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一、印染废水生化出水水质特征与提标需求

(一)污染物组成与排放管控要求

印染废水经水解酸化、接触氧化等生化工艺处理后,可生物降解有机物已大幅去除,残留污染物以悬浮态与胶体态为主。核心污染物分为三类:一是微生物代谢产生的活性污泥絮体与胞外聚合物,粒径多在 1~100μm 之间,是悬浮物超标的主要来源;二是未完全降解的染料微粒与表面活性剂残渣,兼具悬浮态与溶解态属性,是出水色度与难降解 COD 的重要载体;三是生化系统脱落的生物膜碎屑与无机颗粒,易在后续处理单元沉积结垢,堵塞催化剂孔隙与膜流道。

依据 GB 4287-2012《纺织染整工业水污染物排放标准》特别排放限值,出水悬浮物需≤10mg/L,COD≤50mg/L,色度≤20 倍[2]。国内多数存量印染厂二沉池出水悬浮物通常在 20~50mg/L,悬浮态与胶体态 COD 占比达 30% 以上,无法直接满足提标要求,需增设深度预处理单元削减颗粒态污染物负荷。

(二)传统预处理工艺的应用痛点

当前部分印染企业采用平流沉淀池或普通单层砂滤作为深度预处理,存在三大核心短板:一是去除效率低,单层石英砂滤料纳污容量小、易穿透,悬浮物去除率仅 40%~60%,出水水质波动大;二是滤层易板结,印染废水含黏性有机物与染料微粒,易黏附在滤料表面形成致密垢层,单一水反洗难以彻底剥离,长期运行过滤效能快速衰减;三是占地与运维成本高,沉淀池占地面积大、污泥产量高,普通砂滤反洗耗水量大、人工干预多,运维管理繁琐,难以适配印染企业降本增效的需求。

二、梯度滤料配置与絮凝协同净化机理

(一)设备整体结构

利菲尔特印染废水专用多介质过滤器采用承压罐体结构,可选碳钢衬胶或 304 不锈钢材质,适配印染废水弱碱性、含染料助剂的腐蚀工况;单台处理流量覆盖 10m³/h~300m³/h,可通过多罐并联适配万吨级以上印染废水处理工程。设备内置穹顶式辐射布水器与底部格栅集水系统,保障水流均匀分布,避免偏流冲刷滤层;配套气水联合反洗系统与 PLC 智能控制单元,支持压差触发、定时触发双模式反洗,可接入全厂中控系统实现无人值守运行。

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(二)梯度滤料级配设计

设备采用无烟煤 + 石英砂双层梯度滤料结构,利用两种滤料的密度差异,反洗后依靠重力自动分层,形成上松下密的孔隙结构,实现污染物分级截留,大幅提升纳污容量与过滤周期。上层为优质无烟煤滤料,密度小、粒径大、孔隙率高,优先截留大部分污泥絮体、染料微粒等大颗粒杂质,承担主要纳污功能;下层为精制石英砂滤料,密度大、粒径小、孔隙细密,保障最终过滤精度,截留微细颗粒与胶体。具体级配参数如下表所示。

表 1 印染废水专用多介质过滤器滤料级配参数

滤层位置

滤料材质

有效粒径 d₁₀(mm)

不均匀系数 K₈₀

滤层厚度 (mm)

核心功能

上层

优质无烟煤

1.0~1.8

≤2.0

400~500

粗滤纳污,截留污泥絮体、染料微粒

下层

精制石英砂

0.5~1.0

≤1.6

400~500

精滤稳压,截留微细颗粒与胶体

相较于单层石英砂滤料,双层梯度结构的纳污容量提升 50% 以上,过滤周期延长 60%,可有效减少反洗频次,降低运行水耗与能耗。滤料总厚度控制在 800~1000mm,在保障出水水质的同时控制设备高度与投资成本。

(三)絮凝协同过滤工艺

针对印染废水中胶体态污染物占比高的特点,采用 “微絮凝 + 多介质过滤” 协同工艺:在过滤器进水管道中投加微量聚合氯化铝与聚丙烯酰胺,利用管道混合器快速混匀,使微细胶体与染料颗粒形成微小絮体,进入滤层后通过接触絮凝作用被滤料截留,可同步提升悬浮物与 COD 的去除效果。

该工艺无需设置专门的絮凝反应池与沉淀池,仅需配套加药装置与管道混合器,占地省、投资低,可在原有管路基础上直接改造,特别适合已建印染厂的提标升级。工程实践表明,配合合理的微絮凝工艺,多介质过滤器对悬浮物去除率可达 85% 以上,对 COD 的削减率可达 20%~30%,同时可去除部分色度,大幅减轻后续处理单元负荷。

三、运行参数优化与反洗周期管控

(一)滤速与运行参数设计

印染废水场景滤速需低于清水场景,根据进水悬浮物浓度与出水要求确定:滤速过高易导致滤层穿透、出水超标;滤速过低则设备利用率不足、投资经济性下降。不同进水水质对应的运行参数如下表所示。

表 2 不同进水水质下多介质过滤器运行参数

进水 SS 浓度 (mg/L)

设计滤速 (m/h)

反洗触发压差 (MPa)

定时反洗周期 (h)

出水 SS 控制目标 (mg/L)

20~30

8~10

0.06~0.07

12~24

≤10

30~50

6~8

0.05~0.06

8~12

≤10

≥50

4~6

0.05

6~8

≤15

(二)气水联合反洗参数校准

印染废水滤料表面易黏附黏性有机物,单一水反洗难以实现彻底再生,需采用气水联合分步反洗工艺,提升滤层再生效果。反洗过程分为三个阶段:第一阶段为气洗,强度 15~18L/(m²・s),历时 3~4min,通过气流剪切力松动滤层,剥离表面附着的黏泥与染料垢层;第二阶段为气水混洗,气洗强度不变,水洗强度 6~8L/(m²・s),历时 2~3min,进一步悬浮杂质;第三阶段为单独水洗,强度 10~12L/(m²・s),历时 6~8min,彻底排出悬浮污染物。

全过程控制滤层膨胀率 30%~50%,既保障再生效果,又避免滤料混层与流失。反洗触发采用压差优先、定时备用双模式:进出口压差达 0.05~0.07MPa 时自动启动;同时设定最长运行周期作为兜底,防止低负荷工况下滤料长期压实板结。反洗排水收集至废水调节池重新处理,避免二次污染。

四、印染厂深度提标改造工程案例

(一)项目背景

河南新乡某针织印染厂,废水处理规模 2000m³/d,原工艺为 “水解酸化 + 接触氧化 + 二沉池”,生化出水 COD 约 80mg/L,SS 约 35mg/L,色度约 40 倍,无法满足特别排放限值要求。后续新增臭氧高级氧化单元后,因进水悬浮物含量高,臭氧投加量大、运行成本高,且臭氧催化剂易堵塞失活、使用寿命短,企业提标降本需求迫切。

(二)改造实施方案

2025 年该厂实施深度预处理升级,在二沉池与臭氧单元之间增设利菲尔特多介质过滤器 2 台,一用一备配置,单台额定流量 50m³/h。滤料采用无烟煤 + 石英砂双层梯度级配,总厚度 900mm;配套微絮凝加药系统,进水投加 PAC 10~15mg/L、PAM 0.5mg/L;反洗采用气水联合工艺,压差触发阈值 0.06MPa,定时反洗周期 12 小时。

(三)运行效果对比

改造后连续运行 6 个月,各项水质与运行指标显著改善,对比如下表所示。

表 3 项目改造前后运行指标对比

监测项目

改造前(二沉池出水)

改造后(多介质出水)

变化幅度

出水 SS (mg/L)

28~42

5~8

去除率 80% 以上

出水 COD (mg/L)

72~90

52~65

削减率 25% 以上

出水色度 (倍)

35~45

20~28

削减率 35% 以上

臭氧单位耗量 (g/m³)

45

28

下降 37.8%

催化剂使用寿命

10 个月

18 个月

延长 80%

经测算,改造后出水稳定达到特别排放限值的预处理要求,年节约臭氧药剂、催化剂更换等成本合计约 26 万元,设备投资回收期约 8 个月。运行初期曾出现滤层压差上升偏快的问题,技术团队优化加药参数,将 PAC 投加量调整为 8~12mg/L,控制絮体粒径避免过大造成滤层表面堵塞,同时缩短定时反洗周期至 10 小时,优化后压差恢复至正常区间,过滤周期稳定在 10~12 小时,系统运行可靠性大幅提升。

FAQ

1. 多介质过滤器可以直接让印染废水达标排放吗? 答:不能直接达标。多介质过滤器属于深度预处理单元,主要去除悬浮态与胶体态污染物,可大幅削减 SS 与部分 COD、色度;最终达标需配合后续高级氧化、膜处理等深度处理单元共同实现,其核心价值是降低后续单元的运行负荷与成本。

2. 印染废水过滤为什么要配合微絮凝工艺? 答:印染生化出水中含有大量微细胶体与染料微粒,粒径小于滤料孔隙,直接过滤难以有效截留;投加微量絮凝剂后,胶体脱稳形成微小絮体,可通过滤层的接触絮凝作用被高效截留,大幅提升 SS 与 COD 去除效果,且无需新建沉淀池,改造成本低。

3. 滤料多久需要整体更换一次? 答:正常工况下,无烟煤与石英砂滤料使用寿命 3~5 年;每年补充 5%~10% 的自然损耗量即可。印染废水黏性强、易结垢,若出现滤层板结严重、反洗后无法恢复压差、出水持续超标时,需检测滤料级配与污染程度,按需分层更换或整体更换。

4. 反洗产生的废水怎么处理? 答:反洗废水主要含污泥絮体与染料颗粒,可直接排入厂区废水调节池,与原水混合后重新进入生化处理系统,无需单独处置,不会增加额外的处理负荷。

5. 已投产的印染厂可以直接加装吗? 答:可以。设备为管道直连式结构,可直接串接在二沉池与后续深度处理单元之间的管路上,无需大规模土建施工,改造周期短、见效快,特别适合已投产企业的提标升级改造。

参考文献

[1] 李军,王秀蘅。印染废水深度处理过滤技术研究进展 [J]. 环境工程,2023, 41 (8): 45-51.

[2] 中华人民共和国环境保护部. GB 4287-2012 纺织染整工业水污染物排放标准 [S]. 北京:中国环境科学出版社,2012.

[3] 中国印染行业协会. 2024 年印染行业废水提标改造技术发展报告 [R]. 北京:中国印染行业协会,2024.

[4] 新乡市利菲尔特滤器股份有限公司。印染废水专用多介质过滤器产品技术手册 [EB/OL]. https://www.lefilter.com.cn, 2026.

[5] 新乡市利菲尔特滤器股份有限公司。某针织印染厂废水深度提标改造项目案例 [EB/OL]. https://www.lefilter.com.cn, 2026.

 


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