印染废水回用处理的设计实例

许 明，揭大林，张 君，涂 勇，张 磊，喻学敏

（1. 江苏省环境科学研究院，江苏 南京 210036；2. 江苏省环境工程重点实验室，江苏 南京 210036；3. 太仓市环保局，江苏 太仓 215400；4. 南京市供水节水管理处，江苏 南京 210004）

印染废水回用处理的设计实例

许 明1，2，揭大林3，张 君4，涂 勇1，2，张 磊1，2，喻学敏1

（1. 江苏省环境科学研究院，江苏 南京 210036；2. 江苏省环境工程重点实验室，江苏 南京 210036；3. 太仓市环保局，江苏 太仓 215400；4. 南京市供水节水管理处，江苏 南京 210004）

采用“厌氧水解—缺氧—好氧—二次沉淀—超滤—反渗透”组合工艺进行印染废水的处理回用。运行结果表明，在平均进水COD和色度分别为508 mg/L和695倍的情况下，COD和色度的总去除率分别为94.2%和98.8%，硬度不超过10 mg/L，铁、锰离子未检出，各项指标均达到HJ 471—2009《纺织染整工业废水治理工程技术规范》中的回用标准。GC-MS分析结果显示，二沉池出水中主要有机物成分复杂，超滤出水中有机物浓度有一定降低，反渗透出水中酸类全部被去除、苯胺类和烷烃类含量明显降低。从染色的白位沾色、手感、颜色和亮度等指标分析，回用水的染色效果远优于工业水。污水处理工程总投资约1×107元，设计规模4 500 m3/d，回用水规模2 500 m3/d，回用率55%，回用运行成本1.80元/m3。

印染废水；超滤；反渗透；色质联用；回用

纺织工业废水排放量占工业废水排放总量的11.6%，COD排放量占总COD排放量的10.2%，均位居各工业行业的第3位。染整加工是纺织工业产业链中高技术含量环节之一，但同时也是污染最重的环节，其废水排放量占纺织工业总排放量的80%。国务院最新颁布实施的“水污染防治行动计划”中明确指出，对于具备使用再生水条件但未充分利用的印染项目，不得批准其新增取水许可，鼓励印染等高耗水企业开展废水深度处理回用。因此，印染行业废水深度处理和回用势在必行［1-2］。

印染废水具有水质和水量变化大、有机物浓度高、色度高、pH高、可生化性差等特点，属难降解工业废水［3-6］。目前普遍采用生化—物化处理工艺［7-10］，出水水质不能满足印染工段回用水要求，需采用深度处理工艺。深度处理主要以生物活性炭［11］、曝气生物滤池［12］、MBR-臭氧［13］、臭氧-活性炭［14-15］、微滤—反渗透膜［16］等工艺为主，其中，膜分离是当前最具前景的技术之一［17-18］。

本工作以某印染厂废水深度处理和回用工程为例，研究了“厌氧水解—缺氧—好氧—二次沉淀—超滤—反渗透”组合工艺对常规污染物和金属离子的去除，以及废水回用后对染色效果的影响问题，以期为印染行业节能减排和可持续发展提供工程设计参考。

1 工程概况

1.1 企业及废水的基本情况

江苏省某棉印染企业以开发、销售高档全棉针织和印花布产品为主，印花技术较为全面，年产量可达6 000 t左右，总投资1.5×106美元。公司主要采用活性染料，主要助剂有磷酸钠、海藻酸钠、表面活性剂、硫酸铵、纯碱、增白剂、保险粉等。废水主要来自洗浆、印花、漂白、水洗等工段，总水量约4 500 m3/d，回用水量为2 500 m3/d，回用率为55%。

1.2 污水处理工程的基本情况

采用“厌氧水解—缺氧—好氧—二次沉淀—超滤—反渗透”组合工艺处理印染废水。污水处理工程的设计水质指标、工艺流程、主要构筑物及设备分别见表1、图1、表2。

表1 污水处理工程的设计水质指标

图1 污水处理工程的工艺流程

表2 污水处理工程的主要构筑物及设备

2 工程调试

工程调试之前先进行单机调试和联动调试，然后接种园区集中污水处理厂污泥进行工程调试。工程调试阶段的运行参数及调试结果见表3。由表3可见：工程调试分为调试初期和调试稳定期两个阶段；其中，调试初期重点是生化工段污泥驯化和培养（20 d），调试稳定期重点是生化工段满负荷运行、膜处理工段联合运行（15 d）；调试初期接种污泥的浓度低，活性有限，为维持好氧菌活性和缩短调试时间，向好氧池中投加粉末活性炭，以改善污泥沉降性能和提高污泥浓度，直至好氧池中MLSS达到2 000～2 500 mg/L，SV30=100～120。

MBR的清洗维护：装置在运行一段时间后超滤速率（产水通量）会下降，必须进行清洗以恢复通量；操作方法是，在MBR透过水池有足够水的情况下，每隔一段时间，进行气水双洗或加药反洗（根据污染原因选择30%（w）盐酸或10%（w）次氯酸钠溶液）。反渗透装置的清洗维护：根据反渗透膜污染特征采用柠檬酸、乙二胺四乙酸四钠、三聚磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠等药剂清洗；同时，为了恢复反渗透膜的透过量和脱盐性能，需要对反渗透膜定期地进行化学清洗；化学清洗系统向组件内冲装2%（w）的亚硫酸氢钠溶液以实施保护。

3 运行效果及技术经济分析

3.1 常规污染物的去除效果

工程运行期各工段的处理效果见表4。由表4可见：工程运行期各污染物的去除效果较好；其中，平均进水COD和色度分别为508 mg/L和695倍，二沉池出水COD和色度分别为124 mg/L和80倍，反渗透出水COD和色度分别为29 mg/L和8倍，COD和色度的总去除率分别为94.2%和98.8%，满足回用水COD≤50 mg/L和色度不大于30倍的水质要求；同时，进水ρ（氨氮）和TP分别为46.0 mg/L和3.4 mg/L，经过处理后，反渗透出水ρ（氨氮）和TP分别为4.5 mg/L和0.3 mg/L，ρ（氨氮）和TP的总去除率分别为90.2%和91.2%。

为进一步研究有机物降解规律，对回用处理各工段废水进行了GC-MS分析，分析结果见表5。由表5可见：二沉池出水中有机物成分复杂，种类多达22种，其中，醇类2种，酸类2种，脂类3种，苯胺类3种，酮类1种，杂环类1种，烷烃类10种；超滤出水中有机物种类25种，其中，醇类2种，酸类2种，脂类3种，苯胺类4种，杂环类1种，烷烃类13种；反渗透出水中有机物种类仅有16种，其中，醇类1种，脂类3种，苯胺类1种，杂环类1种，烷烃类10种；反渗透浓水中有机物种类多达26种，其中，醇类2种，脂类3种，苯胺类4种，杂环类1种，烷烃类16种。这表明：经超滤后，废水中有机物仅浓度有所降低，其种类变化不大；而经反渗透后，酸类全部被去除，苯胺类和烷烃类含量明显降低，说明反渗透对有机物去除效果明显，为废水的回用奠定了基础。

表4 工程运行期各工段的处理效果

表5 各工段废水的GC-MS分析结果

3.2 金属离子的去除效果

由于染色工段大量使用元明粉和纯碱，导致废水中无机盐含量较高。水中的无机盐含量直接影响到对无机盐敏感染料染色的均匀性，特别是对活性染料的染色有较大影响。常规废水处理工艺无法去除水中的金属离子，回用处理中反渗透工艺对电导率的降低和金属离子的去除效果明显。

印染废水经生化处理后二沉池出水平均电导率2 217.0 μS/cm，最小值1 627.0 μS/cm，最大值2 820.0 μS/cm；超滤出水平均电导率2 136.5 μS/ cm；反渗透出水平均电导率66.4 μS/cm，最小值55.3 μS/cm，最大值83.0 μS/cm，反渗透浓水平均电导率4 632.5 μS/cm，说明反渗透对电导率的降低效果明显。整个回用处理阶段的电导率降幅为97%，回用水电导率满足不超过1 500 μS/cm的水质要求。

回用处理单元对金属离子的去除效果见表6。由表6可见：印染废水经生化处理后二沉池出水钙、锰离子的含量较高，超滤工艺对其有一定去除，但效果不明显；经反渗透工艺后，这两种离子的含量大幅降低，出水中两种离子的质量浓度均小于0.1 mg/L，说明水的硬度大幅下降，经测定硬度不超过10 mg/L。此外，铁离子和锰离子也是影响水回用的重要因素。由图2还可见：二沉池出水中铁离子质量浓度为3.87 mg/L，经超滤后降至0.60 mg/L，但达不到回用标准0.1 mg/L；经反渗透后铁离子未检出，说明反渗透对铁离子去除效果明显；锰离子本身含量较低，经反渗透后锰离子未检出。综上所述，经反渗透后铁、锰离子的浓度均满足回用要求。3.3 回用水使用效果和经济分析

表6 回用处理单元对金属离子的去除效果

为了进一步考察回用水对染色工段的影响，采用回用水和工业水进行对比染色试验，试验结果见图2。由图2可见：与工业水染色相比，回用水染色织物的白位沾色程度明显较轻，色差为1～2倍，且回用水染色效果好；纯棉布布面光泽柔和，手感柔软，回用水比工业水染色手感更好；与工业水相比，回用水染色颜色饱满，亮度高。由此可见，反渗透出水回用染色效果远优于工业水。

图2 回用水与工业水染色效果的比较

该污水处理工程总投资约1×107元，工程设计规模4 500 m3/d，回用水规模2 500 m3/d，回用率55%。回用处理运行成本1.80元/m3，其中，电耗0.6元/m3（以废水计，下同）、药耗1.1元/m3、人工0.1元/m3。工程实施后，COD、氨氮、总磷排放量每年分别减少约780，189，21 t，节约用水825 km3/ a，大幅减少了废水的排放量，提高了废水的重复利用率，改善了区域水环境质量。

4 结论

a）采用“厌氧水解—缺氧—好氧—二次沉淀—超滤—反渗透”组合工艺处理印染废水，COD和色度的总去除率分别为94.2%和98.8%；回用处理电导率降幅为97%，铁、锰离子未检出，各项指标均达到HJ 471—2009中的回用标准。

b）GC-MS分析结果显示，二沉池出水中主要有机物成分复杂，种类多达22种；超滤出水中有机物种类并未减少，浓度有一定降低；反渗透出水中有机物种类仅有16种，酸类全部被去除，苯胺类和烷烃类含量明显降低，说明反渗透对有机物去除效果明显。

c）从染色的白位沾色、手感、颜色和亮度等指标分析，回用水染色远优于工业水。

d）污水处理工程总投资约1×107元，工程设计规模4 500 m3/d，回用水规模2 500 m3/d，回用率55%。工程运行成本1.80元/m3，每年减少COD、氨氮、总磷排放量分别约为780，189，21 t，节约用水825 km3/a。

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（编辑 魏京华）

一种处理难降解有机废水的方法及其所采用的多元催化剂

该专利涉及一种类芬顿多元催化氧化技术处理难降解有机废水的方法。具体方法如下：向待处理难降解有机废水中加入氧化剂并充分混合，再将废水通入反应器内进行氧化还原反应，反应器内装有多元催化剂，废水经处理后COD去除率为25%～35%。该专利还涉及一种用于难降解有机废水处理的多元催化剂。该专利方法通过催化氧化剂构成的多元类芬顿试剂协同催化氧化作用，发生一系列的自由基反应，可实现高浓度、高强度羟基自由基的产出，从而大大提高双氧水的转化能力，实现羟基自由基对废水中难降解有机物的强氧化降解。该方法反应条件温和，无需大量酸或碱调节pH，处理过程中不产生污泥，可用于难降解有机废水的预处理及后处理，确保达标排放。/CN 104743652 A，2015-07-08

Design Example on Treatment and Reuse of Dyeing Wastewater

Xu Ming1，2，Jie Dalin3，Zhang Jun4，Tu Yong1，2，Zhang Lei1，2，Yu Xuemin1
（1. Jiangsu Provincial Academy of Environmental Science，Nanjing Jiangsu 210036，China；2. Jiangsu Province Key Laboratory of Environmental Engineering，Nanjing Jiangsu 210036，China；3. Taicang Municipal Environmental Protection Bureau，Taicang Jiangsu 215400，China；4. Nanjing Water Supply and Water Saving Management Department，Nanjing Jiangsu 210004，China）

The combined process of hydrolysis-A/O-secondary sedimentation-UF-RO was carried out to treat the dyeing wastewater. The operating results show that under the conditions of average inlet COD 508 mg/L and chroma 695 times，the total removal rates of COD and chroma are 94.2% and 98.8% respectively，the total hardness is no more than 10 mg/L，iron and manganese ions are not detected. The quality of the eff l uent can satisfy the wastewater reuse standard of HJ 471-2009. The GC-MS analysis results show that：In the eff l uent of secondary sedimentation，the composition of organic compounds is complex；In the effluent of ultrafiltration，the concentration of organic compounds is not decreased signif i cantly；In the eff l uent of reverse osmosis，acids are removed completely and the contents of aniline and alkenes are reduced signif i cantly. Based on analysis on the indicators of color staining，handle，color and brightness，it is considered that the dyeing effect with the reuse water is much better than that with industrial water. The total invest of the wastewater treatment project is 1×107Yuan，the design scale is 4 500 m3/d，the scale of reuse water is 2 500 m3/d，the reuse rate is 55%，and the operating cost is 1.80 Yuan/m3.

dyeing wastewater；ultra fi ltration；reverse osmosis；gas chromatography-mass spectrometry；reuse

X791

A

1006-1878（2015）05-0502-06

2015 - 05 - 27；

2015 - 07 - 22。

许明（1982—），男，江苏省连云港市人，博士，工程师，电话 025 - 58527855，电邮 yexumingbai@126.com。

江苏省环境工程重点实验室科研开放基金项目（ZX2014001）；江苏省太湖办太湖下游重点区域工业结构调整对策研究项目（TH2013314）。