采用硅藻精土新技术处理印染废水示范工程
来源：江苏省嘉庆水务发展有限公司 阅读：3058 更新时间：2011-03-10 11:56| 详细信息 | |||||
| 项目名称 | 采用硅藻精土新技术处理印染废水示范工程 | ||||
| 建设地点 | 建设起始时间 | 建设结束时间 | |||
| 建设性质 | 新建 | 工程投资 | 废水性质 | ||
| 处理规模 | 进水水质 | 出水水质 | |||
| 处理工艺 | 运行费用 | 承包范围 | |||
工程说明
一、前言
由南京嘉庆科技实业有限公司、江苏省环境科学研究院承担的“采用硅藻精土新技术处理印染废水的研究”课题（江苏省环保厅2002年第七批环保科技计划，项目编号2002074）已于2003年7月22日通过江苏省环保厅鉴定，鉴定批准日期为2003年8月5日，科学技术成果鉴定证书编号为苏环鉴字【2003】第009号。鉴定意见如下：
1、采用硅藻精土新技术处理印染废水的研究项目提供鉴定的文件齐全，内容翔实、可信，符合科研项目鉴定要求。
2、该项目基于硅藻精土粒径小，比表面积及空隙率大，具有优良的吸附性能，研究开发出印染废水深度处理反应澄清器，使二级标准出水处理达到《纺织印染工业水污染物排放标准》GB4287-92一级标准的要求，获得满意的效果。
3、硅藻精土反应澄清技术用于印染废水深度处理的方法效率高，费用低，管理方便，该技术具有推广应用价值。
4、课题组基本完成项目规定的任务，国内首次应用硅藻精土用于印染废水的深度处理。
5、建议进一步研究硅藻精土污泥处理处置的问题，为该技术在工业废水治理领域全面推广作出贡献。
南京嘉庆科技实业有限公司、江苏省环境科学研究院在取得中试科研成果的基础上，根据江苏省环保厅的指示要求，积极推广和运用这一科技成果。计划实施的二个示范工程:江阴红枫印染有限公司2000t/d印染废水处理工程和常熟鸽球印染有限公司6000t/d印染废水处理工程目前已建成投运。经过一段时间的工程调试和试运行，处理能力和出水水质均达到了设计要求，满足工程验收的条件，分别于2004年9月和2004年10月通过了江苏省环境监测中心、常熟市环境监测站的工程验收监测。2004年11月3日和2004年11月5日分别通过了工程验收监测。这二个项目的验收，标志着硅藻精土新技术用于印染废水深度处理的方法取得了工程化成果，为该技术的进一步推广应用起到了示范作用。
二、工程概况
1、 江阴红枫印染有限公司2000t/d印染废水处理
江阴市红枫印染有限公司是一家专业从事平绒染整的公司，原厂年生产能力为300万米，实施异地扩建后生产能力为500万米。主要原材料有平绒普通坯布、平绒弹力坯布，使用的染化料主要是活性染料，还有少量还原染料、硫化染料、染色助剂、硫化碱、保险粉、烧碱及纯碱等。生产工艺主要涉及炼漂、染色、后整理等，扩建后企业生产废水排放量为2000t/d。
（1） 设计规模
根据工程生产废水排放量，确定废水处理工程的设计处理能力为2000m3/d。
（2） 设计进水水质
根据建设单位提供的废水水质，确定设计进水水质见表1。
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（3） 设计出水水质
设计出水水质：达到《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-1992）表3一级标准，主要指标见表2。
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注：验收监测项目还包括TN、TP、LAS、动植物油。
（4） 设计原则与指导思想
* 采用先进的处理技术和工艺，确保达标排放。特别是将硅藻精土新技术作为最终把关措施。
* 选择节能高效废水处理设备，节约基建投资，降低运行费用。
* 整个工程的设计具有一定的安全系数，工艺参数的选择要有富余，以适应工艺生产变化。
* 适度自控，减少人为因素的影响。
* 操作管理简单，运行可靠，以保证处理效果和改善操作人员及采样化验分析人员的劳动强度。
（５） 处理工艺
本项目主要是以棉织物印染为主,使用的染料主要是活性染料、还原染料、硫化染料及染色助剂。该废水中有机物含量较高，表观上色度较深，pH呈碱性，且废水COD较高，但BOD含量较低，BOD5/CODCr比值约0.267，废水的可生化性一般。此外，由于织物加工过程中采取割绒处理，该废水的悬浮物、漂浮物也较高。本方案采用生化处理和硅藻精土处理工艺相结合的工艺，处理出水可以达标排放。
根据国内外印染废水处理的先进工艺，结合我们在印染废水处理中的经验以及硅藻精土技术的工程经验和中试研究成果，选择以水解-好氧-硅藻精土技术为主的组合工艺。
水解的主要处理目的是利用兼性菌打链能力强的优点，破坏染料等难降解物质的分子结构，将大分子物质变为小分子物质。难降解物质变为易降解物质，有色物质变为无色物质，有利于后段好氧生物处理的进行。
好氧处理工艺可采用接触氧化法和活性污泥法，本工程采用活性污泥法，一则适应性强，处理效果稳定。二则工程投资较低。
从目前的工程经验来看，二沉池出水一般不能达到一级排放标准的要求。因此，常规的处理工艺是在生化后加混凝沉淀池或气浮池。然而，从目前的实际运行情况来看，处理出水仍然不能稳定达到一级排放标准，而且运行成本很高。
本工程采用硅藻精土水处理技术作为深度处理工艺。硅藻精土是一种新型的水处理剂，是由不导电的非晶体二氧化硅组成的硅藻壳体，硅藻粒径为5-15u,孔隙度7-125A。在水处理时，被微量加入污水中后，在机械搅拌下，分散于水体之中，硅藻表面的不平衡电位能中和悬浮离子的带电性，使其相斥电位受到破坏而与硅藻形成缪羽，电位中和与沉淀作用，凝集成较大的絮花，借重力沉淀至底部，加上硅藻巨大的比表面积，巨大的孔体积和较强的吸附力，把细微和超细微物质吸附到硅藻表面，形成链式结构。由非晶体活性二氧化硅组成的硅藻，具有在水体中相聚和自由沉降为硅藻饼的性能。再加上精土被改性后产生的絮凝作用，加快硅藻等凝聚到水底形成硅藻饼的沉积速度，使硅藻吸附时电位中和，污染物质和细菌，瞬间下沉与水体分离。该水处理剂集混凝、吸附、过滤三大功能。它具有任何过滤介质无与伦比的过滤性能与吸附性能，它的絮凝作用、沉降速度与脱水功能比PAC、PAM等高分子絮凝剂效果显著，从而使处理后的水质更为清净。经此处理后出水各项指标均能达到排放标准。
（６） 流程简要说明
生产车间排出的废水通过厂区污水管道，汇集到安装有机械格栅的调节池，去除大颗粒的固体漂浮物，调节废水水量，均匀水质。然后通过泵提升与加入的废硫酸在管道混合器中反应，调整pH值小于10后进入水解池，利用兼性细菌的作用降低污染物浓度，提高可生化性。水解出水自流进入曝气池，经好氧微生物的新陈代谢作用而得以降解。曝气池出水经二沉池泥水分离后，再自流进入到硅藻土净水设备进行处理，经硅藻精土的混凝、吸附、过滤作用处理后的水各项指标达到国家[GB74287-92]《纺织染整工业水污染物排放标准》一级标准。二沉池污泥回流至水解池和曝气池，好氧剩余污泥、水解池定期排放的剩余污泥和硅藻土净水设备产生的污泥排入污泥浓缩池，通过脱水设备脱水干化处理，滤液回流至调节池。
2、 常熟鸽球印染有限公司8000t/d印染废水处理工程
常熟鸽球印染有限公司由六家印染企业组合而成，原位于常熟市区。随城市规划和生产发展需要，该公司整体搬迁至常熟市大义镇工业开发区。
该公司主要生产纯棉和涤棉混纺织物，年产量约9000万米。生产过程中主要用分散染料和活性染料及有关助剂。废水排放量近6000m3/d。搬迁后废水处理工程属于三同时项目。
受该公司委托，我们为其设计污水处理方案。经本工程处理后的水质达到[GB4287—92]《纺织染整工业水污染物排放标准》的一级标准，其中50％（3000m3/d）排放，另有50％（3000m3/d）回用于生产工艺、冷却水补充水及绿化等。
（1） 设计规模
废水正常排放量接近6000m3/d，考虑生产高峰期排水量，业主提出该废水系统的最大处理能力为8000m3/d。
（2） 设计进水水质
根据常熟鸽球印染有限公司提供的有关水质数据见表3。
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（3） 出水水质
处理后的出水水质达到国家标准GB4287-92《纺织染整工业水污染物排放标准》的一级标准。回用水水质达到厂方对回用水的要求。具体指标见表4。
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（4） 设计原则与指导思想
* 采用先进处理技术，通过中试确定处理工艺路线及工艺参数，确保达标排放。
* 尽量选择节能高效废水处理设备，节约基建投资，降低运行费用。
* 整个工程的设计具有一定的安全系数，工艺参数的选择要有富余，以适应工艺生产变化。
* 操作管理简单，运行可靠，以保证处理效果和改善操作人员及采样化验分析人员的劳动强度。
* 在注重社会效应、环境效益的同时，本方案还将考虑化害为利，水尽其用，将处理后的水部分重复利用，节约水资源，从而提高企业的经济效益。
（５） 处理工艺
本项目的生产过程中使用的染料主要是分散染料和部分活性染料，该废水中有机物含量较高且碱性较强，表观色度深，该废水COD较高，但BOD含量较低，BOD5/CODCr比值约0.16，水质可生化性差，但分散染料属于疏水性，易于采用物化方法进行处理，而活性染料属于水溶性，易于生化处理。
故本方案采用物化处理和生化处理相结合的工艺，在一级物化处理后设计生化处理和硅藻土处理工艺，处理出水可以达标排放，由于废水中含氮源较低，故选择接触氧化法，一则可减少传统活性污泥法因氮源不足等其他原因所产生的污泥膨胀，同时可降低污泥的产生量。接触氧化池采用组合填料，该填料容易挂膜，且形成的膜比较厚实，处理效果好。
好氧出水再进入硅藻土处理装置，硅藻精土是一种新型的水处理剂，是由不导电的非晶体二氧化硅组成的硅藻壳体，硅藻粒径为5-15u,孔隙度7-125A。在水处理时，被微量加入污水中后，在机械搅拌下，分散于水体之中，硅藻表面的不平衡电位能中和悬浮离子的带电性，使其相斥电位受到破坏而与硅藻形成缪羽，电位中和与沉淀作用，凝集成较大的絮花，借重力沉淀至底部，加上硅藻巨大的比表面积，巨大的孔体积和较强的吸附力，把细微和超细微物质吸附到硅藻表面，形成链式结构。由非晶体活性二氧化硅组成的硅藻，具有在水体中相聚和自由沉降为硅藻饼的性能。再加上精土被改性后产生的絮凝作用，加快硅藻等凝聚到水底形成硅藻饼的沉积速度，使硅藻吸附时电位中和，污染物质和细菌，瞬间下沉与水体分离。该水处理工艺集混凝、吸附、过滤三大功能，进一步降低CODcr、SS和脱色。经此处理后出水各项指标均能达到一级排放标准及回用要求（包括Fe3+）。其中，部分回用于生产，其余外排。
为了验证所选工艺的合理性和可靠性，在工厂现场进行了中试试验，中试规模为30t/d，经过一个多月时间的实验表明，所选工艺是合理的和可靠的，可以确保达标排放。实验结果见表5。
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注：以上数据为中试结果，由于受气温影响各项去除率均较低，实际装置效果要好于中试结果。
（６） 流程简要说明
印染厂排出的废水通过厂区污水管道，汇集到安装有机械格栅的调节池，去除大颗粒的固体悬浮物，并调节废水水量，均衡水质，用曝气方式使废水pH、色度、浓度、温度充分混合达到均匀水质的目的，并防止调节池沉积污泥。通过泵提升至反应池，同时加入FeSO4和Ca(OH)2通过泵叶的搅拌与废水充分混合进行混凝反应，再进入斜管沉淀池进行固液分离，这样废水经过物化处理去除大于50%的CODcr。污泥排至污泥浓缩池。出水自流至水解池，经水解池去除率大于15%，然后经过接触氧化池，有机物经好氧微生物的氧化分解作用而进一步得以降解，并去除部分色度。生化处理出水再自流进入到硅藻土净水设备进行深度处理，通过硅藻精土的混凝、吸附、过滤作用处理后的水，各项指标优于国家[GB4287—92]《纺织染整工业水污染物排放标准》一级标准并符合染整工艺对水质的要求，并能够部分回用于生产。同时，也可用于绿化，冲厕，人造景观等。斜管沉淀池和硅藻土净水设备产生的污泥排入污泥浓缩池，通过脱水设备脱水干化处理，滤液回流至调节池。
三、验收监测结果及近期运行状况
1、 江阴红枫印染有限公司2000t/d印染废水处理工程
现将江苏省环境监测中心环境监测站于2004年8月23日和24日验收监测数据汇总整理成表6，监测时的废水实际排放量约为1000t/d。
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目前废水处理系统已在冬季低温下稳定运行，各设备运转情况良好，根据现场在线COD检测仪的记录数据，实际排放COD浓度如下：
2、 常熟鸽球印染有限公司6000t/d印染废水处理工程
现将常熟市环境监测站于2004年10月10日和14日验收监测数据汇总整理成表7，监测时的废水排放量约为5000t/d，回用水量2000t/d左右，实际排放水量约为3000t/d。
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从表中可以看出，各项出水指标均达到了排放标准，其中BOD、COD明显优于排放标准。
目前，处理系统在冬季低温条件下运行效果良好，下表是近期COD在线检测仪的检测数据。
四、主要技术经济指标
1、江阴红枫印染有限公司2000t/d印染废水处理工程
（1） 工程实际投资：
总投资为贰佰肆拾伍万元整。其中土建为104万元；设备为105万元；技术服务费为36万元。
（2） 占地面积：
整个废水处理系统占地面积为2000平方米。
（3）实际运行费用：
a、电费：电费以0.60元/度，电耗为1098.8kW·h/d
E1=0.60×1098.8/2000=0.33元/t废水
b、人员工资：装置定员4人，人员工资10000元/年
E2=4×10000/(365×2000)=0.054元/t废水
c、药剂费：高效净水设备所使用的硅藻精土水处理剂其用量是万分之一，每天用量为200kg，硅藻精土水处理剂的单价2500元/t；污泥脱水1kg干污泥投加PAM2g计，单价按20000元/吨计；废酸以0.1元/t废水计
E3=2500×0.2/2000+1600×0.02/10000+0.1=0.382元/t废水
d、污泥处置费：每天产生75％的脱水污泥500kg，由江阴固废处理中心处置，处置费用为E4
合计直接运行成本：E=E1+E2+E3+ E4=0.766元/t废水
2、常熟鸽球印染有限公司6000t/d印染废水处理工程
（1） 工程实际投资：
总投资为玖佰陆拾万元整。其中土建为；设备为；技术服务费为。
（2） 占地面积：
整个废水处理系统占地面积约为7200平方米。
（3） 实际运行费用：
a、电费：电费以0.60元/度，电耗为1098.8kW·h/d计
E1=0.60×1098.8/2000=0.33元/t废水
b、人员工资：装置定员4人，人员工资以10000元/年计
E2=4×10000/(365×2000)=0.054元/t废水
c、药剂费：高效净水设备所使用的硅藻精土水处理剂其用量是万分之一，每天用量为200kg，硅藻精土水处理剂的单价2500元/t；污泥脱水1kg干污泥投加PAM2g计，单价按20000元/吨计；废酸以0.1元/t废水计
E3=2500×0.2/2000+1600×0.02/10000+0.1=0.382元/t废水
合计直接运行成本：E=E1+E2+E3=0.766元/t废水
（４） 环境效益分析：
全年平均废水排放量已4000t/d计，回用水量已2000t/d计，原水COD以1500mg/L计，出水COD以70mg/L计，则全年削减COD
五、存在的问题及解决办法
1、 江阴红枫印染有限公司2000t/d印染废水处理工程
在调试过程中发现废水原水的pH值有时到达11，调试初期好氧池有大量泡沫产生。为此，我们增设了1只酸槽，适当加酸调整pH值；调试初期采用加消泡剂来抑制泡沫产生。随着调试工作的完成，微生物活性的提高，泡沫现象已消失。
目前，废水处理系统运行正常，出水COD在40－60mg/L之间。
2、 常熟鸽球印染有限公司6000t/d印染废水处理工程
由于常熟鸽球印染使用的主要染料为不溶性的分散染料，混凝沉淀投加硫酸亚铁和石灰乳，因此沉淀污泥产生量比较大。目前在处理水量为3000－4000t/d时，每天产生的含水80％脱水污泥量约为20t/d，所产生的污泥全部由鸽球印染公司热电厂掺入煤炭中烧掉。从鸽球公司数个月的实际运转中看出，这种处置方式是可行的，而且处置成本较低。如果企业内部没有能力处置，而是外运由固废处理中心处置，则运行成本较高。
上述污泥问题并不是由硅藻精土的使用造成的。
六、结语
江阴红枫印染有限公司2000t/d印染废水处理工程和常熟鸽球印染有限公司6000t/d印染废水处理工程是我们采用硅藻精土技术实施的两项示范工程，为国内首创。从这两项工程实践中，我们可以看出“生化＋硅藻精土”处理工艺具有投资费用和运行成本低、处理效果好的特点。这两项工程的成功实施，为我省印染废水处理特别是“二升一”达标排放提供了一条很好的技术路线。
