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水污染化学处理方法范文1
众所周知，化学品对环境的污染非常严重，印染行业的废水排放占到了纺织行业废水排放的 80% 以上，其污染即来源于在染整过程各工序中未使用完的染化料。不同工艺、不同工序所用到的染化料各不相同，它们所含杂质不同，理化特性差异大。这就导致了印染废水将是一个庞大的污水体系，无法用单一的方法开展污水治理工作，必须分门别类，针对不同工厂、不同批次、不同纤维类别产品的废水排放去设计治污措施。如此一来，就需要大量的专门从事印染废水治理的企业和人员，这便造就了印染废水治理产业。
近年来，我国印染布产能不断增长，虽然环保节水的染整设备不断被应用到生产中，但废水排放量却在持续增长。为此，《纺织导报》记者对印染废水进行了深入调研，虽未深入到各个细分环节，但足以展现印染废水排放情况及其治理技术的发展现状。
Printing and dyeing process is an important sector of the textile industry chain that adds value to fabrics and garments. As the increase of the demand for functional properties, more and more chemicals have been used on fabrics, and pollution was caused by a great deal of dyes and auxiliary agents remained in production process. There is a huge difference in physical and chemical properties between those chemicals, so it is necessary to treat wastewater with different methods.
Today, the concept of environmentally friendly production has gradually been taking root in our society, so the work of dyeing wastewater treatment is admits of no delay. More and more enterprises throw themselves into the industry of wastewater treatment. How is the operation of this special industry? What are the characteristics of this industry? Let us pay attention to this feature article: Wastewater of Dyeing and Its Treatment Technology.
1我国淡水资源及用水情况
1.1全国水资源情况
据统计，我国淡水总资源量位居世界第 6 位，但是人均淡水资源占有量却只是世界平均水平的 1/4，居世界第 121 位，是世界 13 个严重缺水国家之一。
由表 1 可见，我国水资源总量呈总体平衡状态，从2004年开始稳步回升，至2008年达到平均水平附近，主要原因在于我国环保力度的加大，为淡水资源的回升作出了贡献。而人均水资源情况则呈现出稳中略降的趋势，主要是近几年我国经济增长快，工业用水较多所致。
1.2工业用水和工业废水排放情况
由表 2 可见，全国工业用水量和在用水总量中的占比都处于上升趋势，说明我国工业发展处于增速状态，用水需求持续走高。而万元GDP用水量和万元工业增加值都在下降，则反应了工业行业节能减排工作的有效推进。
由表 3 的各项数据表明，工业废水处理的需求在不断增强，尽管如此，工业废水的总量依旧处于上升趋势，环保形势严峻，废水处理市场空间巨大。
1.3纺织行业废水排放情况
在过去近 10 年的实践中，纺织行业废水排放几乎翻番，纺织服装鞋帽制造业的废水排放呈加速上升趋势（表 4），这都说明纺织废水处理需求发展速度非常快，空间巨大。
2印染废水排放、分类及相关要求
印染是纺织产业链中的重要环节，是提升终端纺织品附加值的必须步骤。据统计，我国是全球印染布产能大国，其产量占据全球印染布产量的 40% 左右，印染布加工能力从2000年的 57.3%，提高到2009年的 95.13%。
2.1印染布产能及废水排放情况
印染废水是纺织工业废水的主体，数量占到了纺织工业废水排放的 80% 以上。据统计，2009年我国印染布产能达到 540 亿m，按照每生产 100 m印染布，平均产生约 4.5 t 废水计算，2009年我国产生 约 24.3 亿t印染废水。印染产能的持续增长，在一定程度上带来废水排放量的增加，废水治理刻不容缓。
2.2印染废水的分类
印染废水的污染物大部分为有机物，并随采用的纤维种类和加工工艺的不同而异。主要有以下特点：第一，污染物成分差异性很大，很难归类求同；第二，主要污染指标COD高，BOD和COD的比值一般在 0.25 左右，可生化性较差；第三，色度高，混合水中色母分子离子微粒大小重量各异性大，较难脱色。所以，处理印染废水，首先要对其进行分类，否则难以达到预期目的。
一般而言，对于同类纤维在同一工序进行的处理工艺，所用到的化学品基本相同。所以印染废水大都按照工序进行初步划分，主要为 8 类。
（1）退浆废水
退浆是用化学药剂将织物上所带的浆料退除（被水解或酶分解为水溶性分解物），同时也除掉纤维本身的部分杂质。退浆废水是有机废水，呈淡黄色，含有浆料分解物、纤维屑、酶等，废水呈碱性，pH值为 12 左右，COD和BOD含量约占印染废水的 45% 左右。
（2）煮练废水
煮练是用烧碱和表面活性剂等的水溶液，在高温（120 ℃）和碱性（pH值为 10 ～ 13）条件下，对棉织物进行煮练，去除纤维所含的油脂、蜡质、果胶等杂质。煮练废水水量大，水温高，呈深褐色和强碱性（含碱浓度约为 0.3%）。煮练废水中含有纤维素、果酸、蜡质、油脂、碱、表面活性剂、含氮化合物等物质，其BOD和COD值较高（每升达数千毫克），污染物浓度高。
（3）漂白废水
漂白工艺一般是用NaClO、H2O2、NaClO2等氧化剂去除纤维表面和内部的杂质。漂白废水的特点是水量大，偏碱性，但是浓度不高，污染程度较轻，BOD和COD均较低，属较清洁废水，可经简单处理后直接排放，甚或回收后循环使用。
（4）丝光废水
丝光是将织物在NaOH浓溶液在进行溶液处理，以提高纤维的张力强度，增加纤维的表面光泽，降低织物的潜在收缩率和提高对染料的亲和力。丝光废水碱性较强（含NaOH 3% ～ 5% 左右），多数印染厂通过蒸发浓缩回收NaOH，所以丝光废水一般很少排出，经过工艺多次重复使用最终排出的废水仍呈强碱性，BOD、COD和SS值均 较高。
（5) 染色废水
由于不同的纤维原料和产品需要使用不同的染料、助剂和染色方法，加上各种染料的上色率不同，染液和浓度不同，使染色废水水质变化很大。染色废水一般呈强碱性，水量较大，水质中含浆料、染料、助剂、表面活性剂等，废水色度可高达几千倍，COD较BOD高得多，COD一般为 300 ～ 700 mg/L，BOD/COD一般小于 0.2，可生化性较差。
（6）印花废水
印花废水主要来自于配色调浆、印花滚筒、印花筛网的冲洗废水，以及印花后处理时的皂洗、水洗废水。印花废水量较大，污染物浓度较高，当印花滚筒镀筒时使用重铬酸钾，滚筒剥铬时有CrO3产生，含铬的废水毒剂要单独处理。
（7）整理废水
整理废水水量较小，其中含有纤维屑、树脂、油剂、浆料、表面活性剂、甲醛等。由于整理废水数量少，对全厂混合废水的水质水量影响也小。但由于浓度较高，且含有的杂质较为复杂，所以需经过处理后才能排放。
（8）碱减量废水
碱减量废水由涤纶仿真丝碱减量工序产生，主要含涤纶水解物对苯二甲酸、乙二醇等，其中对苯二甲酸含量高达75%。碱减量废水不仅pH值高（一般 ＞ 12），而且有机物浓度高，COD可高达 9 万mg/L，高分子有机物及部分染料很难被生物降解，此种废水属高浓度难降解有机废水。
2.3印染企业废水排放的系统分析
所谓系统分析，是指对每种纺织工艺中，不同纺织品生产过程中所涉及设备的耗水量、废水中的载荷等因素都要充分考虑，并且需要对每种工艺中新水的质量，以及废水的特征，诸如颜色、COD、传导性、pH值和硬度等进行量化。只有通过精确的系统分析，才能为废水治理提供准确、翔实的第一手资料。图 1 和表 5 是某染色车间系统分析的数据举例。
2.4印染废水治理要求
根据《印染行业准入条件》（2010版）中的规定，新建或扩建的印染企业都需要满足以下要求：
（1）新建或改扩建印染项目必须符合国家产业规划和产业政策，符合本地区生态环境规划和土地利用总体规划要求；
（2）水源相对充足地区新建印染项目，必须在工业园区内集中建设，实行集中供热和污染物的集中处理；
（3）印染废水原则上应自行处理或接入集中工业废水处理设施，不得接入城镇污水处理系统；
（4）现有印染企业要具备废水、固体废弃物处理条件；
（5）实行生产排水清浊分流、分质处理、分质回用，水重复利用率要达到 35% 以上。
《印染行业准入条件》（2010版）的量化要求见表 6。
3印染废水治理规范、现状及相关技术
3.1印染废水的排放方式与处理原则
借鉴国外的经验，印染废水的排放方式主要有集中排放和单独排放两种。
集中排放主要被产业集中区域所采用，例如意大利、日本等国对印染废水进行初步处理后，与城市污水混合一并进入污水处理厂。这样的方法有利于处于产业集群中的中小企业。
单独排放主要是针对那些不在产业集中区域内的企业所采取的单厂排放方法，例如德国企业大都采用这样的方法。但是，这样的排放方法对单个企业的资金和技术要求较高。
印染废水中的污染物主要是各类有机物，都是属于精细化工类产品。借鉴精细化工中，废水含量主要是不溶性固体和可溶性固体的处理方法，印染废水的处理原则主要是以下两大类：
（1）利用分离、离心、沉降等方法进行固液分离，除去不溶性物质；
（2）利用各类物化法、化学法、生物法处理可溶性固体，使其降解为气体、水和污泥。
3.2我国涉及印染废水治理相关法律、法规、规范及
标准
目前，国家环境保护部、国家工业和信息化部和中国纺织工业协会都在积极更新或制定有关印染废水的取用水、排放、治理、回用水等方面的标准和规范。
（1）目前已并正在使用的相关标准与规范
① HJ 471 ― 2009《纺织染整工业废水治理工程技术规范》；
② HJ/T 185 ― 2006《清洁生产标准 纺织业（棉印染）》；
③ 《印染行业准入条件（2010年修订版）》（2010年6月10日起正式实施）；
④ GB 50426 ― 2007《印染工厂设计规范》；
⑤ FZ/T 01002 ― 2010《印染企业综合能耗计算办法及基本定额》；
⑥ FZ/T 01104 ― 2010《机织印染产品取水计算办法及单耗基本定额》；
⑦ FZ/T 01105 ― 2010《针织印染产品取水计算办法及单耗基本定额》。
（2）正在更新中尚未的相关标准
① GB/T 18916.4《取水定额 第4部分：纺织染整产品》（替代GB/T 18916.4 ― 2002）；
② GB 4287《纺织染整工业水污染物排放标准》（征求意见稿，替代GB 4287 ― 1992）。
（3）正在制定中尚未的相关标准
《纺织染整工业回用水水质标准》（征求意见稿）。
3.3当前印染废水回用与处理所面临的技术性问题
（1）印染废水大量回用对生产及污水处理系统会带来一系列问题，主要包括有机污染物的积累和无机盐的积累。有机物的累积会使污水处理系统无法运行，回用率过高，且不进行脱盐处理，也会使得生产和污水处理无法进行。
（2）一般来讲深度处理费用比常规处理高，对于用水量较小的工厂不太合适 , 对于用水量大的工厂就显示出其优势，并能为企业带来经济效益和环境效益。
（3）随着新型化学纤维、仿真丝、印染整理技术的发展，聚乙烯醇、染料、新型助剂等难生物降解有机物大量进入印染废水，使废水的可生化性进一步降低，这些因素也影响到废水的回用。
3.4当前印染废水回用与处理所面临的行业性问题
（1）部分企业环保意识薄弱，废水治理积极性不高；（2）管理机制粗放，随着产能的扩大，而废水治理设备并未随之增加或更新；（3）废水治理研发投入不足，缺少关键技术的支持；（4）全行业的水耗评价标准与体系不健全；（5）环保执法措施单一，执法力度不够。
3.5印染废水回用与处理技术概述
印染废水先经过格栅、筛网、沉砂、调节水量及水质、降温等预处理，以除去悬浮物和可直接沉降的杂质，改善废水水质，确保后期处理的进行。
预处理只是把废水中的悬浮物和浮石渣除去，要达到排放或回用标准，还需要经过一系列的深度处理，进而除去印染废水中的有机物、色素及其他杂质。深度处理的方法主要有：物理化学法、化学法和生物法。
（1）物理化学法
① 吸附法
吸附法是依靠吸附剂的吸附作用来脱除染料分子，处理后出水水质好，无二次污染。常用吸附剂主要是：活性炭吸附剂、矿物吸附剂和粉煤灰吸附剂。
② 膜分离法
膜分离技术利用特殊制造的多孔材料的拦截能力，依靠浓度差、电势差、压力差等作为不同物质分离的动力，通过膜对混合物中各组分选择渗透作用的差异进行分离、提纯的方法。膜分离技术主要有：超滤、纳滤和反渗透。
③ 萃取法
对水溶性好的染料，可采用电泳萃取法采取染料，然后再对溶剂进行再生。而对油溶性好的染料，可采用萃取进行染料回收，再用电泳萃取法进行溶剂再生。在使用萃取法的过程中，萃取液一般都是有机溶剂，其自身往往也会对环境造成污染。
（2）化学法
① 氧化法：化学氧化法是目前使用较多，技术较为成熟的化学处理方法。主要氧化方法有：氯氧化法、臭氧氧化法、光催化氧化法和湿式空气氧化法。
② 电化学法：电化学法是通过外加电场的作用，使被分离物处于特定的反应器内，根据被分离物的电性不同而分离。主要有：电解法、电凝集气浮法和电催化氧化法。
③ 絮凝法：絮凝法是以胶体化学为基础，通过吸附作用进行废水污染物处理的方法。常用的絮凝剂有：无机絮凝剂、有机絮凝剂、生物絮凝剂和复合型絮凝剂。
（3）生物法：生物法是利用微生物酶氧化或还原废水中的化学物质，使其沉淀为污泥。生物法主要有：好氧法、厌氧法、好氧厌氧联合处理法和高效降解菌法。
（4）其他方法：除了以上常用方法外，目前，Fenton试剂法、超声波法、磁分离法等技术也正处于研究或推广初期。
4印染废水治理产业的情况
4.1印染废水治理产业的特点
（1）产业链完善
作为印染布的衍生产业，印染废水处理这一市场份额日益壮大，产业链已逐渐完善，其产业链涵盖废水处理企业、设备生产企业、配件和耗材配套企业、科研院所及高校等技术研究和服务机构等。
（2）资金需求大
目前，我国的印染企业大都集中在东南沿海城市的产业集群地。从事废水污水处理的企业大都以当地政府为主导，当地大企业参与，采取集中排放、集中处理的方式进行。所以，废水处理企业的规模和资金需求都很大。
（3）技术要求高
印染废水处理技术，涉及纺织染化料、环境保护、精细化工、膜科学与技术、机械与自动化、水科学等诸多学科，多学科组合、系统性、交叉性是印染废水处理工程的技术特点。所以，印染废水处理市场的技术准入门槛较高。
（4）运行成本高
在当前排污权限不明确、排污额量化不足、排污份额交易体系尚未完善的前提下。印染废水处理行业依旧无法产生直接的经济效益，对印染企业而言，废水治理只能增加生产成本，而不是产生利润，所以导致在废水治理中投入的资金有限。而从事印染废水治理的企业，由于涉及投资规模大、营业收入有限、耗材和设备投入都需要大量的资金，故其运行成本比较大。
（5）市场前景广阔
环保是今后经济发展的主要方式，环保事业市场化、产业化也是其主流发展方向。随着国家的重视，将会有丰富的资金和足够的政策投入到这一行业，市场制度、产业链条将进一步完善，市场容量将进一步扩大。
4.2印染废水处理产业的市场空间及地域分布
目前尚无公开的印染废水市场的相关统计数据。但是，基于对印染行业服务的职能，其趋势可以从近年来印染布产量的增长和地域分布情况入手对印染废水治理市场进行大致的分析和判断。
（1） 近年来印染布的产量
从图 2 可以看出，全国印染布依然呈现增长趋势。由此可以预测，印染废水的排放量应与印染布产量的增长趋势一致，印染废水治理市场正在不断扩大。
（2） 印染布产能地域分布情况
从印染布产量分布的情况可以推测（表 7），印染废水治理市场主要在浙江，其邻省江苏与福建也占有全国产能 15% 以上的份额。另外，山东与福建也不可忽视。
4.3分类纺织品的产量统计
（1）针织产量统计
2010年1 ― 8月我国针织行业实现工业生产总值（现价）2 862.39 亿元，同比增长 28.22%，增速较上年提高 15.21%。其中，针织服装产量增速从第2季度超过机织服装，截至8月，增速高出机织行业 1.36%；我国针织服装累计产量为 100.53 亿件，较上年同期增长了 18.84%，增速都高于服装及机织服装；前 10 名省市的针织服装产量占全国总量的比重达 93.95%；除江西和上海外，其他省市均呈现两位数的增长速度，其中广东以超过 1/4 的产量占比一直位于榜首；东部地区作为我国针织服装主要产地，累计产值达 89.18 亿元，占全国总产量的比重为 88.72%，较上年同期提高了 22.72%。
（2）棉布及色织布产量统计
中国纺织工业协会统计中心的最新统计数据显示（表 8），2010年1 ― 8月份全国规模以上企业布产量增长稳定，色织布、棉布、棉混纺布、化学纤维布及印染布产量均较上年同期增长显著。其中增幅最大的是色织布（含牛仔布），增幅达 21.67%。
5先进印染污水处理技术介绍及其应用实例
5.1科德染色专用污水回用技术与装备介绍
5.1.1技术难点概况
染色污水的回用是应对当前水资源紧张和环境污染的一大重要举措，是我国印染行业的当务之急。然而在染色污水回用系统中，脱盐成本是一道难以逾越的门坎。一般情况下，用户为了去除回用水中的盐份，只能采用反渗透（RO）脱盐工艺与装备，这样做虽然解决了回用水中的盐份，但反渗透膜系统的运行成本及耗材成本会很高。一旦运行管理失误便会造成很高的膜元件更换成本，因此反渗透膜用作染色污水回用处理，由于高昂的投资成本、运行成本和管理风险等因素使广大用户望而却步。为了能找到较为实用的染色污水回用处理技术，常州科德水处理成套设备有限公司自2004年开始，便开展了回用技术的实践。至2009年，经过 5 年的不懈努力，已初步研制成功了一种抵投入、低能耗，易管理的回用新技术与装备 ――“避盐回用”新技术。
5.1.2 “避盐回用”技术的核心理念
“避盐回用”技术是将染色生产中所产生浓盐污水排入外排管网或设施，经处理达标后排放。而将不带盐或少含盐的清污水进行单独收集之后进行相应的生化、物化等处理，当经处理的回用水水质达到回用要求时回用生产。
5.1.3 “避盐回用”工艺路线
浓盐污水排放流程示意：
处理工艺说明：
（1）调节池容积要大。停留时间 24 h左右。
（2）水解酸化池。该段工艺是脱色的关键，水力停留时间为 18 ～ 24 h，并且水中要有少量的溶解氧以保证该工艺仅为水解酸化，不作厌氧，避免硫化氢气体的产生。
（3）好氧生化池。采用二段法，以便更好地去除水中的化学污染物，而二段好氧生化能使水体进行仿自然生态的处理，使回用出水良好。
（4）臭氧氧化器。要带有臭氧循环收集使用功能，要有延时氧化反应仓，使臭氧得到充分的利用。
（5）KD染色专用污水回用处理系统的特点。处理设施集约化较强，能脱色、去浊度、去除铁锰离子、去除硬度、稳定净化水质等。
5.2科德染色污水回用装备的技术经济分析
（1）科德染色污水回用处理装备的运行处理成本 1.8 ～ 2.3 元/m3，包括前处理污水生化段和整套后级回用的处理运行费用。
（2）在我国各地供工业用的自来水水价 2.7 ～ 4.77 元/m3，个别地区的供工业用自来水已涨至 6 元/m3以上。
（3）在我国各地工业园区污水处理排放费 2.8 ～ 5.8 元/m3，个别地区的污水处理排放费已达 7 ～ 8 元/m3。
（4）常染厂的进水加排水成本（不含进水软化成本和排放预处理成本）6 ～ 9 元/m3。
通过以上对比分析，如采用科德染色污水回用水处理装备则可节省水费为：染厂最低水成本减科德回用水成本 6 元/m3减去 1.8 元/m3约为 4.2 元/m3左右。如每天生产用水量为 5 000 t的中型印染厂，按以上方式计算，每天可节省水费 2 万元以上，每年可节省水费 600 万元以上。
5.3应用实例
5.3.1江苏常熟某天鹅绒印染企业
回用原因：该用户实际产能需用水、排水为 4 000 m3/d，实施节能减排后只能排 2 000 m3/d，回用量为 2 000 m3/d。
回用工艺：KD“避盐回用”新技术加短流程快速氧化处理技术。
回用成本：1.1 元/m3。
用户实用水水价：自来水 2.7 元/m3，污水排放处理费 3.5 元/m3。进出二项相加合计水费为 6.2 元/m3。经回用后每吨可节水费 5.1 元/m3。每年回用可节省约水费 300 万元以上，另外，使一半面临关停的产能得到了正常运行，增加了企业效益。
5.3.2江苏常州某筒染企业
回用原因：由于节能减排的原因，该用户有 2 500 m3/d的污水无法外排，产能一半停运，在此前提下实施回用。回用量 2 500 m3/d。
回用工艺：采用“避盐回用”工艺。水解生化 好氧生化 化学氧化 KD染色专用污水回用装备 回用水池 供生产。
每吨回用水处理成本 2.1 元/m3。用户实际用水成本：自来水为 4.77 元/m3，污水排放处理费 5.8 元/m3，二项合计成本 10.57 元/m3。经回用后每吨可节省水费：用户实际进出水费 － 每吨回用处理费 ＝ 回用利润（10.57 － 2.1 ＝ 8.47元/m3）。用户回用后每天节省水费 21 175 元/d，用户实施染色污水回用项目之后每年节省水费 635 万元/a（以每年开工 300 天计）。
工程情况：2010年3月18日开工，至本年6月底投运，8月份全部正常，9月份通过验收。
5.4小结
科德KD染色污水“避盐回用”技术以其独特的分流择水理念，在染色生产中从源头出发开展避盐去污处理，解决了常规综合排放回用时处理的脱盐难题，并且体现出该技术与装备的低耗能和高效益，符合国家当前节能减排、低碳经济的产业政策，值得在当前染色行业中推广和使用。
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