一、問題的提出
1.印染行業(yè)背景
目前全世界染料年總生產(chǎn)量在60萬噸以上，其中50%以上用于紡織品染色；而在紡織品印染加工中，有10%～20%的染料作為廢物排出。印染行業(yè)是工業(yè)廢水排放大戶。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國印染廢水每天排放量為300～400萬噸。印染廢水具有水量大、無機(jī)污染物含量高、
色度深、堿性大、水質(zhì)變化大特點(diǎn)，屬難處理的高難度工業(yè)廢水。近年來由于化學(xué)纖維織物的發(fā)展，仿真絲的興起和印染后整理技術(shù)的進(jìn)步，使PVA漿料、人造絲堿解物(主要是鄰苯二甲酸類物質(zhì))、新型助劑等難生化降解有機(jī)物大量進(jìn)入印染廢水，其COD濃度也由原來的數(shù)百mg/L上升到2000～3000mg/L，從而使原有的生物處理系統(tǒng)COD去除率從70%下降到50%左右，甚至更低。傳統(tǒng)的生物處理工藝已受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)；傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀和氣浮法對這類印染廢水的COD去除率也僅為30%左右。因此開發(fā)既經(jīng)濟(jì)又有效的印染廢水處理技術(shù)日益成為當(dāng)今環(huán)保行業(yè)關(guān)注的課題。
2.經(jīng)濟(jì)有效處理新技術(shù)期望
印染廢水是屬高難度工業(yè)廢水的范疇，其高難度工業(yè)廢水定義是指一些在工業(yè)生產(chǎn)過程，產(chǎn)生的難以生化降解的廢水，大部分工業(yè)廢水均屬高難度工業(yè)廢水范圍，印染廢水也屬于其中之
一、 BOD與COD之比小于0.3
對于處理印染廢水的技術(shù)關(guān)鍵是：將不可生化物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可生化物質(zhì)，運(yùn)用復(fù)合氧化和微捕技術(shù)，水與溶劑的分離技術(shù)，高鹽去除的水中結(jié)晶技術(shù)等，這些就構(gòu)成了解決高難度印染廢水處理的技術(shù)核心。印染廢水處理對象分為兩種：不溶性物質(zhì)和可溶性物質(zhì)。
可溶性物質(zhì)按溶解物種類分可溶性有機(jī)物和可溶性無機(jī)物，可溶性物質(zhì)還可按物質(zhì)的降解程度分易降解物質(zhì)和難降解物質(zhì)。
我們針對可溶性物質(zhì)去除的難點(diǎn)，經(jīng)過多年的研究探尋出一套有效去除可溶性有機(jī)物和無機(jī)物的具體專利技術(shù)?？扇苄杂袡C(jī)物：吸附法、膜分離法、滲透法、高溫氧化法、復(fù)合氧化法、化學(xué)聚凝法等。可溶性無機(jī)物：生物微捕技術(shù)、生物濾床、植物床法、高
二、印染廢水處理解決方案
目前紡織染整行業(yè)廢水處理技術(shù)均屬于90年代水平。大多采用開放式水池，絮凝劑采用鐵鹽、鋁鹽, 后續(xù)的廢水生物處理技術(shù)采用常規(guī)的活性污泥法，污泥處理采用板框式壓濾機(jī)。
印染布工藝流程：
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針對以上印染布工藝流程，國外，廢水處理設(shè)備，主要是化學(xué)絮凝劑和氧化溝方式，因此存在占地面積大，投資大，有異味。運(yùn)營費(fèi)高，管理不方便，對環(huán)境有二次污染等問題。國內(nèi)研發(fā)的工業(yè)廢水處理設(shè)備，大多存在處理水質(zhì)有異味、體積大、運(yùn)營費(fèi)高、管理人員多的弊端。
三、方案確定
我們所采用的印染廢水處理新工藝流程如下所示：
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四、方案實(shí)施
某項(xiàng)目實(shí)例:某廠印染廢水對環(huán)境的影響政府已提出了初級治理的要求，也就是將廠內(nèi)的1200噸印染廢水進(jìn)水CODcr 3500 mg/L，處理達(dá)到CODCr小于100mg/L、色度小于5的工藝要求。原有設(shè)備已經(jīng)達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)需要改進(jìn)其污水處理工藝，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。其關(guān)鍵技術(shù)要求是運(yùn)行費(fèi)低，投資省，管理簡便。
針對印染廢水的特點(diǎn)，結(jié)合業(yè)主的水質(zhì)處理要求，本技術(shù)文件將按照以下原則進(jìn)行方案設(shè)計(jì)：
▲ 選用運(yùn)行安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的工藝流程，盡可能減少基建投資和運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)省占地，降低能耗。
▲ 積極穩(wěn)妥的利用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，確保污水處理的效果。
▲ 廢水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥干化后由廠方解決。
▲ 方案應(yīng)采用先進(jìn)可靠的系統(tǒng)設(shè)備，降低系統(tǒng)的維護(hù)工作量和延長設(shè)備壽命，以保證系統(tǒng)的長期正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
▲ 在關(guān)鍵處理單元中采用自動化控制系統(tǒng)，以保證處理效果和減少勞動力的需求。
針對車間排放廢水水溫較高的特點(diǎn)，在處理工藝中考慮對廢水的冷卻降溫處理。
工藝流程圖：
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工藝說明：
1.超級過濾器
超級過濾器采用本公司專利技術(shù)，結(jié)合國外先進(jìn)加工工藝，利用其自身的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，使用摩擦形不堵塞分流結(jié)構(gòu)超濾系統(tǒng)，進(jìn)行水質(zhì)深度處理，具有免維護(hù)，免清洗，過濾效果好等效果。作為預(yù)處理手段，適用于各種廢水。
2.調(diào)節(jié)池
為了使管渠
3.復(fù)合氧化
復(fù)合氧化法克服了普通氧化法存在的氧化劑氧化能力不強(qiáng)且有選擇性的缺點(diǎn)，針對水中難降解高濃度有機(jī)物及無機(jī)物，以羥基自由基為主要氧化劑與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，使部分難降解有機(jī)物發(fā)生斷鏈、開環(huán)，使之部分或完全分解。作為生化處理的預(yù)處理，可有效地去除一定的CODcr，同時(shí)已打開的難降解有機(jī)物也能夠在下述流程BAF中得到充分降解，從而保證了良好的CODcr的去除效率。
4.混凝
在高級氧化反應(yīng)之后，廢水進(jìn)入混凝池，投加混凝劑，在混凝劑的作用下，使廢水中的膠體和細(xì)微懸浮物凝聚成絮凝體，然后予以分離去除，該方法對廢水中的SS及COD都有一定的去除效果，而且絮凝反應(yīng)是比較成熟的工藝，實(shí)際工程的應(yīng)用也很廣泛，效果很好。
本混凝池是加入一種特殊的藥劑（引發(fā)劑），能夠快速高效的去除大量的氨氮，大大降低廢水中氨氮的含量。
5.快速厭氧反應(yīng)器（ADF）
ADF反應(yīng)器是集生物處理，物理吸附及化學(xué)反應(yīng)于一體的快速高效厭氧生物反應(yīng)器，它具有水力停留時(shí)間短，預(yù)處理效果好，運(yùn)行穩(wěn)定，抗沖擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)。再結(jié)合我公司所特有的動態(tài)緩釋營養(yǎng)劑和微捕技術(shù)兩項(xiàng)專利技術(shù)，能夠有效控制廢水中B/C比，進(jìn)行生物加速，使生化反應(yīng)效率、污水處理效率提高50%～75%，減少能耗30%～50%。最終通過活性污泥回流可以去除65%以上的有機(jī)物，80%以上的SS和部分色度。
6.生物快速處理器（BAF）
BAF(Biological Aerated Filter) 生物快速處理器能夠非常高效地進(jìn)一步去除廢水中的CODcr，經(jīng)BAF后廢水中的CODcr去除率可以達(dá)到80%以上的高效率。能夠達(dá)到高的去除率是歸功于BAF的技術(shù)優(yōu)勢。作為第三代生物濾池，它充分借鑒了處理接觸氧化法和給水快濾池的設(shè)計(jì)思路，采用淹沒式生物快速曝氣反應(yīng)，即需曝氣、高過濾速度、截留懸浮物，能夠去
另外，本公司選用的BAF反應(yīng)器填料不同于普通的填料，其中加入一種特殊的催化填料，填料催化與微生物處理同時(shí)進(jìn)行，大大提高了BAF反應(yīng)器的穩(wěn)定性和去除率。
7.EM電解反應(yīng)器
現(xiàn)在我們處理的廢水是很復(fù)雜的印染廢水，其中含有很多難以分解的大分子有機(jī)物，經(jīng)過前面的幾個(gè)過程，大部分的長鏈大分子有機(jī)物都已經(jīng)被去除，但仍然會有少數(shù)的有機(jī)物很穩(wěn)定，如果此時(shí)不對此部分有機(jī)物進(jìn)行深度處理，僅僅通過普通的生化反應(yīng)進(jìn)行直接處理，基本沒有效果，這時(shí)就需要通過EM反應(yīng)器，重新將這些頑固分子打碎，這個(gè)過程的結(jié)果會使CODcr升高，但卻是非常有必要的。將頑固分子打碎后，再進(jìn)行后面的生物處理，就能將這些已經(jīng)粉碎的有機(jī)物很容易的去除。
工程投資分析
示例某印染廠廢水日處理量1200噸項(xiàng)目：
1 設(shè)備部分
| 序號 | 名稱 | 數(shù)量 | 單位 | 備注 |
| 1 | 土建 | |||
| 2 | EM反應(yīng)器 | 1 | 臺 | 30年無需更換 |
| 3 | 高級氧化 | 1 | 臺 | |
| 4 | BAF填料 | 15000 | 公斤 | 一次性 |
| 5 | 催化劑 | 300 | 公斤 | 一次性 |
| 6 | 動態(tài)緩釋營養(yǎng)劑 | 500 | 公斤 | 5年更換 |
| 7 | 微捕劑 | 10 | 公斤 | 一次性 |
| 8 | 各種水泵 | 臺 | 多級泵、自吸泵、離心水泵 | |
| 9 | 流量計(jì)、儀表 | | ||
| 10 | 管路、閥門及配件 | |||
| 11 | 鼓風(fēng)機(jī) | 2 | 臺 | |
| 12 | 電控箱 | 1 | 個(gè) |
2 土建部分
| 序號 | 名稱 | 數(shù)量 | 工藝單元描述 | 估價(jià) | 備注 |
| 1 | 調(diào)節(jié)池 | 原有 | |||
| 2 | 外排池 | 另定 | |||
| 3 | 生化組合池 | 1座 | 37.0× 13.4×9.0 | 111.55 | 鋼 |
| 4 | 污泥濃縮池 | 1座 | 10.0×4.0×4.0 | 3.00 | 鋼 |
| 5 | 氧化池 | 1座 | 8.0×4.0×2.0 | 2.20 | 鋼 |
| 6 | 設(shè)備基礎(chǔ) | 1.20 | 鋼 | ||
| 7 | 化驗(yàn)、中控、風(fēng)機(jī)、加藥及泵房 | 利用原有 | |||
| 8 | 小計(jì) | 117.95 |
3 其他費(fèi)用
1、設(shè)計(jì)及技術(shù)服務(wù)費(fèi)：7.5萬元
2、調(diào)試費(fèi)： 5.0萬元
3、管理費(fèi)
4、安裝費(fèi)： 8.82萬元
5、菌種費(fèi)： 1.60萬元
4 工程總投資
設(shè)備部分 + 土建部分 + 其他費(fèi)用 = 335.62萬元
注：本報(bào)價(jià)不包括地基處理費(fèi)。
五、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
主要技術(shù)原理如下：
其一、采用了一種快速復(fù)合氧化技術(shù)：將被處理水質(zhì)經(jīng)由高溫發(fā)生器進(jìn)行瞬間氧化，能在3秒鐘內(nèi)完成，使原水中難以降解的CODcr降低50%．這種方法和濕式催化氧化技術(shù)相比，不需壓力，反應(yīng)時(shí)間極短（濕式催化氧化法反應(yīng)時(shí)間約二小時(shí)），還可根據(jù)制藥廢水中難降解的有毒有害、有機(jī)溶劑的不同揮發(fā)程度進(jìn)行快速分離，并將其有機(jī)溶劑的化學(xué)鍵能降低，從而使低成本的生化降解成為可能。
其二、采用一種催化觸媒氧化法，選擇一種復(fù)合礦物材料，能對廢水中有機(jī)溶劑進(jìn)行轉(zhuǎn)化和吸附，對高濃度制藥廢水進(jìn)行瞬間反應(yīng)，可有效去除CODcr30％，整個(gè)催化反應(yīng)在3秒鐘內(nèi)完成，從而實(shí)現(xiàn)低成本處理。
其三、將傳統(tǒng)的生物塔濾處理方法進(jìn)行兩項(xiàng)創(chuàng)新，通常生物塔濾處理設(shè)備均需7米以上，有的高達(dá)22米，而本發(fā)明是將塔濾有效處理高度通過盤管式塔濾設(shè)備，進(jìn)行等效處理；其次是運(yùn)用微生物的負(fù)電性特征，將生物載體選用正電荷材料，使生物培養(yǎng)速度大大加快。
其四、在酸性的條件下，pH=3左右，培育出耐酸菌種，高效去除難降解有機(jī)物。
其五、采用電解的電極氧化快速處理：通過電流２－５安培，利用特制的金屬極板產(chǎn)生極佳的氧化效果，可使殘余的難降解CODcr進(jìn)一步快速氧化處理，這部分經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)認(rèn)證具有30%去除率，同時(shí)這部分對氨氮的去除也極其有效，并具有極好的滅菌效果。
其六、復(fù)合式動態(tài)生物膜曝氣處理：將空氣通過分子篩空氣富氧，可使空氣中原含氧量20.9%提高至70%到99%之間，這樣將大大提高生物培養(yǎng)中供氧的能耗，這部分電費(fèi)的節(jié)省是通常的65%以上，同時(shí)由于風(fēng)量的減少，不需用85dB(A)以上噪聲的羅茨鼓風(fēng)機(jī)，而是采用一種低噪聲的離心風(fēng)機(jī)即可。這部分的生物填料不僅采用
在技術(shù)方面，本項(xiàng)目國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)性能水平比較，經(jīng)國際聯(lián)機(jī)檢索查新報(bào)告及水平查新報(bào)告已達(dá)到國際先進(jìn)水平，其處理工藝和塔體結(jié)構(gòu)的結(jié)合具有新穎性。
本廢水處理設(shè)備其工藝綜合了多種新技術(shù)，外形為封閉式塔體結(jié)構(gòu)，處理過程為自動程控，因此處理廢水具有高效、低耗、無異味、體積小、運(yùn)營費(fèi)低以及可實(shí)現(xiàn)中水回用及管理方便等特點(diǎn)。
產(chǎn)品指標(biāo)與國內(nèi)外同類產(chǎn)品對比
| 測試項(xiàng)目 | GB4287 -92 | 本印染廢 水處理塔 | 新型生化物化法 | 生物接能氧化法 | 厭氧━好氧生物處理法 |
| CODcr(mg/L) | 100 | 8.03 | 100-130 | 79.1 | 155 |
| 懸浮物(SS)(mg/L) | 70 | 未檢出 | < 0 | ||
| pH | 6-9 | 8.00 | 6-9 | 7.3 | |
| 色度(稀釋倍數(shù)) | 40 | 2 | 70-80 | 35 | 159.23 |
| 細(xì)菌總數(shù)(cfu/ml) | 23* |
“*”國家對印染廢水排放中的細(xì)菌總數(shù)沒有規(guī)定，通常印染廢水中的細(xì)菌數(shù)高達(dá)105，本設(shè)備廢水處理后的細(xì)菌總數(shù)為23，遠(yuǎn)小于飲用水細(xì)菌總數(shù)為100的標(biāo)準(zhǔn)。
本項(xiàng)目研制的印染廢水處理設(shè)備小型樣機(jī)，已運(yùn)至某印染工廠作現(xiàn)場試驗(yàn)，經(jīng)二個(gè)月的試運(yùn)行效果良好，已得到該企業(yè)的良好評價(jià)，并表示在企業(yè)新建工廠中將計(jì)劃采用本成套新技術(shù)設(shè)備。
由同濟(jì)大學(xué)城市污染控制國家工程研究中心水質(zhì)測試室對本設(shè)備處理印染廢水的檢測報(bào)告證實(shí)，經(jīng)處理后的水質(zhì)不但實(shí)現(xiàn)環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，還達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)。
由此可見，本項(xiàng)目技術(shù)工藝是成熟可靠的，已榮獲全國發(fā)明金獎，并在近日被列為國家火炬計(jì)劃。
在經(jīng)濟(jì)方面，本項(xiàng)目研發(fā)開發(fā)的處理印染廢水的工藝技術(shù)和結(jié)構(gòu)克服了其它廢水處理設(shè)備存在的眾多弊端，具有其它廢水處理技術(shù)和設(shè)備不可比
結(jié)論：印染廢水處理是工業(yè)廢水中最為困難的課題，本發(fā)明專利項(xiàng)目是這一領(lǐng)域的重大突破，已榮獲全國發(fā)明金獎，并在近日被列為國家火炬計(jì)劃，它的成功不僅印染行業(yè)具有巨大市場，還可擴(kuò)展用于聚酯廢水、制革廢水、電鍍廢水和制藥廢及城市生活污水的處理等眾多場合，所以它的市開發(fā)前景是巨大的。
本項(xiàng)目不僅從技術(shù)上是可行的，從經(jīng)濟(jì)效益上也是可觀的，它具有占地小效率高，投資省，運(yùn)營費(fèi)用低，每噸的印染廢水處理費(fèi)用僅為1.39元／噸。該系統(tǒng)具有高效生化處理功能，處理水質(zhì)達(dá)到二級排放標(biāo)準(zhǔn)及可安用戶所需進(jìn)一步深度處理達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)。
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