活性染料生产废水的治理及其利用途径

摘要：活性染料生产过程中，将产生大量不同类型的生产废水；对某活性染料及配套生产线项目的废水污染特征进行简要分析，论述了其废水治理方案；根据拟建厂址周围环境状况，提出利用处理达标的废水灌溉拧条、沙柳等沙生植物，以消化企业排放的生产废水；收获的拧条、沙柳用作造纸原料，符合循环经济要求；对改善区域生态环境，增加植被覆盖率，减少水土流失将产生积极作用。

染料是能够使纤维和其他被着色物质获得鲜明而牢固的颜色的一种有机化合物。按照染料的特性分类，可将染料分为酸性染料、碱性染料、冰染染料、直接染料、分散染料、活性染料、硫化染料、还原染料等。在染料行业中，国家产业政策鼓励新型染料及其中间体开发及生产，淘汰联苯胺和联苯胺型偶氮染料。

活性染料(reactivedyes)是指染料分子中带有活性基团的一类水溶性染料，其分子结构常由染料母体与活性基两部分组成。染色过程中染料母体通过活性基与纤维反应生成共价键，得到稳定的“染料一纤维”有色化合物的整体，使染色成品有很好的耐洗牢度和耐摩擦牢度。活性染料具有色泽鲜艳、色谱齐全、价格较低、染色工艺简便、匀染性良好等优点，主要用于棉纤维及其纺织品的染色、印花，也可用于麻、羊毛、蚕丝和一部分合成纤维的染色，是目前染料工业中一类重要的染料。活性染料有着非常好的市场前景和发展空间。

随着生产技术的发展，活性基团的类型在不断增多，活性染料的品种也日益繁多；尤其是含有复合活性基的染料，由于应用性能优异、价格低廉而有了更大的发展。从发展趋势看，活性染料正逐步取代还原、直接、硫化、冰染染料成为纤维素纤维染料的主要品种，并正在应用于蛋白质纤维和合成纤维的染色。活性染料已成为发展最快的一类染料。

活性染料生产原料品种多、工艺复杂，生产过程中将产生大量不同种类的废水，废水中含有大量的色度、COD及其它污染物；其废水污染防治对策的可行性是染料生产项目环境影响评价工作关注的重点。

1活性染料项目概况

位于我国北方某地的化工股份有限公司是一个生产活性染料及染料中间体的联合化工生产企业，其年产2万t活性染料及配套生产线项目包括活性黑、活性蓝、活性红、活性黄等4条染料生产线，以及氯磺酸、H酸、乙酰苯胺、对位脂、硫酸等5条染料中间体或原料生产线。

活性黑KN—B是以对位脂和盐酸为原料，经重氮化、酸性偶合、碱性偶合、盐析、过滤、干燥后得到成品。活性蓝KN—R是以澳氨酸、间(2一羟乙基砜基)苯胺(间位脂)为原料，将两者缩合后，经盐析、过滤、干燥得成品。活性红M一3BE的合成：首先以2一氨基一1，5一萘二磺酸(1．5酸，也叫磺化吐氏酸)为原料，用亚硝酸钠将其重氮化；以H酸与三聚氯氰进行第一次缩合，再与对位脂进行第二次缩合后；然后两者在碱性条件下偶合，再经过滤、干燥得成品。活性黄M一3RE是以K酸为原料，经重氮化后与间尿偶合，再与三聚氯氰、对位脂两次缩合，经盐析、过滤、干燥后得到成品。

氯磺酸是用硫酸分解氯化钾得到HC1气并副产硫酸钾，HC1气再与来自硫酸生产厂的SO3气体合成生成氯磺酸；H酸的化学名为1一氨基一8一萘酚一3，6一二磺酸，是以精萘为原料，用发烟硫酸进行磺化，然后用硝酸硝化得1一硝基一3，6，8一荼三磺酸，用氨水中和，铁粉还原，得1一氨基一3，6，8一萘三磺酸三铵盐，再将铵盐转化为钠盐，经碱熔、酸化、离析得H酸单钠盐；乙酰苯胺又称为退热冰，采用醋酸将苯胺酰化后即得产品；对位脂的化学名为对一G一硫酸酯乙基砜苯胺，以氯磺酸为磺化剂对乙酰苯胺进行磺化，再经焦亚硫酸钠还原、与环氧乙烷缩合、硫酸酯化水解后得产品对位酯；硫酸则以硫磺为原料，以v2O为催化剂，采用两转两吸工艺生产98．0％的硫酸。

2废水污染特征分析

该项目生产废水主要有H酸废水排水量350m3／h，对位脂废水排水量530m3／h，活性染料和乙酰苯胺废水排水量450m3／h，其它生产废水、循环冷却水排污水及生活污水约36701113／h。各种生产废水有以下的特点：

(1)H酸生产废水包括H酸母液、T酸母液、T酸洗液等，其污染物浓度和含盐量均很高；其中H酸母液中硫酸钠含量达到220g／L，T酸母液中硫铵含量近400g／L，T酸母液和T酸洗水中的氨氮达到50—60L。

(2)对位脂生产的废液呈弱酸性，其中含有约10％的硫酸钠；对位脂生产的废酸液及活性染料生产废水水质相似，呈酸性，其有机物、色度及含盐量相对较高，COD含量5000—15000mg／L。

(3)其它生产废水、循环冷却水排污水及生活污水中污染物浓度相对较低。

3废水处理工艺及其可行性分析

3．1高浓度废水的处理工艺

在H酸生产废水和对位脂生产废液中，硫酸钠、硫铵或氨氮的含量极高，色度和含盐量也非常高，采用常规的物化或生化方法处理难以见效；而废水中所含的硫酸钠可作为原料用于造纸行业，硫铵可作肥料。因此，选用多效蒸发处理工艺分别回收其中的硫酸钠或硫铵；原液经多效蒸发器后干涸回收硫酸钠或硫铵。

蒸发浓缩工艺是回收废水中高浓度盐类物质的最有效方法。采用多效蒸发工艺先进，整套系统处理效率高，固体回收效率高，具有较好的经济价值；整套系统维护管理简便，所需操作人员少，几乎不受季节及运行时间影响。

3．2其它生产生活废水处理工艺

活性染料废水、乙酰苯胺废水、对位脂废酸液及生活污水、设备冷却水排水的处理工艺流程见图1。

其废水处理工艺过程为：

(1)污染物浓度较高的活性染料废水和对位脂废酸液先经过粗细格栅过滤掉大颗粒杂质及大部分纤维颗粒，经调节池稳定水量水质后进入pH调整池，由于这部分废水pH值很低(小于3)，在pH调整池加碱调节并控制pH值为5．5—10．0(此范围内电解效果较好)，然后进入电解气浮槽；电解槽是利用加在电解槽正负极的高压脉冲电压，使废水电解产生活性氢、活性氧，极板溶解在废水中产生初生态氢氧化物絮体时具有的强烈吸附作用来对废水进行氧化、还原、吸附、凝聚反应；电解后再利用气浮原理将部分絮体从水中分离出去；经过电解气浮的废水再加药(FeSO、石灰液)进行混凝沉淀处理。

(2)初沉池出水通过泵进入臭氧反应氧化塔，在臭氧发生器产生臭氧的强氧化作用下，对染料及中间体废水中的有色基团具有很强的降解作用，可去除大部分的色度和部分CODcr。

(3)经过预处理的活性染料废水、对位脂废酸液在混合池中，与生活污水及冷却水混合后进入水解酸化池、A／O池组成的生化处理系统；水解酸化池主要作用是将部分大分子有机质水解为小分子有机质，A／O(兼氧／好氧)系统处理工艺是生化工艺的核心系统；由于它在传统的活性污泥法的前段设置了兼氧池(A池)，废水与回流污泥同时进入A池，作短时间停留后，即进入好氧池(O池)，使微生物在兼性厌氧、好氧状态下交替操作，达到筛选微生物之目的；经过筛选后的微生物，不但可以有效地去除废水中的有机物，而且抑制了丝状菌的繁殖，避免了污泥膨胀的现象；经生化处理后的废水进入二沉池进行泥水分离，污泥回流。

(4)其它生产生活废水经二次加药混凝沉淀，和物化一生化～物化的处理工艺处理后，废水可达标排放。该技术抗冲击负荷性好，系统操作弹性高；且剩余污泥量少、沉降性能好，易于脱水。

(5)采用物化一生化一物化的处理工艺处理后，废水的pH在6～9之间，色度降低到68倍，CODcr136．0mg／L，BOD552．0mg／L，NH3一N46．0mg／L，SS60．0mg／L，均满足《污水综合排放标准》[]二级标准的限值要求。

3．3污泥处理工艺

初沉池产生的污泥约占污泥量的95％以上，和终沉池产生的污泥混合在一起进行浓缩和脱水处理，脱水后的污泥可用作建材原料或填埋处理，见图2。

3．4废水处理工艺的类比调查

为论证该项目废水处理工艺的可行性，对南方某省印染行业的3个污水处理厂的运行情况进行实地考察。其采用的废水处理工艺均以水解酸化一生物处理一二次混凝沉淀为废水处理的主流程；经处理后废水中CODcr不超过110mg／L，NH3一N不超过15mg／L，SS不超过40mg／L，色度不超过40倍；满足《污水综合排放标准》一级标准(染料)的限值要求。

据实地考察，其中一个老印染厂的污水处理设施建于1980年，几经改造一直稳定运行至今；现场观察水处理设施很旧但都在正常运行，随意抽取的水处理运行记录表明，污水处理系统运行正常可靠、处理效果稳定，出水水质均满足《污水综合排放标准》j一级标准(染料)的限值要求。通过类比考察认为，活性染料生产废水采用水解酸化一生物处理一二次混凝沉淀的废水处理流程是可行的。

4处理后废水排放去向及综合利用途径

4．1拟建厂址周围环境状况调查

染料及中间体生产线项目厂址地处北方干旱地区，拟建厂址的西缘是一条国道，国道西侧有农田、人工林，1km外有村庄；厂址北侧600m处是一条干河床，河床上游约7km处建有水库；南侧和东侧均为荒漠沙地，沙土地上仅有稀疏的沙蓬、黄柳、小叶锦鸡儿、白草、山竹子、艾蒿、狗尾草等，植被覆盖度10％50％；厂址及周围的沙丘起伏不平，一般在沙丘的低洼处由于地下水位浅，植被覆盖度较高；沙丘顶部植被覆盖度较低不到10％。

4．2处理后废水的排放去向

通过对拟建厂址周围环境状况的分析，确定该项目处理后的废水应以生态用水为主，以综合利用为辅；该项目的废水处理厂的处理能力为5000．0m³／d，处理后排水量150．15×10⁴m³／a；其废水排放去向确定如下：

(1)用于拟建厂区绿化、浇洒道路等，用水量14．6×l0⁴m³／a；

(2)在厂区周围征用330×10⁴m²荒漠沙地，种植柠条、沙柳等沙生植物，收获的柠条、沙柳用作造纸原料；据调查一般种植柠条等灌木，每年补充灌溉水量约0．350．43m³／m²；330×10⁴m²的沙地年用灌溉水量为141．9×10⁴m³／a。

(3)该项目染料生产需要的冷量(冰)3．64x10⁴m³／a，生产所需要的冰均采集自然冰作为制冷源；在冬季取自然水体的冰储存起来供春、夏、秋季使用，冬季取冰后直接使用。因此，修建4个废水贮存池，冬季4个废水池轮流贮水，利用自然低温取冰储存或用于生产；修建的废水贮存池同时可作为事故排放池备用。

以上3个途径，年需用水量160．14×10⁴m³，可以完全消耗掉其生产生活排水。

5废水污染防治对策

通过以上分析，在该染料生产线项目的环境影响评价报告书中提出了进一步控制废水污染的对策。

(1)严格执行环保“三同时”制度，确保厂内污水处理厂与其它主体生产设施同时投产，确保所有生产废水均处理达标后排放。

(2)设置4个废水储池，在冬季可以作为生产用冰的取用池；当污水处理设施出现故障时，未处理的生产废水全部排人事故废水储池，以杜绝生产废水的事故排放。

(3)项目投产后要加强环保管理工作，建立健全企业的环保管理制度，并建立专业的环保设施运行管理队伍，以确保废水处理设施的运行率和净化效率。

(4)落实周围沙地的使用权，并进行平整土地，修建灌溉水管等工作；建议委托专业的队伍，进行沙地种植区的规划和施工种植；考虑到沙地的渗漏系数较大，应采用喷灌或滴灌的灌溉方法。

6结束语

废水污染是化工行业的典型污染问题，而染料生产废水更有其特殊性；本着分流分治的原则，制定合理的废水处理工艺流程是控制化工废水污染的关键；处理后废水的排放去向也应因地制宜，采用不同的处理处置途径；其中将处理达标的废水作为生态用水在北方干旱地区是非常可取的。

该项目污水处理厂处理达标排放的生产生活废水中有机质及氮含量较丰富，将其用于种植柠条、沙柳等沙生植物；收获的柠条或沙柳可用作造纸原料，符合循环经济要求；利用处理达标的废水灌溉这些植物可消化企业排放的生产废水；通过种植柠条、沙柳等植物可提高厂区周围的植被覆盖率，有利于改善区域的生态环境；同时将改变原有的植物群落结构，使项目建设区域内植物物种多样性增加；对改善区域生态环境，增加局域植被覆盖率，减少厂区周围的水土流失均将产生积极作用。