纺织印染废水处理系统和纺织印染废水处理方法

技术领域

本发明涉及一种工业废水处理系统和工业废水的处理方法。

背景技术

纺织印染废水对环境的污染较为严重，不仅排放废水量大，而且污染物总量也最多。由于印染废水成分复杂，是我国较难治理的工业废水之一。印染废水的通用的处理方法一般有两种，一种是生物处理方法，另一种是化学处理方法。通常化学处理方法虽然具有迅速、彻底的优点，但对不同的印染废水需加入相应的化学处理剂，故运行成本较高；生物处理方法虽运行成本较低，但是因为菌种对生存环境有一定的要求，且其处理能力有一定的限制，故对印染废水不能做到完全有效处理。

化学处理方法有泡沫分离法、过滤法、中和法、混凝沉淀法、气浮法、电解法、活性炭吸附法和氧化脱色法等。印染废水中含有大量的洗涤剂，生物处理法通常对洗涤剂无效，而洗涤剂的存在对氧的转移、对微生物吸收有机物都有严重的影响，洗涤剂的存在对混凝剂有分散作用，因而会增加混凝剂的用量，为此，印染废水处理前，最好预先去除废水中的洗涤剂。泡沫分离法是专门针对废水中所含的洗涤剂而设置的，需增加专门的设备，但是对于印染废水中的泡沫还可以采用活性炭吸附法、氧化分解法和离子交换法等去除。过滤法是使废水通过具有孔隙的粒状滤层，如石英砂等，以截留水中的残留悬浮物，如胶体、絮凝物、藻类和细菌等，过滤法主要用作活性炭吸附、离子交换和化学氧化处理的预处理措施。中和法一般仅起到调节废水的pH值，并不能去除废水中其他污染物质，对于含有硫化染料的废水，还会释放出硫化氢气体，因此中和法往往与其它处理法配合使用。印染废水中含有大量染料、助剂、浆料、洗涤剂和其它化学药剂，其中染料多数呈胶体状态，混凝沉淀法就是将混凝剂溶解后，加入混合反应池与废水混合而使废水中的多种高分子物质、胶体有机质凝聚及絮凝，再将处理后的废水输至沉淀池中进一步凝聚及絮凝而将这些物质从废水中除去；混凝沉淀法所常用的混凝剂有属于无机盐类的硫酸铝、明矾、三氯化铁、硫酸亚铁、石灰和无机酸，还有属于高分子化合物的碱式氯化铝和聚丙烯酰胺。通常认为，在印染废水中含有有机的胶体微粒、呈乳浊状的各种油脂类杂质、细小纤维和疏水性合成纤维的纤毛等。这些杂质经过混凝后所产生的絮凝体的颗粒小、重量轻、沉淀性较差；气浮法就是将空气通入废水中而在水中生成大量微小气泡，以它为载体，使上述杂质微粒粘附在气泡上，借助气浮的上升浮力。带动它们一起上浮到表面及时清除，使其与水分离。电解法是利用电解过程的化学反应使废水中的有害杂质转化而被去除的方法，在电解中水溶液在惰性阳极产生氢氧根放电而生成氧化能力很强的新生态氧，对水中的无机和有机化合物都可以进行氧化；当水中然后食盐或外加食盐时，则生成次氯酸盐，使水中的杂质被氧化；在电解槽的阴极则产生氢离子放电形成氢原子、进而形成氢气分子，这种初生态的氢对某些有机物有很强的还原作用，例如，对处于氧化态的某些色素，可以被还原成无色物质；在电解法中，有些物质可以直接在电极上产生氧化或还原反应，如将氰在阳极表面被氧化成无毒的氮气和二氧化碳等；在电解过程中，阳极和阴极不断产生氧气和氢气，并以微小气泡逸出，使废水中的有机胶体微粒和呈乳浊状的油脂类杂质与其粘附在一起浮至水面而去除，这一过程称为电气浮作用。吸附是指在两相体系中，物质浓度在相界面上发生自动变化的现象，如液相或气相内的原子或分子自动地转移到固相表面，使固相表面的物质浓度增高的现象。活性炭吸附法是指利用非极性的活性炭为吸附剂，去吸附废水中的非极性的有机污染物，以达到去除该污染物质的方法。一般来说，存在于混合液中的有机物比单独存在于溶液中的更易被吸附，且水温低、pH值低有利于活性炭吸附。活性炭吸附达到饱和后必须进行再生，所谓再生是指在基本不改变活性炭本身结构的条件下，将吸附在炭孔隙中的物质除掉，使其恢复吸附能力；具体方法有溶剂法、湿式氧化法、化学氧化法、生物法和加热法等；其中的高温加热再生法为目前用于水处理粒状炭再生最普遍和最有效的方法，该方法的整个过程中将排出大量废气，必须净化处理后才能排入大气。印染污水因残留有染料故大多带有较深的颜色，印染废水经生物法或混凝法处理后，其色度有一定的降低，一般情况下生物法的脱色率为40％至50％，混凝法的脱色率在50％至90％之间，因此，必须进一步进行脱色处理；常用的脱色处理方法有氧化法和吸附法，氧化脱色法又分为氯氧化法、臭氧氧化法和光氧化法三种。氯氧化法常用的氯氧化剂有液氯、漂白粉和次氯酸钠等，氯氧化剂对于易氧化的水溶性染料和易氧化的水不溶性染料都有良好的脱色效果。对于不易氧化的水不溶性染料脱色效果较差；当废水中含有较多的悬浮物和浆料时，要消耗大量的氧化剂且不能去除这些物质；在氧化过程中，染料的大部分以氧化态存在于出水中，经过放置，有的染料还可能恢复原色；所以该方法不易单独使用，同时成本较高。臭氧化脱色法所用的臭氧的制备方法有高压无声放电法、化学法、电解法和紫外线法等，这些方法是使含氧气体在外界高能的作用下，使氧分子受激分解成氧原子，在一定条件下，其中部分氧原子自行结合或与氧气结合成臭氧。一般认为，染料显色是由其发色团引起，这些发色基团都有不饱和键。臭氧能使染料中所含的这些基团氧化分解，生成分子量较小的有机酸和醛类，使其失去发色能力；因染料的品种的不同，其发色基团的位置不同，故臭氧对它们进行脱色的脱色率也有较大差异；对于含水溶性染料的废水，如活性、直接、阳离子和酸性等染料，其脱色率很高；对于含不溶性分散染料废水也有较好的脱色效果。但对于以细分散悬浮状存在于废水中的不溶性染料如还原、硫化染料和涂料，脱色效果较差；此时，有文献提出：当废水中所含染料以分散染料为主，且悬浮物含量较多时，宜采用混凝-臭氧联合流程。光氧化脱色法是利用光和氧化剂联合作用时产生的强烈氧化作用，氧化分解废水中的有机污染物质，使废水的BOD、COD和色度大幅度下降的一种处理方法。光氧化脱色法中常用的氧化剂是氯气，有效光是特殊波长的紫外线。紫外线对氧化剂的分解和污染物质的氧化起催化作用。以氯为氧化剂的光氧化反应过程是：氯溶于水生成次氯酸，在光的作用下分解产生性能非常活泼而且具有强烈氧化能力的初生态氧，在光的促进下，初生态氧对废水中的有机物进行急速氧化分解，这种作用反复进行，最终有可能使含碳有机物分解成水和二氧化碳。

生物处理运行费用较低，只需消耗一定的电力，其他投入较少。有文献介绍：由于印染废水属于有机性废水，采用生物处理方法具有较好的效果；只要再供给其一定量的空气，印染废水中的有机污染物作为微生物的营养源，将被不断吸附、氧化、分解，经过沉淀分离，而可去除污染物。还有认为采用生物处理方法会取得稳定的去除效果，这是因为经过一段时间运行后，微生物不断被驯化，对印染废水有了一定的适应性；若采用厌氧水解-好氧生物处理方法，这可在厌氧水解阶段破坏废水中的难生物降解大分子的结构，使之成为较易降解的物质；好氧生物处理则是使有机物的一部分被异化，另一部分被同化。所谓异化就是废水中的呈固体状和胶体状的有机物被细菌吸附，在细菌分泌的外酶的作用下，水解成溶解性物质，再渗入细菌细胞内；进入细胞内的溶解状有机物在内酶作用下，一部分被氧化分解成简单的无机物，如二氧化碳、水、氨、硝酸根、硫酸根和磷酸根，同时释放出能量，称为异化作用。细菌利用这部分能量作为生命活动的能源，将另一部分有机物作为其生长繁殖的营养物质，合成为新的细菌物质，使细菌增殖，称为同化作用。好氧生物处理要求废水中有机物具有一定的浓度，并不断供给足够的氧气。虽然从理论上来说，印染废水的生物处理是一种较好的方法，但是，微生物对于生存环境有一定的要求，遇到印染企业常用的硫化物、保险粉等还原剂时，会大量死亡而失去活性；在市场经济的条件下，企业生产产品的品种更换较快，各种产品的产量变化也较大，因而废水中的有机物的不足会造成细菌自身氧化或内源呼吸而使细菌数量大量减少，废水中的有机物大量增加，则会来不及处理而直接排放，品种的更换而使细菌来不及调整适应或大量死亡等等，因此实际上印染废水的生物处理并未发挥真正的作用。

我国“印染废水处理技术政策”所推荐的治理技术是以生物处理为主、再辅以物理化学处理技术的综合治理技术，该技术先对印染废水进行生物处理，再进行物理化学处理。在进行生物处理时，所采用的方法是“厌氧-好氧生物治理方法”，由于印染废水的浓度不是很高，因此，这种方法在厌氧处理过程中，采用厌氧消化工艺的第一阶段，即厌氧水解工艺，该工艺以破坏废水中的难进行生物处理的大分子结构为主，并适当改善废水的可生物降解性能；经过生物处理后的废水中的有机物浓度有了一定程度的降低，因而再采用物理化学方法继续处理即可满足达标排放要求。但是由于这种治理技术采用先生物处理再物理化学处理的方法，同样不可避免往往会发生微生物失活的结果。

在专利文献方面，也有一些对印染废水的进行处理的技术方案的记载。中国专利申请85102583提出了一种印染污水处理方法及工艺，该发明以煤灰渣和石灰渣作为絮凝剂，但是该方法易产生二次污染，脱色效果不好；中国专利申请98104618提出了一种印染污水脱色和净化的方法及其制剂，它是在有色污水中加入高锰酸钾和带有二价铁离子的化合物，再加入双氧水，这种方法的成本较高；中国专利申请01130891提出了一种纺织印染工业废水的治理方法，该方法在印染废水中加碱以除去分散染料和酸性染料，加酸以除去碱性染料和硫化染料等，加氧化剂以除去易氧化的水溶性活性染料和阳离子染料，加还原剂除去偶氮染料等有机物，加絮凝剂以除去乳浊态、水溶态且以被絮凝吸附的染料，最后将废水通过炉渣的吸附作用除去氯代烷、烃类等有机物。这种方法仍存在处理效果不彻底以及成本较高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本较低、处理效果较好的纺织印染废水处理系统和纺织印染废水处理方法。

实现本发明中的提供一种纺织印染废水处理系统的技术方案是：本系统具有氯化钠电解槽、氯气吸收罐、氢氧化钠溶液贮罐、氧化池、压滤机、pH值调节池、好氧生化池、沉淀池、风机、氧化池输出泵、好氧生化池输入泵和污泥泵；氯化钠电解槽具有氯化钠水溶液输入接口、水输入接口、氯气输出接口、氢氧化钠水溶液输出接口和氢气输出口；氯气吸收罐具有氯气输入接口、水输入接口、盐酸和次氯酸的混合液输出接口；氢氧化钠溶液贮罐具有一个输入接口和两个输出接口；氧化池具有废水入口和废水出口；压滤机具有废水入口、污泥入口和废水出口；好氧生化池具有废水入口和废水出口；沉淀池具有废水入口和废水出口；氯化钠电解槽的氯气输出接口通过管道接氯气吸收罐的氯气输入接口；氯化钠电解槽的氢氧化钠水溶液输出接口通过管道接氢氧化钠溶液贮罐的输入接口；氯气吸收罐的盐酸和次氯酸的混合液输出接口连接有管道，该管道的出口设置在氧化池的废水入口处；氧化池的废水出口通过管道和氧化池输出泵接压滤机的废水入口；压滤机的废水出口连接有管道，该管道的出口设置在pH值调节池的上方；氢氧化钠溶液贮罐的一个输出接口连接有管道，该管道的出口设置在pH值调节池的上方；好氧生化池输入泵的进水管设置在pH值调节池中，好氧生化池输入泵输出接口所连接的管道的出口设置在好氧生化池的废水入口处；好氧生化池的废水出口通过连接通道与沉淀池的废水入口相通；沉淀池中设有入口接近池底的污泥管，污泥管的出口通过与其相连的管道与污泥泵的入口相连，污泥泵的出口连接有管道，该管道的出口与压滤机的污泥入口相连；风机的出风口连接有管路，该管路具有两个管道出风口，两个出风口中的一个位于pH值调节池中，另一个位于好氧生化池中。

本系统还可设有增压泵和氢气贮罐；氯化钠电解槽的氢气输出口与增压泵的入口相连，增压泵的出口与氢气贮罐入口相连。

上述氢氧化钠溶液贮罐还可设有第二输出口，该输出口可通过管道与印染车间的氢氧化钠溶液添加槽相连。

本系统还具有搅拌机，氧化池可分为依次相连的局部氧化区、扩散氧化区和混合区，局部氧化区位于氧化池的废水入口处，局部氧化区的底部位于扩散氧化区和混合区的中部；局部氧化区的底部与扩散氧化区之间设有隔离条；扩散氧化区与混合区之间设有隔离墙，且在隔离墙的中部设有废水通过口；搅拌机设置在氧化池的废水通过口处，且搅拌机的叶轮的最大尺寸略小于废水通过口的宽度。氧化池的局部氧化区入口处设有布液管，布液管位于局部氧化区的中部或下部，经管道和阀门与氯气吸收罐连通；布液管表面设有出液孔。

上述压滤机的滤布表面涂有一层由水溶解的聚丙烯酰胺层；好氧生化池的出口处装有50目至100目的滤网。

实现本发明中的提供一种纺织印染废水处理方法的技术方案是：本方法具有以下步骤：①将氯化钠电解槽中的氯化钠水溶液电解生成氯气和氢氧化钠水溶液；所生成的氢氧化钠水溶液流入氢氧化钠溶液贮罐，所生成的氯气被送入氯气吸收罐，所生成的氢气从氢气出口泵入氢气贮罐或在氢气出口点燃；被送入氯气吸收罐中的氯气与其中的水反应生成氯化氢和次氯酸的水溶液；②氯气吸收罐中生成的氯化氢和次氯酸的水溶液经管道流至氧化池中而进入印染废水，与印染废水中的部分发色基团和部分助色基团发生氧化反应而使印染废水脱色，并利用氢离子所带的正电荷使废水中的胶粒混凝成颗粒；③将氧化池中的废水用氧化池输出泵打入压滤机过滤，滤液进入pH值调节池；滤网上留下的污泥则等待其到达一定量而刮下后脱水外运；④在向pH值调节池中的废水鼓风的状态下，将氢氧化钠溶液贮罐中的氢氧化钠溶液通过管道加至pH值调节池中调整池中废水的pH值达到6至8；⑤将调节好pH值的废水用好氧生化池输入泵从pH值调节池中打入好氧生化池，在向池中废水鼓风曝气的状态下，由池中的微生物对废水进行生化处理；⑥对经过曝气处理的废水使其流入沉淀池，同时通入氯气吸收罐中生成的氯化氢和次氯酸的水溶液，对废水进行杀菌处理；⑦对沉淀池中的废水进行静置，直至其沉淀完全，上层清液达标排放，下层污泥用污泥泵打入压滤机过滤。

上述步骤②中的氧化池具有依次相连的局部氧化区、扩散氧化区和混合区，局部氧化区位于氧化池的废水入口处，局部氧化区的底部位于扩散氧化区和混合区的中部；局部氧化区的底部与扩散氧化区之间设有隔离条；氯化氢和次氯酸的水溶液流入氧化池时，先在局部氧化区与印染废水发生氧化作用，在印染废水流入扩散氧化区后，次氯酸使印染废水进一步氧化，经搅拌机搅拌混合，印染废水进入混合区后，则因氢离子的存在而使印染废水发生混凝作用，此时印染废水的pH值为3至6。

上述步骤③中压滤机所用的滤布表面涂有一层由水溶解的聚丙烯酰胺层，不仅可以对印染废水中的带负电荷的胶粒发挥进一步的混凝作用，而且因混凝物部分堵塞了滤布的网孔而使过滤效果进一步提高；步骤⑤中在好氧生化池的出口处设置50目至100目的滤网，可有效拦截污泥防止其进入沉淀池。

上述步骤④中在pH值调节池中加入工厂的生活污水，可以参与对pH值的调节，增加了步骤⑤中供给好氧菌的养料，而且也使本处理方法对生活污水的一并进行了处理。

本发明具有积极的效果：(1)本发明对印染废水进行处理的主要环节是：先进行氧化、混凝和过滤，后进行生化处理，再进行杀菌处理，可以有效避免微生物因不能适应新环境而使处理量下降甚至死亡现象的发生，从而可确保印染废水处理系统的正常运转，这种处理方法从根本上解决了不能对废水进行全面有效处理的问题，且整个系统的操作也比较方便。(2)本发明的氧化剂采用成本较低的工业氯化钠为原料，在现场电解制取氯气和氢氧化钠，在氯气吸收罐里直接用水吸收氯气制得氯化氢和次氯酸的水溶液而对印染废水进行氧化处理，因此不仅降低了运行成本也节省了运输成本；而且制得的氢氧化钠溶液除用在对本发明系统的pH值调节池中用于调节酸碱度，多余部分还可以用于印染车间生产，而可进一步降低成本。(3)在处理印染废水的过程中，当遇到废水排出量很少而造成好氧生化池中养料不足时，本发明可选择向pH值调节池中加入生活污水以补充好氧菌的养料，不仅有利于pH值的调整，而且进一步降低了成本；当遇到印染车间废水排出量增加较多的情况时，可增加向氧化池中加入的氯化氢和次氯酸的水溶液的数量，保持或提高对印染废水的氧化程度，从而使后道的好氧菌对废水的生化处理可以正常运行；当遇到更换染料品种的情况时，可在菌种对新的染料的适应期内加大向氧化池中加入的氯化氢和次氯酸的水溶液的数量，从而给好氧菌适应新环境创造有利条件。(4)当本发明系统的氧化池采用具有依次相连的局部氧化区、扩散氧化区和混合区、以及在局部氧化区入口处设置布液管的相应的结构时，印染废水先在局部氧化区被氯化氢和次氯酸的水溶液局部氧化，在印染废水流入扩散氧化区后，次氯酸使印染废水进一步氧化，经搅拌机搅拌混合，印染废水进入混合区后，则因氢离子所带的正电荷使废水中的胶粒混凝成颗粒；有利于印染废水处理的高效运转。(5)本发明的系统中的压滤机的滤布表面涂有一层由水溶解的聚丙烯酰胺层；这样印染废水既能得到有效净化，也减少了好氧生化池中的产泥量；好氧生化池的出口处装有滤网，可以有效拦截附有大量菌种的污泥流入沉淀池，提高菌种利用效率。

附图说明

图1为本发明纺织印染废水处理系统的一种示意图。

图2为图1的系统的主要部分布局示意图，图中给出了各装置相对高低位置关系。

图3为图2的俯视示意图。 

图4为图1中氧化池的结构示意图，图中给出了氧化池各部分相对高低位置关系。

图5为图4的俯视示意图。

图6为图5中布液管A-A截面示意图。

图7为图6中布液管B-B截面示意图。

图8为本发明纺织印染废水处理系统的电解装置的另一种示意图。