袜业工业废水治理工艺优化分析绪论

　　第一章 绪论

　　1.1 印染废水及其危害。

　　生产各类纺织材料过程中，对其进行的物理或者化学处理总称为印染工艺，主要是对纺织材料进行预处理、染色以及后续整理过程[1-3].目前，我国印染企业大多采用以水作为媒介的湿法加工技术，在生产时消耗大量的清洁水，并伴随一定色度和污染物的废水产生，这类废水对于周边的受纳水体具有潜在的有机性污染，对生态系统平衡具有破坏作用。

　　在对染织材料，如棉、毛或者化纤等产品进行前处理、染色或后续整理过程中会排放大量废水，含有各个工序中使用的染料和助剂，这类废水统称为印染废水。

　　其中，合成染料的 70%属于偶氮染料，本身并不会伤害人体健康[8].然而其中一部分是用致癌作用的芳香胺类合成的，这部分偶氮染料能够在人体内发生还原反应，转化为具有致癌作用的芳香类化合物，会被人体吸收从而增加致癌的可能性[9,10].

　　不同的印染企业生产的产品、采用的工艺、以及废水的不同来源等因素导致印染废水的组成成分十分复杂。近年来，随着印染工艺的不断改革创新，如采用干法退浆等新工艺[11].然而新型工艺一定程度上减少了印染废水的排放量，确伴随着上染率的下降，这样导致废水中的有机性污染物浓度的提升[12,13].另外，新纺织纤维的大力推广使得很多新型染料和助剂得到广泛利用，这些新型染料和助剂的出现也伴随着一定的问题需要解决。首先，这些染料不含有致癌方向胺类化合物，染色过程中的利用率低，无机盐使用量增加，造成废水的盐分高色度大[14,15];其次，这些新型染料的可生化性低，使得印染废水的科生物降解性大大降低[16-18].因此相对于生活污水和工业废水而言，印染废水具有色度高、成分复杂、水质变化大的明显特点。

　　（1）色度大、有机成分含量高印染废水因含有大量有机物，因此基本属于有机性废水，有机物分为天然有机物和人工合成两类[19].在印染工艺过程中，会有一定染料残留在水中，使得废水色度较大。由于使用不同的染料和染率，因此排放的印染废水颜色各不相同。另外，随着新型助剂和浆料的使用，使得印染废水的可生化性不断下降[20].

　　（2）水质波动大印染企业生产过程中排放的污水包括工业生产过程中产生的印染废水以及厂区内的生活用水等[21],因生产产品和使用染料的种类变化会引起水质波动等不利于废水有效处理的因素出现。

　　印染废水对于环境的危害主要有以下两点：

　　（1）印染废水的色度高，有机物含量大，如不经处理任意排放至受纳水体后，会导致外观恶化，影响水质，阻碍水生生物生长[22,23],会带来水体中溶解氧浓度降低进而引起水生生态系统恶化。

　　（2） 在印染工艺中，会引入一些有害重金属，例如铬、汞、铅等。这些重金属一旦进入生物体后便会逐渐富集，长期存在于环境中。例如重铬酸钾作为氧化剂和媒染剂经常用于印染工业，进入人体后会导致癌变[24].同时部分染料采用致癌作用的芳香胺类合成的，这部分偶氮染料可以转化为致癌的芳香类化合物，增加致癌的可能性[9,10].另外含氮、磷的洗涤剂大量使用，会导致水体富营养化的出现。

　　1.2 主要处理方法。

　　1.2.1 物理法。

　　1.2.1.1 吸附法。

　　吸附法是将吸附剂制成滤床进行吸附或者将吸附剂直接接触印染废水，吸附剂的多孔结构将染料和助染剂等有机物吸附在其表面[25].据已有研究表明，吸附对于低浓度印染废水去除效果较好，同时其操作简单，投资少的特点，因此常用于低浓度印染废水的深度处理[26-28].

　　1.2.1.2 膜分离法。

　　膜分离可以将资源回收并且回用，具有极大的环境和经济效益。众多研究结果证实：膜工艺适用于高浓度印染废水并且实现达标排放[29-31].因此很多印染废水的深度处理和染料回收利用方面经常使用膜技术，有效地实现了印染废水的处理以及回用。

　　1.2.2 化学处理法。

　　1.2.2.1 氧化法。

　　处理印染废水的主要氧化法包括光催化氧化法[32]、化学氧化法[33]和超声波法[34]等。其中光催化是利用光催化剂在光照条件下产生的具有强氧化作用的羟基自由基，利用其强氧化性去除水体中的污染物[32].

　　1.2.2.2 电化学法。

　　通过电解作用去除印染废水中的污染物或者降低废水的毒性即为电化学法。最近的研究表明，电解法在一定程度上可以提高废水的可生化性。如果可以电化学与其他工艺组合，可以获得更高的 COD 去除和色度去除效率[35,36].

　　1.2.3 生物法。

　　1.2.3.1 好氧法。

　　好氧工艺经过不断发展，具有很多成熟工艺在实际应用，如活性污泥法、生物转盘和氧化沟等[37].早期的印染废水处理工程中，活性污泥法的使用最为普遍，由于生物接触氧化法兼有活性污泥法与生物膜法两种处理法的优点，是通过强化充氧及微生物降解作用以提高处理效率，近年来该方法应用广泛。好氧生物处理印染废水的特点是对 BOD 的去除效果明显，但对色度和 COD 的去除率不高[38].因此单纯使用好氧生物处理的难度不断增加，另外好氧生物降解较高的运行成本也成为其利用的一个限制因素。

　　1.2.3.2 厌氧法。

　　厌氧生物法可以降解一部分难降解有机物，将难生物降解有机物转化为易生物降解的小分子有机物质，提高印染废水的可生化性，继而提升后续工艺的处理效果，而且厌氧工艺对于高浓度以及中、低浓度的废水均适用[39,40].印染废水的色度主要来自于其中的染料成分，而染料中常见的蒽醌基、偶氮基以及三苯甲烷基等均可在厌氧环境中被分解，降低色度的同时也提升了污水的可生化性。因此，厌氧-好氧生物处理组合工艺逐渐受到人们的重视，如水解酸化-好氧工艺[39]、水解酸化-好氧-SBR工艺不断出现[41],均取得可观的降解效果。

　　1.3 处理工艺现状。

　　因为印染企业生产种类以及生产工艺的多样性导致印染废水具有一定的处理难度，仅利用单一处理方法很难达到排放的要求，经常将物理、化学和生物等多种方法组合进行。国内印染废水处理多为物化法和生化法相结合的组合处理方法，其中物化法主要作用是脱色以及去除废水中的悬浮物质和不被生物降解的有机物，生化法主要用于去除废水中的剩余部分有机物质。

　　国外印染行业较发达的地区，染整企业相对集中，产生的废水水量大，治理方式以集中处理为主：意大利、日本对印染废水进行初步处理，达到一定标准后与城市污水共同进入污水处理厂进行处理。类似于德国，行业不集中分布的区域，多以单厂处理为主，在印染厂区内建设污水处理厂对废水进行处理，这样可以优化清洁生产和资源回收利用的效率，使得处理后的水可以达标排放。

　　1.4 企业概况。

　　某袜业集团始建于1996年，占地面积8 hm2,已有建筑面积11240 m2.共有职工919人，其中包括技术及管理人员80人，2008年末资产总额6052万元，其中固定资产5200万元，主辅设备1000台（套）。该公司成立以来，始终坚持"以人为本，诚信经营，开发创新，优质服务"的宗旨，依靠雄厚技术力量和严格的科学管理，在实现设备、技术、品牌营销强强重组的基础上，步入了良性快速发展期，已发展成为中国北方知名的生产各类袜品的专业公司。该公司拥有精湛高效的策划、研发及市场营销机构，成功开发8大系列500多个花色品种的产品，年生产能力已达到5000万双。

　　经过几年的市场运作实践与探索，成功打造了天马、松鹤菲尔两个吉林省著名商标、吉林省名牌产品。袜品已经渗透到全国各地的营销网络，并进入"家乐福"、"沃尔玛"等国际连锁超市，深受广大消费者青睐。该公司自1996年始研发生产军工袜品，中国人民解放军总后勤部、武警总部对公司产品质量、交货服务给予了充分的肯定，被确认为"军袜定点生产企业"和免检产品资格。同时该公司拥有独立的自营进出口权，先后以自营出口方式出口产品至美国、俄罗斯、日本、韩国、德国等十多个国家和地区，赢得了用户的青睐。

　　然而随着公司规模不断扩大，带来产品的变化、染料的变化以及水质波动较大等不利因素，因此改造原有的污水处理设施提到日程上来，废水治理工程项目改造建设迫在眉睫；同时袜业在生产过程中会消耗大量水资源，大量废水达标后排放也会造成浪费，因此废水深度处理后进行资源化利用也是减少污染降低企业运行成本创造规模效益的途径。

　　1.5 研究目的及意义。

　　1.5.1 研究目的。

　　本研究的主要目的是制定合理有效的废水深度处理改造工程方案，避免生产过程中排放的废水排入受纳水体东辽河进而造成环境污染，同时制定合理的回用水处理方案。

　　1.5.2 研究意义。

　　某袜业集团产生大量印染废水，另外由于产品和染料的变化，所以改造原有的污水处理设施建设迫在眉睫；同时废水深度处理后回用也是减少污染、降低企业运行成本、创造规模效益的有效途径。因此，制定合理的污水处理回收使用方案以适应公司发展的长期目标目标，对于开展流域内工业点源污染治理工程，恢复辽河水环境质量，保护作为环境具有重要意义。

　　1.6 研究内容。

　　（1）分析目前的项目概况，详细了解工程的污染物排放情况，以及治理措施；详细了解项目中含有的环境问题；（2）为使该公司生产的废水达标排放，制定合理的污水深度处理升级改造改造方案，同时满足深度处理出水回用标准；（3）对该方案进行可行性分析，对该方案潜在的环境影响进行评价，并进行项目成本分析以及可能存在的风险分析。

　　1.7 建设项目规模和执行标准。

　　1.7.1 建设项目规模。

　　某袜业集团有限责任公司生产状况及目前的水量、水质情况，确定该集团污水深度处理改造建设规模为处理废水 1200 吨/天，中水回用建设规模 600吨/天。项目处理生产废水及生活废水共 1200 吨/天。

　　1.7.2 建设项目执行标准。

　　东辽河是该项目的最终受纳水体，根据 DB22/388-2004《吉林省地表水水域功能分类》规定，东辽河在辽源市河段属于Ⅲ类水体。

　　项目废水排放部分不进入城市二级污水处理厂，拟由自建污水站处理达标后外排至东辽河，故其废水排放执行《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-92）。

　　根据我国有关回用水的国家标准、地方标准及各行业标准，经过深度处理后，按《城市污水再生利用分类》GB/T18919-2002,《城市杂用水水质》GB/T18920-2002,《景观环境用水水质》GB/T18921-2002.