1、印染污水三级生化中水回用技术广东恒怡源环境治理有限公司摘要：该文介绍了水资源的短缺、印染污水的回用必要性及回用状况。主要归纳总结了物化法、化学法、生物法的组合工艺及现如今的超滤反渗透和新隔离型曝气生物滤池法的处理情况。使用厌氧水解酸化曝气生物滤池法-离子交换中水回用。一. 印染污水中水回用现状我国是一个干旱缺水严重的国家。我国的淡水资源总量为 28000 亿立方米，占全球水资源的 6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，名列世界第四位。但是，我国的人均水资源量只有2300 立方米，仅为世界平均水平的 1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。然而，中国又是世界上用水量最多的国家。仅 2002 年，全
2、国淡水取用量达到 5497 亿立方米，大约占世界年取用量的 13%，是美国 1995 年淡水供应量 4700 亿立方米的约 1.2 倍。目前全世界的淡水资源仅占其总水量的 2. 5%，其中 70%以上被冻结在南极和北极的冰盖中，加上难以利用的高山冰川和永冻积雪，有 86%的淡水资源难以利用。人类真正能够利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，仅占地球总水量的 0.26%.目前，全世界有 1 /6 的人口、约 10 亿多人缺水。专家估计，到 2025 年世界缺水人口将超过 25 亿。印染污水有机物含量高、可生化性差、成分复杂、色度大、水质变化大，是公认较难处理的工业污水。我国是印染大国，印染
3、污水日排量占工业污水排放总量的 35-40%。因此中水回用将是我国未来发展的重中之重。日本、美国、以色列等的中水会用技术相对较成熟。日本中水回用占处理水量的 46%；美国中水回用占比达 50%以上；以色列中水回用比较出色，污水经处理后 46%用于灌溉，其余 33%和 20%分别回灌与地下或排入江河。目前我国内对于纺织印染污水的回用不到 20%，远不能达到中华人民共和国水污染防治法 、 中华人民共和国环境保护法 、 中华人民共和国清洁生产促进法 、 中华人民共和国循环经济法 、 印染行业清洁生产评价指标体系 、 棉印染清洁生产评价指标体系等法律、法规的 80%以上回用的要求。这是由于1：中水回用
4、是在对印染污水处理达标的基础上进行的，而实际运行中很难达到回用标准，尤其在盐度和硬度方面。2：近年来列用过滤技术（超滤、纳滤、反渗透）虽可以达到回用，但其运行费用昂贵，且滤膜更换频繁更使费用增加不少。3：中水回用系统前期投入较多收益时间较长。很多地区私自开采地下水使用成本低而不愿意中水回用。4：排放守法成本高而违法成本低，因此很多未处理偷排或未达标直接排放。近年来由于政府及全社会的普遍重视，各地政府及环保部门监管力度逐步加大，对于散、乱、差等监管不利的企业要求集中统一进工业园区。集中供气、集中供水、集中污水处理。使得企业用水、排水费用的增加不少。例如浙江、福建的用水和排水当达到一定的标准时收费
5、在 9-16 元不等，汕头地区也将逐步统一在 2019 年前全部进园区。这将逼迫企业从自身的利益考量的对中水回用的重视。加上部分企业在之前申报排污量时均偏向于量小，或由于企业自身发展排放水量早已超过排污许可证的量。列入 2017 年普宁地区环保执法部门按照各企业的排污许可证监管，使得许多企业停产限产，严重影响了企业的正常经营。印染中水回用势在必行。二：印染污水中水回用标准印染污水经深度处理后主要用于工业水的冷却用水、洗涤用水、工艺与产品用水、厂区绿化用水、厂区路面冲洗用水、厕所冲洗用水等。表2-1 洗涤、纺织、印染行业应执行纺织染整工业回用水水质标准指 标 PH CODcr SS 透明度cm
6、色度 铁 锰 硬度us/cm 电导率6-9 50 30 30 25 0.3 0.2 450 2500备注：1：硬度小于150mg/L 可全部用于生产:。2：硬度在150-325mg/L之间，大部分可用于生产。皂洗和碱液用水硬度最高为150mg/L.3：但溶解性染料用使用小于或等于17.5mg/L的软水。4: 电导率小于30us/cm可用于全部生产。电导率在30-250us/cm之间，可用于漂洗等生产。表2-2 印染污水不同回用方式水质指标要求 单位mg/L项目 排放标准 冷却 洗涤水 锅炉补给水 冲厕 洗车水 绿化 灌溉水 消防 道路水PH 69 69 6.58.5 69 69 69CODcr
7、 80 / 60 / / /BOD5 20 30 10 10 20 15色度 50 30 30 30 30 30三、 印染污水中水回用方法印染污水中水回用处理方法主要有物理法、化学法、生物法及其组合方法。对于印染污水的中水回用技术而言重点是对 COD、色度、盐度、 SS 的去除。印染污水经过二级处理后可生化性不高，单纯的好氧生物降解有一定的难度，因此需要在好氧之前加水解酸化。另外单纯的生物降解对水质的硬度及电导率降解有限。因此还需要考虑离子交换。工艺流程：水解酸化NBAF- 离子交换车间用水。表 3-1 印染污水中水回用方法基本方法 基本原理 单元技术物理法 物理或机械分离过程 过滤、沉淀、离
8、心、气浮、吸附等化学法 加入化学物质与污水中有害物质发生化学反应的转化过程中和、氧化、还原、分解、混凝、化学沉淀、汽提、吹脱、吸附、萃取、离子交换、电解、电渗析、反渗透等生物法 微生物在污水中对有机物进行氧化、分解的新陈代谢过程生物滤池、生物转盘、氧化塘、厌氧消化、人工湿地等3.1：物理处理法物理处理方法的原理是利用物理作用，分离污水中不溶性的悬浮状态（包括油膜和油珠）的污染物质。将废水中悬浮物、胶体物和油类等污染物分离出来，从而使废水得到初步净化，在其物理过程中不改变污染物的化学物质。以热交换原理为基础的处理法也属于物理处理法。常用的物理处理法有调节法、格栅、筛网、砂滤、碳滤、过滤、沉淀、气
9、浮、重力分离、离心分离和蒸发、结晶等。格栅、筛网、砂滤等方法用于截留各类漂浮物、悬浮物；沉淀、气浮等方法用于分离比重雨水不同的各类污染物质；离心法用于分离各类悬浮物。物理法主要用于改善水质和预处理，去除悬浮物及胶体物质。其优点在于工艺简单，费用低廉。但处理效果较差，一般只作为预处理和初级处理。近年来发展起来的膜分离技术，包括反渗透（RO） 、纳滤（NF ） 、超滤（UF） 、以及唯恐过滤（MF ）技术，却具有处理效率高和处理效果好的特点，可用于谁的深度处理。虽然许多发达国家包括我国在内的一些发展中国家也在大力发展膜分离技术，但膜的制造成本限值了这一技术的广泛应用。3.2：化学处理法化学处理方法
10、的原理是利用化学反应和传质作用，分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质。常用的化学处理法有化学沉淀法、中和法、混凝法、氧化还原法、萃取法、吹脱法、汽提法、吸附法、电解法、离子交换法、活性炭法和电渗析法。化学沉淀法是是向污水中投机各类混凝剂，使之与水中的污染物其化学反应，生产不溶于水货难溶于水的化合物，析出沉淀，使污水得到净化；中和法是利用中和过程处理酸性或碱性污水氧化法是利用液氯、臭氧等强氧化剂氧化分解污水中污染物；电解法是利用电解原理，在阴阳极上分别发生氧化和还原反应，使污水得到净化。化学处理法可以去除悬浮物、胶体物质、色度、溶解性物质、金属离子及其他污染离子。优点是
11、能达到二级甚至三级处理标准。缺点是费用高。3.3：生物处理法生物处理法是利用自然界中存在的各种微生物的代谢作用，将污水中的有机物分解和向无机物转化使污水得到净化。生物处理法是污水处理中应用最广泛且有效的方法。它包括好氧处理和厌氧处理两大类。好氧处理包括活性污泥法和好氧生物膜法。厌氧处理包括消化水解法和厌氧生物膜法等。好氧三级生化中水回用新隔离型曝气生物滤池法（NBAF）生物技术A:定义微生物细胞几乎能在水环境中任何适宜的载体表面牢固的附着，并在其上生长和繁殖，由细胞内向细胞外延伸的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构，便被称之生物膜。B:好氧生物膜法的原理污水长期与填料接触，就会在其表面
12、形成生物膜，并逐渐成熟。固定生物膜法中，微生物附着在载体表面生长而形成膜状，当污水流经载体表面和生物膜接触的过程中，污水中的有机污染物被微生物吸附、稳定、最终转化为 H2O、CO 2、NH 3和微生物细胞物质，污水得到净化。C:生物膜的特点生物膜中的微生物不像活性污泥那样承受较强的搅拌冲击，易于生长繁殖。生物膜是由细菌（好氧、兼性、厌氧） 、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及一些肉眼可见的蠕虫、昆虫和幼虫等组成。微生物量多，处理能力大，净化功能显著提高。由于微生物附着生长并使生物膜具有较低的含水率，单位反应器内的生物量可高达活性污泥法的 5-20 倍，因而生物膜反应器具有较高的处理能力。生物膜
13、法都分段处理，在每段都自然形成自己独特优势的生物圈，这种现象对有机污染物是相当有利的。生物膜法对于进水 BOD 在 50mg/L 以下的水能很好的处理成 5-10mg/L.而活性污泥对于低于 60mg/L 的没有办法处理。D：优越性如今国内大部分使用活性污泥法，净水后均产生大量的污泥，这些污泥含有高浓度的有机物，极难处置，形成二次污染的污染源。污泥的产生是传统污水处理技术难以突破的瓶颈。由于人工曝气量大，微生物膜在完成使命死亡后自身发生氧化，因此本技术的最大特点是净化污水时几乎不产生有机污泥，这正是传统净化技术的致命软肋。（1）NBAF 曝气生物滤池是一种新型的隔离型的高负荷浸没式固定生物膜三
14、相反应器，它集中了现有污水生化处理两类方法：活性污泥法和生物膜法各自优点，并将生化反应和物理过滤（即生物降解去除 BOD 和固液分离去除 SS）两种处理过程合并在同一个反应器中完成。NBAF 按照水流方向分上向流和下向流，下向流曝气生物滤池在进水的同时，采用水汽逆向的工艺路线，使介质表面形成生物膜，污水流过滤床时，污染物首先被过滤和吸附，然后同化、代谢、降解。所以 NBAF 曝气生物滤池可以在降解有机物的同时，具有生物絮凝和吸附过滤的作用。而且由于生物膜附着在生物巢滤料上，活性很高，生物膜不受泥龄限值，对于污染物的降解十分有利。随着处理过程的进行，在滤料缝隙之间的悬浮活性污泥形成了污泥滤层，在
15、氧化降解污水中有机物的同时，起到了进一步吸附过滤作用，从而能使有机物及悬浮物均能得到比较彻底的清除。（2）在反应器的上部异样菌为优势菌种，碳污染物主要在这里被去除，而在反应器下部，自养菌如硝化菌占优势，氨氮被硝化。在生物膜内部以及部分马鞍球型生物巢填料缝隙之间，蓄积大量活性污泥的兼性微生物，因此在 NBAF 中可发生碳污染物的去除，同时硝化和反硝化的的功能。（3）NBAF 特殊的专利性马鞍球型生物巢填料为微生物提供了最佳的生产环境，因此生物量大、浓度高，使其容积负荷增大，不仅减少了池的容积和占地（容积仅为活性污泥法的1/3-1/5）,而停留时间缩短至 4-8 小时。基建投资省 20-30%。（
16、4）填料固定床中的马鞍球型生物巢填料具有巨大的比表面积，其上生长着各种碳化菌组成的高活性生物膜，具有氧化降解和吸附过滤水中污染物的功能（可去除污水中的有机物COD、 BOD、SS、NH3-N、P 等） ，且一般不设置二沉池。（5）气水相对运动，气泡接触面积增大，氧的利用率提高 15%-20%，增加气水与生物膜接触面积，从而提高处理效果，降低运行费用。（6）硝化效率高，脱氮效果好，这是常规二级处理达不到的。（7）高质量的出水达到砂滤三级处理水质，不但可以满足环保排放标准，而且可达到中水回用标准。NBAF 对低浓度的有机废水也有很好的处理效果，如洗澡水。（8）马鞍球型专利生物巢填料使用寿命 20
17、年以上，无需更换。（9）由于 NBAF 没有污泥龄限值，长期运行将产生微生物内源消化，因此几乎没有污泥产生。表 3-2 NBAF 与传统处理工艺设计参数比较表序号 工艺类型 容积负荷（kgBOD 5/m3.d）水力停留时间 （h）备注1 常规活性污泥法 0.3-0.8 4-8 需设二沉池2 完全混合活性污泥法 0.6-0.8 3-6 需设二沉池3 滴滤池 0.1-0.4 / 需设二沉池4 NBAF 隔离型曝气生物滤池 2-4.5 1-2 不需设二沉池5 延时曝气法 0.15-0.25 16-30 需设二沉池6 氧化沟 0.1-0.2 20 需设二沉池从以上数据对比可知，NBAF 工艺不仅在生化反应单元上有机负荷高、水力停留时间短，因而反应器体积小，占地面积少，同时不需要单独设置二次沉淀池，其基建投资省的优势十分明显，这是其它任一处理工艺无法企及的E.好氧、厌氧、兼氧生物膜一体化技术为了保持生物膜好氧菌的活性，向生物膜提供氧气创造好氧条件，本技术采用曝气强制通风供氧。好氧层的厚度和污水的流量和浓度相关联微生物的生长繁殖使生物膜厚度增大，营养物和氧的传递阻力加大，使生物膜深处的营养物和氧供应不足，促使微生物内源代谢产生厌氧层。中间部分形成兼氧层。好氧、厌氧、兼氧一体化，在亲水的表层形成的好氧层吸收、氧化、分解水中的有机物。好氧、厌氧和兼氧同时形成了硝化和反硝化。因此具有脱氮的功能。
