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二氧化氯组合法处理印染废水

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摘要 比较了印染废水处理的几种常用方法,介绍了混凝—二氧化氯组合法处理印染废水的反应机理、工艺流程、处理效果及经济效益分析。应用表明:该法工艺简单、操作方便、投资少、效果好,具有广阔的推广应用前景。
  关键词 混凝—二氧化氯组合法,印染废水,生化法

  印染废水因其色泽深,组分复杂,含有染料、浆料、助剂、纤维、果胶、蜡质、无机盐等多种物质,其中尤以染料的污染最为严重。因此,就印染废水治理而言,仍为我国现行工业废水治理上的几大难题之一。目前,我们常用的印染废水处理方法有:1)生化法:是我国借鉴国外经验,从60、70年代开始运用的方法。其受pH值、温度、染料种类等影响很大,加之污泥易膨胀、菌胶团易解体等,从而使生化效果不好,不能达标排放;2)吸附法:它利用活性炭之类的吸附剂,吸附染料等物质,它易受水中悬浮物、高分子污染物(浆料等)、油脂的影响,且用量大,费用高;3)物化法:种类较多,主要有中和法、凝聚沉淀法、O3、Cl2等氧化法等。其中中和法即调整废水的pH值,以改变有机染料在水中的溶解度,缺点是局限性大。沉淀法,对水溶性染料中分子量较小和不易形成胶体微粒的染料(如活性染料、阳离子染料)等效果较差。O3氧化法需采用O3发生器及一系列处理设备,造价高及投加量大。Cl2氧化法处理效果较好,但它易与水中有机物生成氯代有机物(AOX),毒性很大,造成二次污染。
  综上所述,以上方法单独使用或联合处理均存在一定的不足。鉴于这种情况,我们开发应用混凝—二氧化氯组合法处理印染废水。并在江苏天伦染织实业公司及靖江市第三纺织厂试运行,一年多来效果令人满意。

1 二氧化氯的反应机理及处理工艺流程

1.1 ClO2反应机理
  ClO2的发生目前主要有两种方法。一种是电解法,其能耗高、电极昂贵、且易损坏。另一种是化学合成法,其反应方程式如下。
  2NaClO3+3Na2SO3+2HCl
    3Na2SO4+2NaCl+ClO2+H2O
  ClO2遇水迅速分解,能生成多种强氧化剂如HClO3、Cl2、H2O2等,这些氧化物组合在一起,产生多种氧化能力极强的活性基团(即自由基),它能激发有机环上的不活泼氢,通过脱氢反应生成R*自由基(RH代表有机物),成为进一步氧化的诱发剂,自由基还能通过羟基取代反应,将芳烃环上的—SO3H、—NO2等基团取代下来。从而生成不稳定的羟基取代中间体。易于发生开环裂解,直至完全分解为无机物。有资料称ClO2其氧化能力是HClO的9倍多,且无AOX之类物质生成。同时它还能将还原性的物质如S2-等氧化,降低其排放浓度。
1.2 废水处理工艺流程
  以江苏天伦染织实业公司为例,废水处理流程见图1。

 

图1 废水处理流程

  来自车间的各种废水经格栅除去较大的悬浮等杂质进入调节池,在调节池中,由于色种间本身存在着某些物化作用,除某些协调作用外,大多为相互消减作用。从调节池经泵房进入物化沉淀池,加混凝剂碱铝(液体pH 3~4,含Al2O3 8%~10%)调节pH 8~9,投加量为1%~1.5%(如果选择好的混凝剂,无需调节pH值)停留速度控制在0.3 mm/s,4 h后,上清液进入ClO2反应器,在反应器中迅速反应3~4 min;ClO2投加量为50~60 g/t,出水进入二沉A和二沉B,与直接从物化沉淀中来的1/3水混合反应,停留3~4 h后,上清液外排。其中物化沉淀池、二沉池A、二沉池B的污泥进入污泥池,打入浓缩罐,其上清液排入调节池,污泥再经污泥泵打入干化池和板框压滤机干化后出泥。

2 运行效果及分析

2.1 运行效果
  通过我们对江苏天伦染织实业公司及靖江市第三纺织厂的试运行监测,处理效果一直稳定良好,见表1。

表1 处  理  效  果
 

项目废水来源   pH 色度
(稀释倍数) CODCr
/mg.L-1 BOD5
/mg.L-1 SS
/mg.L-1 S2-
/mg.L-1 ClO2
/mg.L-1
江苏天伦

染织实业公司 原 水 11.0~14.0 1 000 724 183 372 55.8
混凝沉淀水 8.0 500 440 152 185 30.6
ClO2反应水 4.0 20 104 4.3 121 0.63 17.5
二沉池排水 7.0 50 127 6.2 91 0.96 2.14
去除率/%   95 82.5 96.6 75.5 98.3
靖江市

第三纺织厂 原 水 12.0 600 644 201 186 3.84
混凝沉淀水 9.0 400 436 135 104 2.98
ClO2反应水 3.5 30 92 3.6 89 0.66 16.1
二沉池排水 7.0 5 103 7.8 63 0.52 1.73
去除率/%   99.2 83.7 96.1 67.2 86.5
注:1)江苏天伦公司的监测值为试运行期抽测结果的平均值。2)靖江市第三纺织厂的监测值为全年每两月一次不定期抽测结果的平均值。

2.2 结果分析
  由表1可知,经混凝—ClO2处理后的水质pH、色度、BOD5、S2-均能达国家GB8978—88行业排放标准,仅有COD略超于国家GB4287—92排放标准,这将在运行中加以改进。另外,水中ClO2含量略有超标,由于处理后的废水进入市政统排工程,含有一定的ClO2废水同其它废水混合排入城市污水处理厂,降低了污水处理的负荷。因而不构成任何危害。
  为了考察ClO2处理印染废水的返色现象及探讨ClO2在水中的停留时间,我们又做了如下的试验测定,结果见表2。
表2 试验测定结果
 

项 目 停 留 时 间 /h
8 16 24 36 48 60 72
色  度 25 5 5 基本无色 无色 无色 无色
CODCr/mg.L-1 152 140 132 124 117 112 108
ClO2/mg.L-1 1.98 0.73 0.44 0.32 0.23 0.20 0.15

  通过对处理水存放时间的测定,排放水质只会随时间的延长,水质越清,COD、ClO2浓度也有所下降,ClO2经约24 h后也能达标排放,这说明用ClO2处理印染废水不存在返色现象。
3 投资概算及经济损益分析

3.1 投资概算
  以江苏天伦染织实业公司为例,1988年开始运用生化处理,由于染种等多种原因,使得废水不能处理达标排放。1996年经多方论证、改建为混凝—ClO2组合处理,并进行了试运行、效果良好,投资概算比较见表3。

表3 主要技术经济指标
 

项  目 生化法 ClO2法
处理水量/m3.h-1 62.5 110
基建投资/万元 130 240
工程造价/元.m-3水 1 200元/m3
(按日处理水量折算) 909.10元/m3
(折算法同左)
设备总动力/kW 82.5 64
电耗/kW.h.m-3水 0.8 0.35
钢材/t 52 63
木材/m3 43 40
水泥/t 101 250
占地面积/m2 1 020 1 020
建筑面积/m2 252.6 353
构筑物面积/m2 378 498
定员/人 12 14
年运行费用/万元 120.75 150
处理成本/元.t水-1 1.75 2.20
注:1)生化法经费折算以1988年计。
2)ClO2法经费以1996年计。
3)处理成本包括折旧费、人工费、电费、药剂费、维修费、管理费。

3.2 经济损益分析
  1)采用生化法处理,1988年处理量为62.5 t/h,年运行费用以1988年计为120.75万元,处理成本为1.75元/t水,但不能达标排放。用混凝—ClO2处理,水量为110 t/h,年运行费用以1996年计为150万元,处理成本2.20元/t水,能达GB8978—88行业排放标准,可见采用后者成本较低,效果较好。
  2)采用组合法处理后的水质较清,不易造成排放管道的堵塞等问题,减轻了城市污水处理的负担,具有较好的社会效益和环境效益。

 
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