印染废水是指印染加工过程中各工序所排放的废水混合而成的混合废水。主要包括:预处理阶段排放的漂白、煮练、丝光废水;染色阶段排放的染色废水;印花阶段排放的皂洗废水和印花废水;整理阶段所排放的整理废水。印染废水水质随原材料、生产种类、生产工艺的不同而有所差异,因此印染废水组分复杂,印染废水是一种有机物含量高、色度深、生化性差、难降解的工业生产废水,印染废水达标排放从而降低印染生产废水对环境的污染是印染行业所面临的重要问题之一。
由于印染废水成分复杂,传统一般采用前段物理化学方式除去色度、SS和COD的方法,如硫酸亚铁铵/石灰水法、硫酸亚铁/石灰和阴离子PAM法、石墨极板电氧化法、FeSO4载体法和新型脱色絮凝剂等,然后再采用生化的方式实现对印染废水的达标处理,为普遍的是物化方法是投加石灰、硫酸亚铁和PAM的方式,但此方式会消耗大量的石灰和硫酸亚铁,同时也会产生大量的物化污泥,据测算,每1000m3印染废水产生3.2~3.6t含水率为60%~65%的板框压滤泥饼,造成印染厂里污泥堆积如山,增加了运行费用和管理风险。由于厌氧-好氧生物处理技术充分利用了厌氧和好氧生物处理技术的优点,已成为国内外研究和应用的热点,鉴于此,本研究采用先生化处理再物化的方式,减少加药剂量和减少污泥的产生,降低废水处理运行费用。
本文以某纺织厂印染废水实际工程为例,介绍采用UASB反应器和A/O生化处理为主的处理工艺路线处理印染废水,并采用末端物化把关,并说明各个工艺段的设计参数和设备配置,分析各工序的运行状况以及在调试过程中发现的问题,为印染废水采用先生化后物化方式的达标处理提供工程实践参考。
伴随着国内社会经济的迅速发展,制药、造纸、化工、焦化、制革、印染及纺织等工业取得了较大的进步,所产生的工业废水的量也随之逐渐加大,这些工业废水大多数均含有有毒有害的物质,其BOD5/CODCr低于0.3,类属难生物降解的有机工业废水,处理的难度系数相对较大、成本也相对较高,很难与国家有关排放标准相符。怎样较为高效经济地处理这些难生物降解有机废水,不仅是目前该些工业是否能够健康长远发展的关键所在,而且还是会对水体环境的质量产生影响的关键要素。难生物降解的有机工业废水的处理办法的种类非常多,但是终都需要通过生物处理。然而因为其可生化性相对较低,正式展开生物处理之前应当先展开预处理,进而使其可生化性可以取得提升。使难降解的有机工业废水的可生化性得以提高的预处理办法有很多,总的来说,能分为物理化学预处理、化学预处理、生物预处理这三类。
1、物理化学预处理技术
吸附法作为经常使用的物理化学预处理技术,是应用化学吸附、物理吸附或者交换吸附等的办法,把难降解污染物从工业废水当中吸附至吸附剂上,从工业废水当中去除,进而使BOD5/CODCr发生了加大,使工业废水的可生化性获得提升。经常使用的吸附剂包括煤灰、硅藻土、活性炭纤维、树脂以及活性炭等。
这种处理办法的优势在于占地面积相对较小、处理效果相对较好、设备投资也相对少,针对浓度相对较低的难降解工业废水的预处理早已在工程方面取得了运用。深圳某制药工厂在工业废水的处理工程的设计方面,选用了煤灰吸附的预处理工艺。据有关结果显示,煤灰吸附预处理技术对于工业废水当中CODCr的去除率能达到41.4%,使之后的生物处理系统的压力获得了较大的减轻。然而因为吸附剂的容量是有限的,并且吸附之后的再生环节的能耗通常很大,废弃之后的排放极易导致二次污染的发生,因此,这种办法不适用于浓度较高的难生物降解工业废水的处理。
近年来,随着工业化、城镇化进程的加快,我国的城市固废产生量呈现出逐渐增长态势。根据生态环保部发布的《2018年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》公布的数据显示:2017年,全国202个大、中城市一般固废、工业危废、医疗废物和生活垃圾产生量分别为13.1亿t、0.401亿t、78.1万t和2.19亿t,较上一年度均有不同程度增长。固废的处理应坚持:减量化、资源化和无害化原则,通过预处理(破碎、固化、分选等)、填埋、焚烧、堆肥等,实现“三化”处理效果。
1、超临界水氧化技术原理介绍
1.1 工艺原理
超临界水氧化技术(SCWO),将超临界水作为反应介质,实现有机物氧化分解。超临界水使氧化剂、有机物、水形成都是一相,解决了相间物质传输阻力,使固相、气相间的多相反应成为单相反应下进行。SCWO反应条件:温度达到400~600℃,压力30~50MPa,在极短时间内实现对有机成分破坏效果,且反应的非常彻底,去除率达99%以上。超临界水氧化反应后,有机化合物氧化成二氧化碳和水,磷、硫转换成硫酸盐、磷酸盐。氯转化为氮气或氯离子金属盐。
1.2 超临界水特点
超临界水传输性质及物理特点介于液体与气体之间,与普通水相比,粘度较低、密度易改变、极性较小、易扩散、表面张力较低等等特点。且在室温水中难溶的化合物超临界氧化技术条件下易溶,也对某些室温易溶下化合物在超临界氧化技术条件下难溶。对有机物溶解度较高,盐类溶解度则较低。
1.3 超临界水氧化技术优点
采取超临界水氧化技术处理城市固废具有:
(1)处理效率高。
SCWO处理工艺中形成的碳氢化合物、水体以及氧气均为一相,无传质阻力,具有很高氧化效率,对有机物的去除效果能够达到99%。
(2)设备结构简单。
SCWO能够使固废在超临界水环境中实现均相反应,速率快,停留时间低于60s,设备结构简单,体积小,投入低。
(3)没有二次污染。
SCWO是在封闭的环境中进行,固废中的有毒、有害及难降解有机物在高温、适当压力和停留时间条件下氧化成CO2、H2O,以及磷酸盐、硫酸盐等无机组分。
(4)能源节约效果。
SCWO处理城市固废,在有机物质量分数>2%会发生自热反应,无需供热,多余热能可回收再利用。
2、超临界水氧化技术在城市固废中的应用
2.1 处理市政污泥
SCWO对城市污水处理厂污泥具有分解彻底的效果。Shanableh等,在污泥固体浓度5%、固液两相COD46500mg/L,在选择超临界水氧化技术处理市政污泥,既彻底破坏污泥,挥发酸等中间产物也彻底解决。Goto等人利用SCWO处理市政污泥,在温度达450℃、压力达30MPa,以及反应时间4min诸条件下,市政污泥的处理效果达99.4%。与其他工艺相比(见表1),SCWO处理市政污泥具有流程短、无二次污染,无残灰,可适用各种有毒有害物质的处理,去除效率高达99%以上,反应结构简单,投资少,可有效减少排水效果。