1、毕业论文 开题报告 环境工程 物化 +生化工艺处理印染废水的效果研究 一、 选题的背景、意义 印染废水是指印染加工过程中各工序所排放的废水混合而成的混合废水。主要包括：预处理阶段 (如烧毛、退浆、煮练、漂白、丝光 )排放的退浆、煮练、漂白、丝光废水；染色阶段排放的染色废水；印花阶段排放的印花废水和皂洗废水；整理阶段排放的整理废水。 印染废水水质随原材料、生产品种、生产工艺、管理水平的不同而有所差异，导致各个印染工序排放后汇总的废水组分非常复杂。随着染料工业的飞速发展和后整理技术的进步，新型助剂、染料、整理剂等在印染行业 中被大量使用，难降解有毒有机成分的含量也越来越多，有些甚至是致癌、致突变、
2、致畸变的有机物，对环境尤其是水环境的威胁和危害越来越大。总体而言，印染废水的特点是成分复杂、有机物含量高、色度深化学需氧量 (COD)高，而生化需氧量 (BODs)相对较低，可生化性差，排放量大。 印染废水处理的目的就是为了除去废水中的各种有害物质，防止环境污染，使水能够重新利用！所以说印染废水处理大意义：水是一种易受污染而可以再生的自然资源。随着人口的不断增长和经济发展，加之水污染的日益严重，可利用的水资源数量日益短缺，造成水危机。根 据水工业的观点，给水和排水分别是人类向自然界取用和归还可再生资源 “水 ”的两个程序，为了使这个循环能够持续地为人类服务，水在使用后回归自然界前，必须进行废水
3、的再生处理，使水质达到自然界自净能力的承受水平，恢复其作为自然资源的属性。对可持续发展战略的实施有着极为现实的意义。 水资源是不可再生资源，我们不仅要节约用水，保护自然生态环境，坚持可持续发展，并且要处理好废水，不能让废水污染了健康自然绿色的生态环境，把坚持科学发展观应用到实际环境保护中，给人类营造一个健康绿色的生态圈。 二、 相关研究的最新成果及动态 2.1 印染废水处理的物理法 -吸附法 在物理处理法中应用最多的是吸附法，这种方法是将活性炭、粘土等多孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或让废水通过由其颗粒状物组成的滤床，使废水中的污染物质被吸附在多孔物质表面上或被过滤除去。目前，国外主要采用活性
4、炭吸附法 (多半用于三级处理 )，该法对去除水中溶解性有机物非常有效，但它不能去除水中的胶体和疏水性染料，并且它只对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能。 Saito T.等人的研究表明，活性炭的吸附率、 BOD 去除率、 COD 去除率分别达 93%、 92%和 63%，活性炭吸附能力可达到 500mgCOD/g 炭，污水如先曝气，则会加快吸附速率。但若废水 BOD5 200mg /L，则采用这种方法是不经济的。 吸附处理使用的吸附剂多种多样，工程中需考虑吸附剂对染料的选择性，应根据废水水质来选择吸附剂。研究表明，在 pH 12 的印染废水中，用硅聚物 (甲
5、基氧 )作吸附剂，阴离子染料去除率可达 95% 100%。 高岭土也是一种吸附剂，研究表明经长链有机阳离子处理，高岭土能有效地吸附废水中的黄色直接染料。此外，国内也应用活性硅藻土和煤渣处理传统印染工艺废水，费用较低，脱 色效果较好，其缺点是泥渣产生量大，且进一步处理难度大。 2.2 印染废水的化学处理法 2.2.1 混凝法 主要有混凝沉淀法和混凝气浮法，所采用的混凝剂多半以铝盐或铁盐为主，其中以碱式氯化铝 (PAC)的架桥吸附性能较好，而以硫酸亚铁的价格为最低。近年来，国外采用高分子混凝剂者日益增加，且有取代无机混凝剂之势，但在国内因价格原因，使用高分子混凝剂者还不多见。据报道，弱阴离子性高分
6、子混凝剂使用范围最广，若与硫酸铝合用，则可发挥更好的效果。混凝法的主要优点是工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积少、对疏水 性染料脱色效率很高；缺点是运行费用较高、泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料处理效果差。 2.2.2 氧化法 臭氧氧化法在国外应用较多， Zima S.V.等人总结出了印染废水臭氧脱色的数学模式。研究表明，臭氧用量为 0.886gO3/g 染料时，淡褐色染料废水脱色率达 80%；研究还发现，连续运转所需臭氧量高于间歇运行所需臭氧量，而反应器内安装隔板，可减少臭氧用量16.7% 。因此，利用臭氧氧化脱色，宜设计成间歇运行的反应器，并可考虑在其中安装隔板。 臭氧氧化法
7、对多数染料能获得良好的脱色效果，但对硫化、还原、涂 料等不溶于水的染料脱色效果较差。从国内外运行经验和结果看，该法脱色效果好，但耗电多，大规模推广应用有一定困难。光氧化法处理印染废水脱色效率较高，但设备投资和电耗还有待进一步降低。 2.2.3 电解法 电解对处理含酸性染料的印染废水有较好的处理效果，脱色率为 50% 70%，但对颜色深、 CODCr 高的废水处理效果较差。对染料的电化学性能研究表明，各类染料在电解处理时其 CODCr去除率的大小顺序为：硫化染料、还原染料酸性染料、活性染料中性染料、直接染料阳离子染料。目前这种方法正在推广应用。 2.3 印染 废水的生物处理法 70 年代以来，国
8、内对印染废水以生物处理为主，占 80%以上，尤以好氧生物处理法占绝大多数。从现有情况看，我国印染废水生物处理法中以表面加速曝气和接触氧化法占多数。此外，鼓风曝气活性污泥法、射流曝气活性污泥法、生物转盘等也有应用，生物流化床尚处于试验性应用阶段。但由于生物对色度去除率不高，一般在 50%左右，所以当出水色度要求较高时，需辅以物理或化学处理。 好氧生物处理对 BOD 去除效果明显，一般可达 80%左右，但色度和 COD 去除率不高，尤其如 PVA 等化学浆料、表面活性剂、溶剂及匹布 碱减量技术的广泛应用，不但使印染废水的 COD 达到 2000 3000mg/L，而且 BOD/COD 也由原来的
9、0.4 0.5 下降到 0.2 以下，单纯的好氧生物处理难度越来越大，出水难以达标；此外，好氧法的高运行费用及剩余污泥处理或处置问题历来是废水处理领域没有解决好的一个难题。据资料报道，一般污泥处理或处置费用占整个污水厂费用的 50% 70%(国外 )，在国内也占 40%左右。由于上述原因，印染废水的厌氧生物处理技术开始受到人们的重视，探求高效、低耗、投资省的印染废水处理新技术已日显重要。 厌氧的主要处理构筑物是厌氧 罐， Fukunaga N.等人对传统消化罐作了改造，在罐内装填固定微生物，主要是专性产碱杆菌属。染料中的偶氮基因、三苯甲烷基因以及单氮基因聚合物，都能通过厌氧分解，通常在中温条件
10、下进行 (37 )，水力停留时间 6h，主要含甲基红染料的污水颜色能完全去除。有研究表明厌氧处理丝绸印染废水，在 HRT 1.0 1.1d， COD 去除率 74% 82%，脱色率分别为：黑色 51%、紫红色 94%、玫瑰红 96%、茄紫 30%、大红 55%。用 UASB 和管道厌氧消化器直接处理高浓度染料废水的中长期运行结果表明，废水中的色度和 COD 去除率分别稳定在 80%和 90%以上。 为了探求高效、低耗、低投资的印染废水处理新技术，近年来在厌氧法与好氧法的结合方面进行了大量的试验研究，获得了很大的成功。此时与好氧法结合的厌氧处理已不是传统的厌氧消化，它的水力停留时间 (HRT)一
11、般为 3 5h，只发生水解和酸化作用。这一工艺流程的提出主要是针对印染废水中可生化性很差的一些高分子物质，期望它们在厌氧段发生水解、酸化，变成较小的分子，从而改善废水的可生化性，为好氧处理创造条件。采用这一流程，较好地解决了 PVA、染料的处理问题。这一流程的另一大特点是，好氧段所 产生的剩余污泥全部回流到厌氧段，厌氧段有较长的固体停留时间 (SRT)，有利于污泥厌氧消化，从而显著降低了整个系统的剩余活性污泥量。因此，厌氧 好氧系统中的厌氧段具有双重的作用：一是对废水进行预处理，改善其可生化性能，吸附、降解一部分有机物；二是对系统的剩余污泥进行消化。 采用这一流程，目前主要开发了两种工艺：厌氧
12、 好氧 生物炭接触工艺；厌氧 好氧生物转盘工艺。两种工艺在设备和工艺上各有特点。 2.3.1 主要设计参数如下：调节池： HRT 8 10h；厌氧池： HRT 3 5h；好氧池： HRT 6 8h ；生物炭池： HRT 1 2h。 试验和实际应用表明，厌氧 -好氧 -生物炭流程在上述运转参数下，对于 CODCr为 8001000mg/L 的印染废水，处理效果完全可以达到国家排放标准，再稍加进一步处理还可回用，系统的污泥趋于自身平衡。目前已有多家生产厂采用该流程，运转时间最长的达 5 年以上，处理效果稳定，而且从未外排污泥，也没发现厌氧池内污泥过度增长。 2.3.2 厌氧 -好氧生物转盘 将厌氧
13、生物转盘与好氧生物转盘串联起来，用于印染废水处理，也取得了好的效果。该工艺中厌氧、好氧各有污泥分 离与回流装置，整个系统的剩余污泥全部回流到厌氧生物转盘。一是为了提高生物量，因而也缩短总的水力停留时间，二是为了将多余的活性污泥消化在系统内部。该工艺流程也是兼备固着生长和悬浮生长的特点。还可通过向转盘投加絮凝剂进一步提高 COD 去除率和脱色率。该流程对 COD 色度等的去除率均达到 70%以上。适当投加微量絮凝剂，测得 CODCr、色度的去除率可提高 15% 20%。进一步提高厌氧池中的悬浮污泥浓度也可以提高脱色率和 COD 去除率。但该工艺中转盘的金属构件有腐蚀现象，需进一步研究解决。 三、
14、 课题的研究内容及拟采取的研究方法 （技术路线）、难点 处理难点 ： 由于染料生产品种多，并朝着抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向发展，从而使染料废水处理难度加大。染料废水处理难点：一是 COD 高，而 BOD/COD 值小，可生化性差；二是色度高，而成分复杂。三是水质水量不稳定，排放具有间歇性。印染废水的处理目标一般是 COD 的去除与脱色，但脱色问题难度更大。 研究方法： 利用物化 +生物处理方法，采用 絮凝、铁炭微电解 ， 利用其中的电子转移氧化一些微生物不易降解的有机物，提高废水的可生化性，最后再经传统活性污泥法处理废水。 四、论文详细工作进度和安排 2011.01.22-2011.2.2
15、5 完成外文翻译、文献综述和开题报告等工作 ； 2011.2.26-2011.3.1 编写 实验 方案，做好 实验 前期准备工作； 2011.3.2-2011.5.1 完成 实验研究 、 数据处理和结果分析 ； 2011.5.1-2011.5.14 毕业 论文初稿 撰写、修改及定稿 ，评阅 五、主要参考文献 1 沈耀良 ,王宝贞废水生物处理新技术理论与应用 M北京：中国环境科学出版社 ,1999 2周培国 ,傅大放微电解工艺研究进展 J环境污染防治技术设备 ,2o01,2(4)： 18-24 3 张亚静 ,应金英铁碳内电解法处理印染废水 J环境污染与防治 ,2000,22(5)： 33-36
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