印花产品时尚性强，选择性大，因此其使用的染料各有不同，致使印染废水的组分也有明显差别。废水粘性大，有机物含量高，并且多为芳烃和杂环化合物，其中带有有色基团(如一N=N，一N=O)以及极性基团(如一S03Na，一OH，一NH2)，还混合酚类、苯胺、碱等。废水中含有大量糊料和涂料：使用淀粉浆的印花废水可生化性较好，使用化学浆的印花废水可生化性差，尤其是含化学浆—PVA的废水很难处理。

总体来说，印花废水的污染物和悬浮物浓度高，色度深，可生化性差等特点，需要经过一定的处理才能排放。

一工艺流程

格栅-调节池-铁屑微电解反应-生化沉淀池-生物接触氧化法-混凝沉淀池-消毒池-清水池

本工艺主要由微电解反应和生物氧化反应两大部分组成。预处理过程中，在调节池里投加经过改性处理的木屑进行吸附，它为后续工艺的处理提供有利的条件。流程图如下所示：

1.0流程图说明：

1.0.1格栅

截留水中较大的悬浮物，并且保证后续处理设施的正常运行。

1.0.2调节池(吸附)

调节水量，避免波动影响，保证后续处理负荷稳定；投加改性木屑，吸附脱色处理。

1.0.3铁屑微电解反应

铁屑微电解工艺是以低电位的Fe与高电位的C在废水中产生电位差，具有一定导电性的废水充当电解质，形成无数的原电池，产生电极反应和由此所引起的一系列作用——氧化还原、电化学附集、物理吸附、混凝沉淀、类Fenton体系作用，改变废水中污染物的性质，从而达到废水处理的目的。此电解反应，不仅能降低色度和COD，而且提高了废水的BOD5/COD值，增加废水的可生化性。

1.0.4生化沉淀池

稳定水量，沉降悬浮物，池中生有水浮莲，降解有机污染物。

1.0.5生物接触氧化法

生物接触氧化池是由池体、填料、布水装置和曝气系统组成的。在生物接触氧化系统中设有填料，通过微孔曝气器曝气充氧培养微生物。废水与长满生物膜的填料相接触，大部分微生物以生物膜的形式固定在填料上，部分悬浮生长在水中。在曝气冲刷作用下，老的生物不断脱落，新的生物膜不断生长，促进生物膜的新陈代谢。填料上的生物以废水中的有机物为食物，分解为CO2和H2O，从而降低了废水中的有机物浓度，使废水得以净化。

1.0.6混凝沉淀池

作为深度处理部分，保证出水达标排放。

1.1工艺特点

1.1.1改性木屑

活性炭吸附性能好，但再生的成本高，因此本工艺采用木屑对废水进行吸附处理。木屑经过改性处理后，脱色效果优越，而且它价格低廉，再生过程简单，使用成本不高，是一种有发展前景的吸附剂。另外，把它直接投加到调节池进行脱色处理，既简化了工艺程序，又能降低投资成本。

1.1.2铁屑微电解工艺

铁屑微电解工艺常见于电镀废水的处理方法中，其应用在印染废水处理方面也不少。本工艺使用的主要原料是铁屑和活性炭。铁屑是机械加工过程中的废料，用于处理印染废水，不仅成本低廉，操作简单，而且具有以废治废的效果。

基本原理是：含碳铁屑浸于电解质溶液中，形成了无数个微小的Fe-C原电池，阳极生成Fe2+，阴极产生OH-及新生态[H]而具有较高的化学活性，与染料发生氧化还原、吸附、絮凝等作用。

有文献资料显示，利用铁屑来强化传统生化工艺处理难降解印染废水，COD以及色度去除率分别由传统工艺的25%，20%增加到90.4%，93.8%，BOD5去除率达88.4%，出水可达到排放标准。

尽管本反应虽不能完全氧化降解有机污染物，但它能把水中大分子物质分解为小分子物质，提高废水的BOD5/COD值，增加废水的可生化性，为后面的生化处理提供有利条件。

1.1.3生物接触氧化法

生物接触氧化法的处理构筑物是浸没曝气式生物滤池，处理废水有良好的特点：

①．由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。池内单位容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池及生物滤池，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；

②．生物接触氧化法不需要污泥回流，也就不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；

③．由于生物固体量多，水流又属于完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力；

④．生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其污泥产量较低。

1.1.4无机高分子絮凝剂—HYL

这种混凝剂呈黑色粉末状，主要成分是粉煤灰，其COD去除率可达80%，色度去除率为90%。用这种新型混凝剂处理印染废水，成本低廉、工艺简单、效率高、pH适用范围广泛，运行管理方便，是一种值得推广应用的新型、高效混凝剂。还有，它是以固体废弃物为原料，以废治废，具有很好的经济效益和环境效果。

二设计构想

2.1改性木屑的选择

对于高色度的印花废水，脱色处理是必要的，而且经过预处理的废水，更利于后续的工艺反应。

用改性木屑代替传统的活性炭来吸附脱色，这是根据有关文献资料而采纳的：

不少文献资料显示，在寻找活性炭的替代品研究中，木屑的改性研究也是一个热门发展方向。在许多的研究试验中，它不仅具有高效脱色的特点，也能吸附金属离子，因而在处理电镀废水的方法中较多使用。

木屑改性方法：A.筛分出一定量的粒径80目木屑，用清水浸泡24小时。然后抽滤、干燥，放于恒温干燥箱中干燥24小时，温度介于60℃，作为贮存备用。B.用500mL锥形瓶取用50g已干燥的木屑，向其中加入一定量环氧氯丙烷和NaOH溶液，并在加热搅拌器中搅拌2h(温度控制在60℃左右)。然后过滤，用蒸馏水清洗至呈中性为止。将清洗至中性的木屑放于恒温干燥箱中干燥24h，温度控制于60℃。

改性木屑的再生方法：将已失去吸附作用的改性木屑浸渍于NaOH（0.5 mol/L）溶液2h，过滤，再用去离子水洗涤数次,然后用盐酸调节pH值至弱酸性,在60℃下烘干。

改性木屑的工作条件:酸性条件下吸附性能不明显，碱性条件下吸附性能优越。另外，针对于碱性品红染料，改性前后比较，吸附容量达48.49mg/g，提高了156.38%；在40℃下,pH值5～6,吸附90 min碱性品红染料脱色效果最好。

采用廉价而高效的改性木屑进行预处理，再加上后续的微电解反应，废水的高色度问题得到彻底的解决。

2.2铁屑微电解反应

具有氧化还原、电化学附集、物理吸附、混凝沉淀、类Fenton体系作用的铁屑微电解反应，不仅能有效地降低色度，去除部分COD，而且能提高BOD5/COD值，大大改善了废水的可生化性，为后面的生化处理提供有利条件。

2.3生物接触氧化法

生物接触氧化法是一种介于活性污泥法和生物滤池之间的处理方法，它在池内设置填料，经过充氧的有机废水以一定的速度流经这些有生物膜的填料，使废水中的有机物与生物膜接触而被氧化分解。该工艺综合了活性污泥法和生物膜的优点，具有耐冲击负荷强、占地小、运行管理方便、污泥量小、处理成本低的优点。

2.4生化沉淀池和混凝沉淀池

在铁屑微电解池和生物接触氧化池流出的废水含有部分悬浮物，为了净化废水，进行沉淀处理。

三工艺参数初步设计

3.1废水水质

3.2格栅

参数选取范围：

①格栅过栅流速一般采用0.6～1.0m/s

②格栅前渠道的水流速度，一般采用0.4～0.9m/s

③通过格栅的水头损失，一般采用0.08～0.15m

④格栅倾角，一般采用45°～75°，人工清渣的格栅倾角较小时比较省力，但是占地多。

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⑤格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m

⑥机械清渣量不小于0.2m3

按照8小时工作时间，

Qmax=10m3/d=1.25m3/h=0.00035m3/s，

栅条间隙数n由于流量小，参考一般的格栅规格，本次设计选取：中格栅，栅条间隙d=20mm，栅前水深h=0.2m，过栅流速0.6 m/s，安装倾角а=60°，人工清渣。

3.3调节池

已知Qmax=1.25m3/h，取水力停留时间HRT=6h，有效水深取3.5m，水面超高取0.5m。

有效容积：V=Qmax×T=7.5m3

总深度：H=3.5+0.5=4.0m

面积：A=V/H=7.5/3.5=2.14m3

取L=2m B=A/L=1.07m

调节池的尺寸：L×B×H=2×1.07×4.0 m

有关试验显示，投加改性木屑2kg/m3，脱色率达到92%。根据这数据分析，以及考虑到后续工艺也具有的脱色性能，为降低运行成本，本工艺在调节池投入改性木屑1.75kg/m3，对于失去吸附性能的木屑，进行再生处理或弃去。

为避免漂浮和沉降的木屑被水流带走，出水采用挡流板—堰板—集水槽方式流出。

3.4铁屑微电解反应

3.4.1主要的影响因素：

1.铁屑粒度。粒度越小，单位重量铁屑中所含的铁屑颗粒越多，使电极反应中絮凝过程增加，利于提高去除率。另一方面铁屑粒度越小，颗粒的比表面积越大。微电池数也增加，颗粒间的接触更加紧密，延长接触时间，提高了去除率。但粒度越小，使单位时间处理的水量太小，且易产生堵塞、结块等不利影响。

2.停留时间。停留时间也是工艺设计的一个主要影响因素。停留时间的长短决定了氧化还原等作用时间的长短——停留时间越长，氧化还原等作用也进行得越彻底，但由于停留时间过长，会使铁的消耗量增加，从而使溶出的Fe2+大量增加，并氧化成为Fe3+，造成色度的增加及后续处理的种种问题。因此，停留时间并非越长越好，因应各种废水成分不同而不同。

3.pH值。pH值是一个比较关键的因素。pH值主要影响产生新生态[H]的多少，从而破坏染料的发色结构而去除色度，所生成的染料中间体等物质亦以有机物的形态存在于废水中，其存在形态随pH值变化，因此，pH值对CODCr去除率影响不太大，相对地突出了停留时间对CODCr的影响。

4.Fe/C值。加入碳是为了组成宏观电池，当碳屑量较低时，增加碳屑，可使体系中的原电池数量增多，提高对有机物等的去除效果。但当碳屑过量时，反而抑制了原电池的电极反应，更多表现为吸附，所以Fe/C值也应有一个适当值，且加入的碳的种类可以为活性炭或焦炭，粉煤灰等。碳种类对有机物等去除率影响不大，因此按经济因素考虑应选焦炭为最佳。

5.铁屑的量。在电池反应的产物中，Fe2+和Fe3+也将和一些无机物发生反应生成沉淀物而去除这些无机物，以减少其对后续生化工段的毒害性。所以铁的量要适当，做到资源的合理利用，实现较好的经济效益。

6.搅拌速度。对铁屑进行搅拌有利于氧化某些物质，增加了对铁屑的搅动，减少了结块的可能性，且进行摩擦后，利于去除铁屑表面沉积的钝化膜，且可以增加出水的絮凝效果，但搅拌速度过快也影响水与铁屑的接触时间，使去除率降低。

7.铁粉品种。一般使用的铁屑有铸铁屑和钢铁屑两种。铸铁屑含碳量高，处理效果好。

3.4.2参数选择：

粒度10～14目的铁屑，用量为9kg/m3，铸铁屑/活性炭(质量比)＝5：1，处理时间为80min，水质pH值呈弱酸性，并加入H2O2作为催化剂，投加量为6L/m3 30%浓度的H2O2，分为两次投加，在第一次投加后20min，进行第二次投加。

出水色度24倍，其指标已经达到设计目标要求。

尽管BOD5没有降低，但BOD5/COD值从0.12提高到0.6，大大改善了废水的可生化性，为后面的生化处理提供有利条件。

3.5生化沉淀池应

该池主要作用是缓冲水量和pH值，并且让微电解池带出的悬浮物得以沉降，池中的水浮莲能降解有机污染物。

由于水流量少，一般沉淀池设计参数范围不适合本工艺计算，故设计其与调节池相似，已知Qmax=1.25m3/h，取水力停留时间HRT=4h，有效水深取3.0m，水面超高取0.5m。

有效容积：V=Qmax×T=5m3

总深度：H=3.0+0.5=3.5m

面积：A=V/H=5/3.0=1.67m3

取L=2m B=A/L=0.84m

调节池的尺寸：L×B×H=2×0.84×3.5 m

采用齿形三角堰出水，污泥泵直接抽取排泥。

3.6生物接触氧化池设计计算

3.7混凝沉淀池设计计算

经生物接触氧化处理后的废水中尚有一些有机污染物和悬浮固体，为保证出水水质达标排放，进行混凝沉淀。

采用混凝剂HYL，pH在6.50～8.50之间，投加量大约3.0mg/l，沉降1h，采用齿形三角堰出水，污泥泵直接抽取排泥。

四处理效果分析

五结语

本工艺采用“改性木屑吸附+铁屑微电解+生物氧化”工艺对印花废水进行处理；结果表明该工艺处理印花废水有很好的操作性，处理效果较好，出水稳定，运行成本较低的优点。

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