或堿調節pH，處理過程中不產生污泥，可用于難降解有機廢水的預處理及后處理，確保達標排放。/CN 104743652 A，2015-07-08

Design Example on Treatment and Reuse of Dyeing Wastewater

Xu Ming1，2，Jie Dalin3，Zhang Jun4，Tu Yong1，2，Zhang Lei1，2，Yu Xuemin1
（1. Jiangsu Provincial Academy of Environmental Science，Nanjing Jiangsu 210036，China；2. Jiangsu Province Key Laboratory of Environmental Engineering，Nanjing Jiangsu 210036，China；3. Taicang Municipal Environmental Protection Bureau，Taicang Jiangsu 215400，China；4. Nanjing Water Supply and Water Saving Management Department，Nanjing Jiangsu 210004，China）

The combined process of hydrolysis-A/O-secondary sedimentation-UF-RO was carried out to treat the dyeing wastewater. The operating results show that under the conditions of average inlet COD 508 mg/L and chroma 695 times，the total removal rates of COD and chroma are 94.2% and 98.8% respectively，the total hardness is no more than 10 mg/L，iron and manganese ions are not detected. The quality of the eff l uent can satisfy the wastewater reuse standard of HJ 471-2009. The GC-MS analysis results show that：In the eff l uent of secondary sedimentation，the composition of organic compounds is complex；In the effluent of ultrafiltration，the concentration of organic compounds is not decreased signif i cantly；In the eff l uent of reverse osmosis，acids are removed completely and the contents of aniline and alkenes are reduced signif i cantly. Based on analysis on the indicators of color staining，handle，color and brightness，it is considered that the dyeing effect with the reuse water is much better than that with industrial water. The total invest of the wastewater treatment project is 1×107Yuan，the design scale is 4 500 m3/d，the scale of reuse water is 2 500 m3/d，the reuse rate is 55%，and the operating cost is 1.80 Yuan/m3.

dyeing wastewater；ultra fi ltration；reverse osmosis；gas chromatography-mass spectrometry；reuse

X791

A

1006-1878（2015）05-0502-06

2015 - 05 - 27；

2015 - 07 - 22。

許明（1982—），男，江蘇省連云港市人，博士，工程師，電話 025 - 58527855，電郵 yexumingbai@126.com。

江蘇省環境工程重點實驗室科研開放基金項目（ZX2014001）；江蘇省太湖辦太湖下游重點區域工業結構調整對策研究項目（TH2013314）。