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1、印染厂前处理工序废水回用研究 河北科技大学 硕士学位论文 印染厂前处理工序废水回用的研究 姓名：常广悦 申请学位级别：硕士 专业：化学工艺 指导教师：于奕峰 20090601 摘要 摘 要 印染厂前处理工序包括：退浆、煮练、漂白等。前处理水占印染废水总水量的 三分之二以上，是处理印染废水的关键所在。值得一提的是退浆废水约占印染废水 总水量的三分之一，传统的单一处理方法难以奏效，因此退浆废水的处理已成为印 染废水治理最为关键的环节。 本文采用絮凝法、生化法、氧化法结合膜技术对退浆废水进行了回用方面的研 究，制定出合理的回用标准，使处理后的退浆废水可以再回用于退浆，减少废水的 排放，同时降低生产成
2、本，同时也避免了水资源的浪费。 实验主要完成了以下的工作：1 利用平板膜技术对膜的截流分子量、操作压力、 操作温度等参数进行选择和优化，并选择对在操作压力为20 Mpa，操作温度为50 下的截流分子量为300的DK膜进行进一步的研究。2 选择膜面积为177Ill2截流分 子量为150300的卷式膜作为中试用膜，并选取截流分子量为10000的卷式膜作为 比较对象。试验得出PW膜渗透液CODc，去除率仅达到80，而使用DK膜处理退 浆废水在温度为50，压力为20MPa下，CODo去除率在99以上，渗透通量 为249x10弓m3m-2,s一，最终渗透液CODo为194mgL，基本无色。从而确定DK
3、膜处理退浆废水较为适宜。3 尝试使用氧化法处理渗透液。试验得出：以氯酸钠为 原料，以盐酸为酸化剂，制得的二氧化氯和氯气的混合气体，在对上述渗透液脱色 效果上不明显，处理液TOC值随着氧化剂的投加量的增大而基本不变，CODc，去除 率在57左右。而且随着反应时间的增长处理液的pH迅速下降，可从碱性变到酸 性。以氯酸钠为原料，以硫酸为酸化剂，制备得到纯二氧化氯气体，对上述渗透液 有着明显且迅速的脱色效果，TOC和CODc，去除率基本不变，但随着反应时间的增 长处理液的pH在碱性范围内缓慢下降。4 絮凝法处理浓缩液和生化法处理渗透液。 研究了聚硅酸硫酸铝絮凝剂处理浓缩液的效果及影响絮凝效果的因素如：
4、投加量、 pH值、温度、搅拌时间等，通过对各种因素的考察分析，筛选在实际中用聚硅酸硫 酸铝絮凝剂处理退浆废水较适宜的条件。最终筛选出适宜条件为：聚硅酸硫酸铝絮 mL150 凝剂投加量60 mL，温度45，搅拌时间3 rain，pH 7，在此条件下处理液 641 000 CODc，由32mgL，降低到9 2569mgL去除率达到7164。色度由原来的2 mgL降低到103mgL，去除率为531。5、分别对PW膜渗透液、DK膜渗透液、 去离子水进行退浆率测定实验时，退浆率分别为869、769、673。DK膜渗透 670 液退浆效果较为明显，从而得到了回用水水质标准：CD弋 580mgL，电导率4
5、河北科技大学硕士学位论文 “Scm，色度为250倍，可以回用于退浆工艺。 关键词退浆废水；膜技术；絮凝；氧化；PVA；回用标准 II Abstract Abstract and factorypretreatmentprocesses Printingdyeing than of wastewatertotalwatervolumeofmore dyeing bleaching，etcPretreatment wastewatertreatmentisthe isworth that desizing twothirds，dyeing keyIt mentioning wastewateref
6、fluentaboutone-thirdofthetotalvolumeof the dyeing water，and traditional tobe wastewatertreatment unitaryapproachineffective，desizing dyeing has themostcrucialfactor wastewatertreatmentbecome The reuseand ofdestarch flocculation ofthe recycle sewageby biochemistry process andoxidationcombinethemembra
7、ne wasstudiedinthis setthe technique paperAnd reusethedestarch into reasonablestandardofreuseand can destarch， recycleWe sewage of theCostandavoid water itcallreducethe alsoreduce wasting dischargesewage，and Theworksthatthe had use moduleskilltoselectand done：1 we experiment plate of the ofmolecular
8、closure membrane，on-stream optimizeparameter weight pressure，and further of300molecular dothe researchonDKmembrane operatingtemperatureWe closureinthesekindsofconditions：onstream weight pressure：20Mpa,operating surfaceareais choosethe membrane丽tllmembrane temperature：50C2 Wecrimping is1 the withthe
9、177岔，molecular50-300，as membrane，andcompare pilot pilot fromthe membraneofmolecularclosureis 10000Wedrawaconclusion weight thattherateof offofthePWmembranewith is80 CODer experiment putting dialyser weuseDKmembranetotreatthedestarch inthesekindsofconditions： Butif sewage rate offof ismorethan CODcr
10、99， Mpa，meofputting temperature：50C，pressure：20 fluxis249x105 final is194 andthe m3m-2s一，the CODcrmgL，is permeation dialyser we outthatDKmembraneisthe drawa totintlessSo one3 We approach finger perfect thatweusethesodiumchlorideasthe the conclusionfromthe feed，and experiment acidisthe themixedofchlo
11、rinedioxideandchlorine hydrochloricacidifier,wegot gas showeffectdecolorTheTOCofsolutiondoesnt The abovedoesnt big on dialyser the of oxidant offrate weincrease the stepbystepnleputting change，although quantity of with valuesolution of at5 thereactiontime CODer 7，and increasing，thepH keep acidas use
12、也e chlorideaSthefeedsulfuric descend pH 7We sodium dramaticallyand effectandit chlorine hasobviousdecolorize the canmake dioxideIt acidifier,wepure offrateofTOCand doesnt ofDK works CODer changethedialyser rapidly,andpuRing III 河北科技大学硕士学位论文 membraneafterthebiochemicaltreatmentofactivated value from
13、sludge，CODerdropped 194 to103 offratebecomes theconcentrated mgL meCL，theputting 5314 flocculate solmionThefactorshavebeenstudiedabouteffectof aluminum f0110wing Polysilicate sulfateonthe blend concentratedsolution：the value，the dose，thetemperature，thepH allthe the condition timeetcbasedonthestudies
14、and of anylise factors，choosepractical onthe choose of aluminumsulfate concentrated the Polysilicate solution，finally,we mLat condition：thedoseof aluminumsulfateiS60mL150 45 proper Polysilicate blendfor3rainatPH7Inthiskindof solutiondescent condition，theCDDCr working from32641 to92569 the offrateis7
15、164Chrorninance mgL mgL，andpuaing from to destarehrateofdeionized descent2000 the water,PW 9005 Determin msultis 769The membraneandDKmembrane 673，869and penetration,the isthe we thestandardofthereusedwater effectofDKmembrane bestSo penetration got be is 670 should CODcr R580 pScm，chrominance quantit
16、y,that mgL，conductivity4 25timesthatwecarlreuseinthedesizercraft words Key Desizingwastewater；membrane reusestandards IV 河北科技大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方 式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 ， 学位论文作者签名： 寺歹|缸 指导教
17、师签名：丁 哆么诤，11 训7年岁月；J日 必J7年岁月；1日 河北科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 口保密，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 泺保密。 请在以上方框内打“” 学位论文作者签名： 孳于t阢 一 年厂月帅 焉，搿 彳年f月3日 l 第1章绪论 第1章绪论 工业废水的处理是解决水资源问题的重点，而印染
18、废水的处理又是重中之重。 印染厂是用蒸汽、水量较大的企业，而前处理工序用水量在整个印染过程中所 占比例又较大，据统计，印染厂每生产lkm棉印染织物，耗水量近20t，其中前处理 用水约占50。 印染厂前处理工序主要包括：退浆、煮练、漂白等。 煮练过程就是用化学方法去除棉布上的天然杂质，精练提纯纤维素的过程。煮 练废水中主要以烧碱、表面活性剂和其他助剂为主，pH值较高，有机物浓度较高。 漂白过程主要是去除天然色素，赋予棉布以必要的白度，同时也可以进一步去 除棉布上残留的其他杂质，提高其润湿性能。废水中含有少量的漂白剂成分和少量 的杂质。 退浆过程指的是在棉纱做经线时，与机器摩擦较多，而棉纱之间的摩
19、擦又容易 产生静电，故在织前应上浆，印染前再把浆液洗去。退浆主要是为去除织造过程中 加在经纱上的浆料，使纤维更好地与染料亲和，同时也可去除织物纤维中部分天然 杂质。退浆又分为酶法退浆和碱法退浆，前者多用于纯棉织物，后者多用于棉混纺 织物质。其废水污染物浓度高，含有各种浆料及其分解物、织物上的杂物、碱和各 种助剂等。废水呈碱性，pH值为1014。上浆以淀粉为主的退浆废水，其化学耗氧量 Cc， 、生化耗氧量 召5 值都很高，可生化性较好；上浆以聚乙烯醇 PVA 为主的退浆废水，CODcr高而BD协低，废水可生化性较差。由于目前棉混纺织物上 浆多用聚乙烯酵 PVA 及部分变性淀粉，因此退浆废水中含有
20、大量浆料 PVA ， 000 据测定每克PVA其CODcr值为10mgL，而BOD5值仅为2030mgL，是一种较难 生物降解的物质Il吲。 值得一提的是退浆废水约占印染废水总水量的三分之一，PVA的质量浓度为 奏效，退浆废水的处理已成为印染废水治理最为关键的环节【4J。 11退浆废水的特征及成份 111退浆废水的特征 0000 000 化学耗氧量 CODc， 值高一般在1mgL-20mgL左右。 水温高一般在80以上。 河北科技大学硕士学位论文 pH值高般在13135。 有机物浓度高PVA的含量 质量分数 一般为O515，淀粉的含量 质量分 数 一般为035-12，另外含有一定量的果胶、蜡质
21、和助剂等。 可生化性低 003。 废水量大平均100m布形成2t退浆废水，一个中型印染厂每天产生的废水量 在2000m3左右。 退浆液中PVA浓度约为O21。退浆废水是碱性的有机废水，含有各种浆 料分解物纤维屑酸和酶等污染物，废水成淡黄色【5棚。 112退浆废水的危害及主要物质的性质 退浆废水中的污染物除PVA和淀粉外，还有助剂、果胶、蜡质、碱等污染物。 其危害如下： 1 PVA、助剂、果胶、蜡质等物质CODo,值高，难被生物降解，能较长时间存 在于环境水体中，使水带有大量的泡沫和强烈的异味。 ? 2 由于废水中含有大量淀粉，即为富营养物质，本身无毒害。在适宜的环境里， 造成大量浮游生物的繁殖
22、，其本体腐烂造成水体缺氧、发臭、变黑等环境污染。 3 退浆废水具有强碱性，可使水中的生物死亡，可使土地碱化造成植物难以生 长。 PVA是一种水溶性的合成粘合剂，它对各种纤维具有良好的粘附性，浆液粘度 稳定，不易腐败，浆膜强度大、耐磨性和屈曲强度均较其它浆料高，是一种适应性 很广的通用性浆料。用于纺织的PVA醇解度90，聚合度1750，分子形状为线状， 分子量为11x105gmol左右，其溶解度随温度上升而增大，溶液粘度随温度上升而 减小；化学性质稳定，遇硼酸生成单醇型络合物，遇硼砂生成双醇型络合物，产生 絮凝物18】。 淀粉是由c【一葡萄糖聚合而成，不溶于冷水，溶于热水，成分有直链和支链两种，
23、 含量分别为25和75。 直链淀粉的聚合度为300,-4000，分子为线性型：支链淀粉的聚合度为600-6000， 分子为分支型。淀粉遇酸水解、较易氧化、醚化和酯化，遇80以上碱液，淀粉的 葡萄糖苷键发生氧化断裂，淀粉浆粘度下降，可溶性比率增加 分解度增加 ，上浆 剂淀粉可用a一淀粉酶分解虬101。 12退浆废水的传统处理方法 处理退浆废水的方法可分为絮凝法、氧化法、生化法、吸附法、膜分离法等或 2 第1章绪论 某几种工艺组合。 121 絮凝法 絮凝法是通过向废水中加入絮凝剂，破坏废水中胶体颗粒的稳定性，从而使其 聚集成较大颗粒，通过沉淀而分离出水体。PVA水溶液在有较多盐类的情况下，由 于盐
24、析作用可使PVA析出，同时硼砂可与PVA分子进行双二醇型的结合ll。 絮凝法操作简单、运行方便、成本较低，色度去除率可达7598，但PVA 属非离子型有机聚合物，一般凝聚剂产生的电荷对其吸附作用较弱，对水溶性极强 的PVA去除率较低，为了达到去除效果需加大絮凝剂投加量，因此产生的污泥量大、 易造成二次污染，且造成处理后的水的硬度超标。絮凝法一般作为其它方法的预处理。 在处理难脱色的印染废水时，常常采用与生化法结合去除有机物。 122氧化法 氧化法是利用氧化剂氧化退浆废水中的还原物质和有机物质以净化水质。臭氧 氧化、光氧化等各种氧化技术能在较短时间里将难降解毒性有机污染物完全无害化。 氧化法的优
25、点是处理时间短、效率较高。但由于退浆废水中PVA浓度较高，氧 化剂投量大，且价格比较昂贵、运行成本较高、安全性差【12】。 123生化法 由微生物的新陈代谢作用来分解污染物质以净化水质。印染废水中有机物含量 高，毒性较小故可依靠微生物的新陈代谢作用来氧化分解污染物质。 20世纪70年代以来，国内对退浆、印染废水以生化法处理为主，尤以好氧生物 处理法占绝大多数。好氧生物处理对BOD5去除率效果显著，但色度、CODc，去除率 不高，尤其随着PVA等化学浆料、表面活性剂的广泛应用，单纯的好氧生物处理难 度越来越大，出水难以达标。 生物处理法以其有BOD5去除率高、污泥量少、工艺成熟、工业应用广泛、处
26、理 水量限制少、运行费用低廉等优势一直处于印染废水处理领域的主导地位。目前， 这种方法己广泛用作生活污水及工业有机废水的二级处理【l引。 124膜分离法及组合工艺 膜分离法是利用特殊的薄膜对液体中的某些成分有选择地透过从而得以分离的 方法。膜技术包括微滤、超滤和反渗透等压力驱动膜过程。实验结果表明，80-97 的颜色可通过膜的超滤被除去：分子量大于700 gmol的有机染料可去除95 100；PVA的浓度一般可浓缩至30 gL,CODc，去除率可达70-80。 在纺织工业中，膜处理技术具有许多经济上的优势，可回收有价值的染料、助 3 河北科技大学硕士学位论文 剂；循环利用水，减少新鲜水的消耗量
27、和废水处理成本；可实现最小化投资；对于 较小的处理量可使单位处理成本最低。膜分离技术可有效实现对印染废水的深度处 理，废水经处理后达到工艺用水标准，从而实现废水的回用。膜技术作为一个回收 再生的工艺方法，对印染厂而言是非常有价值的处理系统【14】。 13国内外研究现状 MMarcucci等【15】人采用超滤作为反渗透的预处理工艺，深度处理并回用印染废 水的二级处理出水，结果发现实验中反渗透一直没有出现过膜污染的问题，用纳滤 作为最后的膜处理工艺电导率和总硬度的去除都不完全，分别是40矛175，出水不 能达到像浅染色这种复杂的工艺的用水要求；而以反渗透作为最后的膜工艺工程对 盐分的去除率达到95以上，出水几乎不含有任何有机物和色度，可回用于包括对水 质要求最高的浅染色工艺在内的任何生产工序。 AI沁zzi等【16J人进行中试实验，微滤作为纳滤和反渗透的预处理工艺，可以降 低废水中的胶体和悬浮固体浓度，减少膜污染和保证膜具有足够长时间的运行周期。 可以看出经纳滤和反渗透出水后的水质良好，但反渗透对CODcr、硬度、电导率的去 除率都远远高于纳滤。纳滤 NF 膜的性能介于超滤和反渗透之间，在膜分离技术 里能以最低的一次设备投资和运行、维修费用，取得良好的出水水质。在不影响产 品质量的情况下，注重因地制宜采用合适的工艺方法。