由于传统的生物方法对色度的去除往往不够理想,国内外许多学者致力于培育或改良高降解活性菌种用于印染废水处理,产生了生物强化技术。其机理为向废水处理系统中投加具有特定功能菌。功能菌可以是自然界中的优势菌种,也可以是通过基因组合技术产生的高效菌种,增强生物量,强化生物量的反应,以去除某一种或某一类有害物质为目的。具有代表性的就是白腐真菌,白腐真菌对染料具有广谱的脱色和降解能力,由于其在次生代谢阶段产生的木质素通过氧化酶和锰过氧化酶所致。培养条件对白腐真菌脱色及降解活性有较大影响。目前,生物强化技术最普遍的应用方式是直接投加对目标污染物具有特效降解能力的微生物。
2、微生物固化技术
利用固定化微生物技术提高废水处理效率的工艺方法,也被称作“生物增效”。微生物固化技术将微生物固定在载体上以获得高密度高活性细胞。与悬浮生物处理技术相比,固定化微生物技术具有效率高、运行稳定、可纯化和保持高效优势菌种,反应器生物量大、污泥产量少以及固液分离效果好等一系列优点。Chen等以PVA凝胶小球固定高效菌,降解偶氮染料,在摇瓶培养试验中,12h内对偶氮染料(500mg/L)的脱色率达75%。
6 难点:碱减量废水的处理
碱减量工艺,是一道工序,指的是利用浓碱液对涤纶织物中的大分子酯键进行水解、腐蚀,促使纤维织物组织松弛减轻织物重量,从而达到织物真丝感的一种生产工艺。涤纶仿真丝碱减量工序产生的废水就是碱减量废水。碱减量废水的主要组分是对苯二甲酸、乙二醇、聚醋低聚物以及少量的各种助剂(如N,N-聚氧乙烯基烷基胺、耐碱渗透剂、季铵盐阳离子表面活性剂)等。其中对苯二甲酸含量高达75%,低聚物含量约为2%。碱减量工艺废水的污染非常严重,一般每万米涤纶布需排放废水30~50t,CODCr浓度高、碱度高、可生化性差等特点,成为印染行业污染重、处理难度极大的废水。目前处理碱减量废水的成熟技术在国内仍是空白。在研究该项废水的处理时通常采用化学法,化学法去除对苯二甲酸有较好的作用,但仍存在不少问题。有文献研究,根据废水水质特点,设计采用酸析-电催化氧化-耐盐菌降解-多效催化氧化处理工艺,工程运行结果表明,进水CODCr的质量浓度为25400 mg/L,出水的质量浓度为200 mg/L以下,达到工业园区污水处理厂进水要求,实现了碱减量废水单独处理达标。
综合以上,将各处理方法做比较,列于下表:
处理方法 | 效果及优点 | 缺点 | |
物理法 | 除去颗粒状悬浮物,去除部分色度 | 处理程度不高 | |
物化法 | 混凝法 | 占地少,运行管理方便,对疏水性染料脱色效率很高 | 泥渣量多且脱水困难,对亲水性染料处理效果差 |
吸附法 | 如先曝气,会加快吸附速率 | 若废水BOD>200mg/L则不经济 | |
化学法 | 氧化法 | 色度去除率较高,适用于高浓度有机废水 | 耗能大,COD去除率小 |
电化学 | 对含酸性染料的废水有较好的处理效果 | 对颜色深、COD高的废水处理效果较差,存在析氧及析氢等副反应 | |
生物法 | 好氧法 | 对BOD去除效果明显 | 色度和COD去除率不高 |
厌氧法 | 能直接处理高浓度印染废水 | 条件较为苛刻,BOD去除率较低 | |
厌氧-好氧 | BOD、COD和色度的去除率较高 | 微生物对营养物质、pH、温度等条件有一定要求 |
4. 印染废水处理工艺
常规的工艺流程
印染废水通过排水管网收集进入格栅池,去除大颗粒杂质和其他悬浮物。后进入调节池,调节池内设鼓风曝气均化水质、均衡水量。之后经提升泵提升至兼性池(水解酸化池)中,兼性池中含有大量的兼性细菌,利用其水解和产酸作用提高废水的生化性。然后自流入接触氧化池,池内设置半软性填料,为微生物提供生长附着床。生化池中代谢脱落的细菌、SS 随废水依次流入絮凝反应池和沉淀池等进行固液分离,沉淀池上部清水经消毒处理后达标排放。沉淀池底部污泥用泵打入污泥池浓缩脱水。
5. 印染废水工艺案例1、棉机织/针织印染废水处理
棉机织废水处理典型流程见下图。流程中格栅一般设置两道,通常一道为固定式栅条式格栅,一道为自动回转式格栅。
调节池调节时间一般为6-8小时,其COD去除率平均8%左右。调节池一般均设有预曝气,气水比为(2-3):1,预曝气主要作用是混合搅拌,带起沉淀物进入下一处理单元。预曝气为间歇曝气,尤其避免充氧影响后续水解酸化池的操作条件。
厌氧水解酸化池根据废水中污染物状况,停留时间为4~10小时,COD去除率一般为15~30%,色度去除率可达40%~60%。对泡沫的消除也有明显的效果。
流程中生物接触氧化法、活性污泥法均采用鼓风曝气方式。鼓风机多采用罗茨风机,曝气充氧已很少采用穿孔管多采用膜片式散流曝气器或弹簧曝气软管,氧气转移率可达25%以上。
生物接触氧化池停留时间一般为T=8~10小时,COD去除率约55%~60%,色度去除率约50%,气水比一般为(10~12):1。生物接触氧化池通常设计为2~3段。
活性污泥法中曝气池的停留时间通常为9-12小时,COD去除率约为60-70%,色度去除率约50%。
沉淀池沉淀时间通常采用1.5~2小时,对较大处理水量,多采用辐流式沉淀池。沉淀污泥通常采用机械排泥方法排入浓缩池,然后进行机械脱水或污泥干化。在厌氧水解池运行初其,为了提高池中污泥含量,也采用部分沉淀池污泥回流方法。
混凝沉淀或混凝气浮工艺,都采用化学投药方法。投药品种多为聚合铝或聚合铁,其产生的污泥也排入污泥浓缩池与生物污泥一并处理。混凝沉淀法COD去除率约为35%~50%,色度去除率约40%~50%。混凝反应机械搅拌为好,混凝反应的水力条件是该设备处理效果的关键。
当废水pH值较高时,在调节池前应考虑加酸中和,印染废水pH值为9.0~9.5左右,一般可不需要考虑中和装置。在流程中,根据各地排放标准和处理后水质状况,又提出了不同的排放部位。可在沉淀池后排放,也可在混凝沉淀池后排放。
棉针织印染废水中,由于纤维织造时经纱不需要上浆工艺,其废水中不含浆料成分,因此废水中有机污染物含量低于棉机织印染废水,其废水处理流程相对较短,有关设计参数也较低。流程中格栅要求与棉机织废水处理相同。调节流中停留时间为6-8小时,COD去除率平均8%。通常也采用预曝气方式进行搅拌,防止其沉淀及保证其去除率。生物接触氧化池停留时间为6-8小时,COD去除率55%-60%,色度去除率50%,气水比(8-10):1。其中的生物接触氧化池可采用二段法。活性污泥池停留时间为8-10小时,COD去除率60%-70%,色度去除率50%。沉淀池沉淀时间通常为1.5-2.0小时。
根据废水水质情况可适当调整上述有关参数,亦可选用棉机织废水处理典型流程,但有关参数需做相应调整。近些年来间歇式活性污泥法、SBR法及其变形的CASS法、DAT-IAT法等在印染废水处理中多有应用。由于其运行中有兼氧条件,可以不设或减小厌氧水解酸化池。
2、丝绸印染废水处理
丝绸印染又分为真丝绸印染和仿真丝绸印染两种。两种产品的染色与印花工艺不同,其使用的染料和助剂也不相同,因而排放废水水质不同,治理的工艺流程也不相同。
天然真丝绸产品废水又分为脱胶废水和印染废水两种。
(1)真丝脱胶废水处理
真丝脱胶废水为较高浓度的有机废水,可生物降解性能较好。其中,煮茧废水量占7%-10%,缫丝废水量占60%-65%,其余废水为绕丝及废茧处理等工序产生。浓脱胶废水其浓度指标一般为COD5000-10000mg/L,BOD2500-5000mg/L,pH为9.0-9.5。一般脱胶高浓度废水水量较少,而脱胶冲洗水量较大,水质浓度较低,其COD500-1000mg/L,BOD300-600mg/L。一般采用分质处理后再混合处理,或全部废水直接混合后再进行处理。真丝脱胶废水处理典型流程见下图。