电子束耦合混凝技术深度处理实际印染废水

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2024-0343

摘要/Abstract

摘要：

针对印染废水综合处理难度较大、排放标准日益严格、回用水比例不足等问题，采用电子束耦合混凝工艺对低浓度和中高浓度印染废水进行深度处理，并进行工程验证。电子束辐照可改变胶体颗粒的稳定性，使有机物分解，不饱和有机物缩合，显著增强絮体聚合作用，提升对污染物的去除效果。实际运行结果显示，采用电子束耦合混凝工艺深度处理中高浓度印染废水生化出水，COD去除率可达65%，整体工艺最终出水COD小于150 mg/L，满足《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB 4287—2012）表2间接排放标准，电子束工艺段吨水运行成本为1.14元。采用电子束耦合混凝工艺深度处理低浓度印染废水，COD去除率可达73%，最终回用水池出水COD小于50 mg/L，满足《纺织染整工业回用水水质》（FZ/T 01107—2011）表1标准要求，回用水水量达40%，电子束工艺段吨水运行成本为0.82元。

关键词: 电子束, 混凝, 深度处理, 印染废水, 中水回用

Abstract:

In response to the challenges of comprehensive treatment of dyeing wastewater, increasingly stringent discharge standards, and insufficient proportion of reclaimed water reuse, the electron beam coupled with coagulation process was adopted for the advanced treatment of low and medium-high concentration dyeing wastewater, and engineering verification was carried out. Electron beam irradiation could change the stability of colloidal particles, leading to the decomposition of organic matter and condensation of unsaturated organic matter, which significantly enhanced floc polymerization and increased the removal efficiency of pollutants. Practical operation results demonstrated that when treating biochemical effluent from medium-high concentration dyeing wastewater using electron beam coupled coagulation process, the COD removal rate reached 65%, with final effluent COD below 150 mg/L, meeting Table 2 indirect discharge standards in the Discharge Standard of Water Pollutants for Dyeing and Finishing of Textile Industry (GB 4287-2012). The operational cost of per ton of water in the electron beam treatment section was 1.14 yuan. For advanced treatment of low concentration dyeing wastewater using this coupled process, COD removal rate reached 73%, with final effluent COD of reuse water tank of below 50 mg/L, meeting Table 1 requirements in the Reusing Water for Textile Dyeing and Finishing (FZ/T 01107-2011). In addition, the reuse water volume achieved 40% of total treatment capacity, with a per-ton operational cost of 0.82 yuan in the electron beam treatment section.

Key words: electron beam, coagulation, advanced treatment, dyeing wastewater, water reuse

中图分类号:

X703

陈曦, 吴林峰, 张丽, 余川, 张春远, 曹宇东, 陈川红, 陈海. 电子束耦合混凝技术深度处理实际印染废水[J]. 工业水处理, 2025, 45(5): 143-150.

Xi CHEN, Linfeng WU, Li ZHANG, Chuan YU, Chunyuan ZHANG, Yudong CAO, Chuanhong CHEN, Hai CHEN. Advanced treatment of practical dyeing wastewater by electron beam coupled with coagulation technology[J]. Industrial Water Treatment, 2025, 45(5): 143-150.

https://www.iwt.cn/CN/Y2025/V45/I5/143

图/表 12

表1 不同浓度废水水质

Table 1 Water quality of wastewater with different concentrations

项目	pH	COD/（mg·L^-1）	NH₃-N/（mg·L^-1）	TN/（mg·L^-1）
低浓度废水	6~9	1 000	10	30
中浓度废水	10~12	3 500	40	160
高浓度废水	13~14	20 000	150	200

表2 FZ/T 01107—2011回用水水质指标及限值

Table 2 Water quality indicators and limits for reclaimed water in FZ/T 01107-2011

指标	pH	COD/（mg·L^-1）	色度/倍	SS/（mg·L^-1）
回用标准	6.5~8.5	≤50	≤25	30

表3 GB 4287—2012新建企业污染物间接排放标准

Table 3 Indirect discharge standards for pollutants from newly established enterprises in GB 4287-2012

指标	pH	COD/（mg·L^-1）	NH₃-N/（mg·L^-1）	TN/（mg·L^-1）	SS/（mg·L^-1）
排放标准	6~9	≤200	≤20	≤30	≤100

图1 工艺路线及处理规模

Fig.1 Wastewater treatment process and scale

图2 单独混凝工艺（a~b）和电子束耦合混凝工艺（c~d）处理低浓度废水的COD和pH变化趋势

Fig.2 Trends of COD and pH for low concentration wastewater by separate coagulation process （a-b） and electron beam coupled coagulation process（c-d）

图3 单独混凝工艺（a~b）和电子束耦合混凝工艺（c~d）处理中高浓度废水的COD和pH变化趋势

Fig.3 Trends of COD and pH for medium-high concentration wastewater by separate coagulation process （a-b） and electron beam coupled coagulation process（c-d）

图4 电子束辐照处理中浓度二沉池出水前后的UV-Vis光谱

Fig.4 UV-Visible spectra of wastewater from concentration secondary sedimentation tank before and after electron beam irradiation treatment

表4 不同工艺出水UV-Vis光谱参数

Table 4 UV-Vis spectra parameters of effluent from different processes

项目	UV₂₅₄	UV₂₈₀	E ₂₄₀/E ₄₂₀	E ₂₅₀/E ₃₆₅	E ₃₀₀/E ₄₀₀
二沉池出水	7.193	6.154	6.56	3.72	4.65
EB混凝出水	5.383	4.657	19.64	9.37	10.04

图5 低浓度废水实际COD去除效果

Fig.5 Actual COD removal effect of low concentration wastewater

图6 中高浓度废水实际COD去除效果

Fig.6 Actual COD removal effect of medium-high concentration wastewater

表5 电子束工艺段运行成本分析

Table 5 Operating costs analysis of the electron beam process

项目	投加药剂质量分数/%		吨水药剂费/元		吨水电子束工艺能耗费/元	吨水处理费/元
项目	PAFC	PAM	PAFC	PAM	吨水电子束工艺能耗费/元	吨水处理费/元
低浓度废水	0.05	0.10	0.31	0.01	0.5	0.82
中浓度废水	0.10	0.10	0.63	0.01	0.5	1.14

表6 中高浓度废水排水和低浓度废水回用水水质检测结果

Table 6 Water quality testing results of medium-high concentration wastewater discharge and low concentration wastewater reuse

检测点位	检测频次	pH	COD/（mg·L^-1）	BOD₅/（mg·L^-1）	NH₃-N/（mg·L^-1）	TN/（mg·L^-1）	色度/倍
中高浓度废水外排水池	1	7.8	118	30.2	4.16	6.85	30
	2	7.7	110	32.2	3.90	7.11	30
	3	7.9	117	30.0	4.12	7.00	20
	4	7.8	124	33.8	3.83	7.18	20
低浓度废水回用水池	1	8.1	40	10.8	1.51	3.91	10
	2	8.0	39	11.6	1.28	4.09	5
	3	8.2	38	12.0	1.21	4.31	8
	4	8.0	40	11.8	1.38	4.07	10
排放标准		6~9	200	50	20	30	80
回用标准		6~9	50				25

参考文献 34

1	ZHANG Chengji， CHEN Hong， XUE Gang，et al. A critical review of the aniline transformation fate in azo dye wastewater treatment［J］. Journal of Cleaner Production，2021，321：128971. doi:10.1016/j.jclepro.2021.128971
2	TU Yuming， SHAO Gaoyan， ZHANG Wenjing，et al. The degradation of printing and dyeing wastewater by manganese-based catalysts［J］. Science of the Total Environment，2022，828：154390. doi:10.1016/j.scitotenv.2022.154390
3	HUSSAIN Z， ARSLAN M， MALIK M H，et al. Treatment of the textile industry effluent in a pilot-scale vertical flow constructed wetland system augmented with bacterial endophytes［J］. Science of the Total Environment，2018，645：966-973. doi:10.1016/j.scitotenv.2018.07.163
4	LIU C C， HSIEH Y H， LAI P F，et al. Photodegradation treatment of azo dye wastewater by UV/TiO₂ process［J］. Dyes Pigments，68（2/3）：191-195. doi:10.1016/j.dyepig.2004.12.002
5	LI Xiaotong， MA Jinzhu， YANG Li，et al. Oxygen vacancies induced by transition metal doping in γ-MnO₂ for highly efficient ozone decomposition［J］. Environmental Science & Technology，2018，52（21）：12685-12696. doi:10.1021/acs.est.8b04294
6	YANG Bo， XU Hui， WANG Junfeng，et al. Performance evaluation of anaerobic baffled reactor（ABR） for treating alkali-decrement wastewater of polyester fabrics at incremental organic loading rates［J］. Water Science and Technology，2018，77（9/10）：2445-2453. doi:10.2166/wst.2018.194
7	DEOGAONKAR S C， WAKODE P， RAWAT K P. Electron beam irradiation post treatment for degradation of nonbiodegradable contaminants in textile wastewater［J］. Radiation Physics and Chemistry，2019，165：108377. doi:10.1016/j.radphyschem.2019.108377
8	SENTHILKUMAR M， GNANAPRAGASAM G， ARUTCHELVAN V，et al. Treatment of textile dyeing wastewater using two-phase pilot plant UASB reactor with sago wastewater as co-substrate［J］. Chemical Engineering Journal，2011，166（1）：10-14. doi:10.1016/j.cej.2010.07.057
9	梁培瑜，沈紫飞，吴永明，等. 高级氧化-水解酸化-A/O组合工艺处理印染废水［J］. 工业水处理，2022，42（11）：107-112.
	LIANG Peiyu， SHEN Zifei， WU Yongming，et al. Treatment of printing and dyeing wastewater using advanced oxidation-hydrolysis acidification-A/O combined process［J］. Industrial Water Treatment，2022，42（11）：107-112.
10	周鹏，展巨宏，赵尔卓，等. 电催化臭氧-BAF工艺深度处理印染废水中试研究［J］. 工业水处理，2022，42（11）：100-106. doi:10.19965/j.cnki.iwt.2022-0110
	ZHOU Peng， ZHAN Juhong， ZHAO Erzhuo，et al. Pilot study on advanced treatment of printing and dyeing wastewater by electro-peroxone-BAF process［J］. Industrial Water Treatment，2022，42（11）：100-106. doi:10.19965/j.cnki.iwt.2022-0110
11	WANG Shizong， WANG Jianlong. Electron beam technology coupled to Fenton oxidation for advanced treatment of dyeing wastewater：From laboratory to full application［J］. ACS ES&T Water，2022，2（5）：852-862. doi:10.1021/acsestwater.2c00040
12	WASIEWICZ M， CHMIELEWSKI A G， GETOFF N. Radiation-induced degradation of aqueous 2，3-dihydroxynaphthalene［J］. Radiation Physics and Chemistry，2006，75（2）：201-209. doi:10.1016/j.radphyschem.2005.08.015
13	PAŹDZIOR K， BILIŃSKA L， LEDAKOWICZ S. A review of the existing and emerging technologies in the combination of AOPs and biological processes in industrial textile wastewater treatment［J］. Chemical Engineering Journal，2019，376：120597. doi:10.1016/j.cej.2018.12.057
14	孙伟华. 印染废水中难降解物质电离辐射及生物耦合处理技术研究［D］. 北京：清华大学，2013.
	SUN Weihua. Study on ionizing radiation and biological coupling treatment technology of refractory substances in printing and dyeing wastewater［D］. Beijing：Tsinghua University，2013.
15	ARSLAN I， BALCIOGLU I A. Advanced oxidation of raw and biotreated textile industry wastewater with O₃，H₂O₂/UV-C and their sequential application［J］. Journal of Chemical Technology & Biotechnology，2001，76（1）：53-60. doi:10.1002/1097-4660(200101)76:1<53::aid-jctb346>3.3.co;2-k
16	DEWIL R， MANTZAVINOS D， POULIOS I，et al. New perspectives for advanced oxidation processes［J］. Journal of Environmental Management，2017，195：93-99. doi:10.1016/j.jenvman.2017.04.010
17	MANENTI D R， MÓDENES A N， SOARES P A，et al. Biodegradability and toxicity assessment of a real textile wastewater effluent treated by an optimized electrocoagulation process［J］. Environmental Technology，，2015，36（4）：496-506. doi:10.1080/09593330.2014.952676
18	伍玲，黄敏，谢艳，等. 电子束辐照对印染退浆废水的影响［J］. 工业水处理，2012，32（12）：52-54.
	WU Ling， HUANG Min， XIE Yan，et al. Impact of electron beam irradiation on the treatment of printing and dyeing desizing wastewater［J］. Industrial Water Treatment，2012，32（12）：52-54.
19	史智国. 棉印染废水回用技术研究［D］. 上海：东华大学，2009.
	SHI Zhiguo. Study on reuse technology of cotton printing and dyeing wastewater［D］. Shanghai：Donghua University，2009.
20	PONOMAREV A V， ERSHOV B G. The green method in water management：Electron beam treatment［J］. Environmental Science & Technology，2020，54（9）：5331-5344. doi:10.1021/acs.est.0c00545
21	GU Zhepei， CHEN Weiming， LI Qibin，et al. Degradation of recalcitrant organics in landfill concentrated leachate by a microwave-activated peroxydisulfate process［J］. RSC Advances，2018，8（57）：32461-32469. doi:10.1039/c8ra06543h
22	ZHANG Zhang， TENG Chunying， ZHOU Kanggen，et al. Degradation characteristics of dissolved organic matter in nanofiltration concentrated landfill leachate during electrocatalytic oxidation［J］. Chemosphere，2020，255：127055. doi:10.1016/j.chemosphere.2020.127055
23	LIU Zhanmeng， LI Xian， RAO Zhiwei，et al. Treatment of landfill leachate biochemical effluent using the nano-Fe₃O₄/Na₂S₂O₈ system：Oxidation performance，wastewater spectral analysis，and activator characterization［J］. Journal of Environmental Management，2018，208：159-168. doi:10.1016/j.jenvman.2017.12.023
24	GU Zhepei， CHEN Weiming， WANG Fan，et al. Transformation and degradation of recalcitrant organic matter in membrane bioreactor leachate effluent by the O₃/H₂O₂ process［J］. Environmental Science：Water Research & Technology，2019，5（10）：1748-1757. doi:10.1039/c9ew00552h
25	席北斗，何小松，赵越，等. 填埋垃圾稳定化进程的光谱学特性表征［J］. 光谱学与光谱分析，2009，29（9）：2475-2479. doi:10.3964/j.issn.1000-0593(2009)09-2475-05
	XI Beidou， HE Xiaosong， ZHAO Yue，et al. Spectroscopic characterization indicator of landfill in the process of stabilizing［J］. Spectroscopy and Spectral Analysis，2009，29（9）：2475-2479. doi:10.3964/j.issn.1000-0593(2009)09-2475-05
26	童祯恭，朱新良，陈文秀，等. 电/过硫酸盐催化氧化垃圾渗滤液浓缩液［J］. 环境化学，2022，41（9）：3003-3011. doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2021053104
	TONG Zhengong， ZHU Xinliang， CHEN Wenxiu，et al. Coupled heat-activated persulfate/electrochemistry for catalytic oxidation landfill leachate concentrate［J］. Environmental Chemistry，2022，41（9）：3003-3011. doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2021053104
27	蔡先明，秦侠，张丽，等. 催化湿式过氧化氢氧化处理垃圾渗滤液及其DOM光谱分析［J］. 环境科学学报，2015，35（9）：2930-2935. doi:10.13671/j.hjkxxb.2015.0059
	CAI Xianming， QIN Xia， ZHANG Li，et al. Hydrogen peroxide catalytic wet oxidation of leachate and the spectroscopic analysis of dissolved organic matters［J］. Acta Scientiae Circumstantiae，2015，35（9）：2930-2935. doi:10.13671/j.hjkxxb.2015.0059
28	NISHIJIMA W， SPEITEL G E. Fate of biodegradable dissolved organic carbon produced by ozonation on biological activated carbon［J］. Chemosphere，2004，56（2）：113-119. doi:10.1016/j.chemosphere.2004.03.009
29	崔东宇，何小松，席北斗，等. 堆肥腐熟前后胡敏酸与富里酸的还原容量比较［J］. 中国环境科学，2015，35（7）：2087-2094. doi:10.3969/j.issn.1000-6923.2015.07.028
	CUI Dongyu， HE Xiaosong， XI Beidou，et al. The comparison of reduction capacity between humic acid and fulvic acid extracted from the compost［J］. China Environmental Science，2015，35（7）：2087-2094. doi:10.3969/j.issn.1000-6923.2015.07.028
30	张爱平，陈炜鸣，李启彬，等. MW-Fe⁰/H₂O₂体系预处理垃圾渗滤液浓缩液有机物［J］. 中国环境科学，2018，38（6）：2144-2156. doi:10.3969/j.issn.1000-6923.2018.06.017
	ZHANG Aiping， CHEN Weiming， LI Qibin，et al. Enhanced degradation of refractory organics in leachate concentrates by Fe⁰/H₂O₂ coupled with microwave irradiation［J］. China Environmental Science，2018，38（6）：2144-2156. doi:10.3969/j.issn.1000-6923.2018.06.017
31	陈海，许森飞，朱焕铮，等. 电子束技术处理垃圾渗滤液研究［J］. 工业水处理，2024，44（2）：166-171. doi:10.19965/j.cnki.iwt.2023-0122
	CHEN Hai， XU Senfei， ZHU Huanzheng，et al. Treatment of landfill leachate by using electron beam technology［J］. Industrial Water Treatment，2024，44（2）：166-171. doi:10.19965/j.cnki.iwt.2023-0122
32	王建龙，初里冰. 电离辐照技术在废水处理中的研究进展［J］. 环境工程学报，2017，11（2）：653-672. doi:10.12030/j.cjee.201611148
	WANG Jianlong， CHU Libing. Research progress of ionizing irradiation technology on wastewater treatment［J］. Chinese Journal of Environmental Engineering，2017，11（2）：653-672. doi:10.12030/j.cjee.201611148
33	RAUF M A， ASHRAF S S. Radiation induced degradation of dyes：An overview［J］. Journal of Hazardous Materials，2009，166（1）：6-16. doi:10.1016/j.jhazmat.2008.11.043
34	ABDOU L A W， HAKEIM O A， MAHMOUD M S，et al. Comparative study between the efficiency of electron beam and gamma irradiation for treatment of dye solutions［J］. Chemical Engineering Journal，2011，168（2）：752-758. doi:10.1016/j.cej.2011.01.071

[1]	董炼鑫, 马琼, 杨俊坡, 杨耿, 孙瑞林, 郑兴, 曹昕. 一种自动杯罐混凝与数据采集系统的设计与优化[J]. 工业水处理, 2025, 45(4): 194-202.
[2]	李秋宇, 袁可, 袁进, 李洋, 任重远, 李晓姣. 混凝处理对煤矿矿井水溶解性有机污染物的影响研究[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 152-156.
[3]	李洋, 张东方, 刘继先, 杜浩升, 王晓杰. PCB电镀废水综合深度处理工程实例[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 212-218.
[4]	杨伟球, 史广宇. 锂电池生产废水处理工程设计和运行实例[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 206-211.
[5]	陈健华. 锂电池生产废水处理及回用工程实践[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 184-192.
[6]	潘邻屹, 邰石君, 张旭杰, 唐雪梅, 马磊. 钛白废酸制备聚合硫酸铁的资源化利用[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 104-108.
[7]	陈子昂, 杨依婷, 迟茜, 杨晶晶, 夏广森, 展巨宏. 电催化臭氧耦合BAC工艺对污水中卡马西平去除和微生物群落影响[J]. 工业水处理, 2024, 44(9): 91-97.
[8]	陈文超, 李勇超, 杨昕旻, 刘佳浩, 单胜道. 多行业污泥生物炭特性及深度处理工业废水行为研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(8): 70-80.
[9]	王志强. 某电路板企业生产废水处理与回用工程实例及分析[J]. 工业水处理, 2024, 44(8): 205-210.
[10]	刘政, 杨龙, 周作绪, 张磊, 吉训胜. 丁二烯法尼龙66盐生产废水深度处理工程实例[J]. 工业水处理, 2024, 44(7): 185-189.
[11]	薛罡. 论纺织印染废水低碳治理[J]. 工业水处理, 2024, 44(7): 1-8.
[12]	张鹏翔, 陈旭斌, 谭建国. 印染集聚提升园区废水集中处理设施设计与运行[J]. 工业水处理, 2024, 44(6): 209-214.
[13]	施飞, 杨雪, 苏静, 王鸿博. 金属有机框架聚丙烯复合材料制备及降解印染废水研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(5): 101-110.
[14]	李旭枫, 王少坡, 周瑶, 常晶, 李荣光. 天津某净水厂引江水强化处理技术研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(5): 132-140.
[15]	苗艳晖, 王振磊, 张婷婷, 赵云良, 温通. 机械力活化方解石复合硫酸亚铁去除水中镉/砷复合污染研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(5): 80-87.

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容