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污水处理技术之印染废水分类及处理工艺解析

发表时间:2017-10-14 17:16

印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水。印染废水水量较大,每印染加工1吨纺织品耗水100200吨,其中8090%成为废水。

  纺织印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点,属难处理的工业废水之一。废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等。

  印染废水分类

1、退浆废水:水量较小,污染物浓度高,主要含有浆料及其分解物、纤维屑、酸、淀粉碱和酶类污染物,浊度大;废水呈碱性,pH值为12左右。用淀粉浆料时BODCOD均高,可生化性较好;用合成浆料时COD很高,BOD小于5mg/L,水可生化性较差。

2、煮炼废水:水量大,污染物浓度高,主要含有纤维素、果酸、蜡质、油脂、碱、表面活性剂、含氮化合物等。废水碱性很强,水温高,呈褐色,CODBOD很高,达每升数千毫克。化学纤维煮炼废水的污染较轻。

3、漂白废水:水量大,污染较轻,主要含有残余的漂白剂、少量醋酸、草酸、硫代硫酸钠等。

4、丝光废水:含碱量高,NaOH含量在3%-5%,多数印染厂通过蒸发浓缩回收NaOH,所以丝光废水一般很少排出,经过工艺多次重复使用最终排出的废水仍呈强碱性,BODCODSS均较高。

5、染色废水:水质多变,有时含有使用各种染料时的有毒物质(硫化碱、吐酒石、苯胺、硫酸铜、酚等),碱性,pH有时达10以上(采用硫化、还原染料时),含有有机染料、表面活性剂等。色度很高,SS少,CODBOD高,可生化性较差。

6、印花废水:含浆料,BODCOD高。

7、整理工序废水:主要含有纤维屑、树脂、甲醛、油剂和浆料,水量少。

8、碱减量废水:是涤纶仿真丝碱减量工序产生的,主要含涤纶水解物对苯二甲酸、乙二醇等,其中对苯二甲酸含量高达75%。碱减量废水不仅pH高(一般>12),而且有机物浓度高,碱减量工序排放的废水中CODcr可高达9mg/L,高分子有机物及部分染料很难被生物降解,此种废水属高浓度难降解有机废水。

  处理工艺

1、物理法

  在物理处理方法中应用最多的是吸附法,吸附法适用低浓度印染废水的深度处理,具有费用低、脱色效果较好的特点,适合中小型印染厂废水的处理。

  但应对吸附染料后的吸附剂再生及废吸附剂的后处理要引起重视,以减少二次污染。阮晨等对活性炭吸附法去除印染工业废水色度进行了试验与研究,提出这种方法可以大幅度改善出水水质。近年来国内外关于改性膨润土在废水处理中的研究报道也很多。

  马凤国等合成CMC-g-CPAM吸附剂。Soma等采用氧化铝微滤膜,对不溶性染料废水,膜的截留率高达98%。但是膜分离技术由于浓差极化、膜污染及膜的价格交贵,更换频率较快,使处理成本较高,从而严重阻碍了膜分离技术的更大规模工业应用。

  萃取技术则是利用不溶或难溶于水的溶剂将染料分子从水中萃取出来。如:近年来发展较快的液膜技术,正是利用萃取技术萃取含染料废水中的染料物质。

2、化学法

  化学法是处理染料废水的主要方法,也是常用的方法,化学法主要有:混凝法、Fenton法、氧化法,及目前发展起来的氧化联用技术等。

2.1混凝

  化学法中混凝法工艺流程简单,操作管理方便,设备投资少,占地面积小,对疏水性染料脱色效率高;但运行费用较高,泥渣量多且脱水困难,对亲水性染料处理效果差,需要开发新型高效混凝剂。

  祝社民等自行研发出一种新型混凝剂,它能广泛应用于印染废水等废水处理中,经过一步强化混凝处理后,各种废水的COD、色度和浊度等均有良好的去除效果。

  边凌飞等采用新型复合混凝剂PAC-PDMDAAC对印染废水进行处理。通过探索药剂投加量、原水的pH、沉淀时间和搅拌时间对脱色率和COD 去除率的影响,得出PACPDMDAAC处理印染废水,对降低废水中的化学需氧量、色度具有显著效果,COD去除率为67.4%,脱色率为50.4%

  方旭等在分析混凝机理和各种混凝剂特性的基础上,用新型复合型混凝剂型和型对印染废水处理进行了实验研究。实验结果表明:型和型对COD去除率分别为70.1%80.8%,色度去除率分别为84.0%99.2%

2.2Fenton

Fenton法以其设备简单和操作方便等优点得到广泛的研究与应用,国内在其反应机理方面也进行了相关的研究。Fenton试剂能有效分解有机污染物,甚至彻底地将有机污染物氧化分解为二氧化碳、水和矿物盐等无害无机物,不会产生新的污染。

  史红香等对Fenton试剂氧化处理印染废水进行了研究。考察了反应时间、双氧水投加量、硫酸亚铁投加量及pH值对印染废水的色度及COD去除率的影响。徐桦等建立了一个用电Fenton法处理污水的装置,寻找到了最佳处理条件。

2.3氧化法

  臭氧氧化法是目前研究较为成熟的方法,同时也是化学氧化法中最常用的方法。臭氧氧化法对多数染料能获得良好的脱色效果,但对硫化、还原、涂料等不溶于水的染料脱色效果较差,且耗电多,不适合大流量废水的处理,而且CODcr去除率低。通常很少采用单一的臭氧法处理印染废水,而是将它与其它方法相结合,彼此互补达到最佳的废水处理效果。

  臭氧氧化法虽然具有以上不足,但随着技术的全面发展这些缺点将日益被弥补。目前国内外在臭氧氧化及联用技术的研究与应用中有两种趋势:一种是基于臭氧的高级氧化过程,与其它方法联用将臭氧催化转化为氧化性更强的羟基自由基,如:O3/UV氧化组合、O3/超声波组合、O3/重金属离子的方法,都能使O3转化为OH等强氧化性物质,与有机物反应,降低臭氧的消耗及处理成本,提高臭氧的利用率。另一种是采用固体颗粒,如:活性炭、金属氧化物为催化剂来加强臭氧氧化,这些方法不另需氧化剂或能源。

  (1O3/UV联合氧化技

  近年来,光催化氧化技术在染料废水处理领域的应用具有良好的市场前景和经济效益,但该领域的研究还存在诸多问题,如寻求更高效的催化剂,催化剂分离与回收等。O3/UV联合氧化技术是一种在可见光或紫外光作用下进行的光化学氧化过程,因其反应条件温和(常温、常压)、氧化能力强而迅速发展。O3 /UV法是20世纪70年代发展起来的,主要用于处理废水中有毒有害且无法生物降解的物质。

  自80年代以来,O3/UV法研究范围扩展到饮用水的深度处理,并已成功地应用于处理印染工业废水。李兵宇等进行了关于O3/UV联合氧化技术处理印染纺织行业废水的实验。实验证明,O3/UV联合氧化法比单独臭氧处理更有效,而且能氧化臭氧难以降解的有机物。

  (2O3/超声波组合技术

  超声可以强化臭氧氧化,产生强氧化性的自由基,该技术已经应用于印染废水的处理。印染废水大多含有芳香族偶氮化合物,性质稳定,用传统方法很难处理。

  胡文容用超声强化臭氧氧化技术对偶氮染料偶氮胂I的脱色效能进行了研究。结果表明:单独超声处理并不能降解偶氮胂I,但超声对臭氧氧化偶氮胂I 有明显的强化作用。臭氧气体浓度控制为7.07mg/L,外加80W的超声,是超声协同臭氧强化处理偶氮胂I的最佳组合,既可以满足在11min内脱色率达到90%,又可以节省48%的臭氧投加量。

  超声空化效应产生的高能条件促使臭氧快速分解,产生大量氧化性能强的自由基,偶氮胂I受到这种自由基氧化而降解,溶液的颜色迅速消失。

  同时,超声可使臭氧的气泡粉碎成微气泡,使臭氧与水的接触面积大大增加,提高臭氧利用率。王晓宇等采用超声波与紫外光协同氧化法处理酸性红B染料废水60min后,脱色率可达99.1%

  (3)活性炭催化臭氧氧化技术

  活性炭在反应中,如同碱性溶液中的OH-作用一样,能引发臭氧基型链反应,加速臭氧分解生成˙OH等自由基。作为催化剂,活性碳与臭氧共同作用降解微量有机污染物的反应同其他涉及臭氧生成˙OH的反应一样,属于高级氧化技术。张彭义等研究表明,与单独的臭氧作用相比,臭氧/活性炭技术对3种有机物的降解速率更快,但活性炭对有机物臭氧化影响作用与有机物种类有关。

  刘时松等利用臭氧脱色和活性炭吸附联用技术在线连续处理印染加工中的低浓度废水。结果表明,用该工艺处理大多数水溶性染料废水都有较好的效果。出水接近无色,CODcr去除率在80%以上。

  (4)金属氧化物催化臭氧氧化技术

  金属氧化物臭氧体系中一般有三种可能的催化臭氧化机理:

臭氧被化学吸附在催化剂表面上,形成容易与未被吸附的有机分子反应的活性组分;

有机分子被化学吸附在催化剂表面上,然后同气相或水相中的臭氧反应;

臭氧和有机分子都被化学吸附,然后是这些被吸附物质之间相互反应。其中TiO2一般用作光催化反应,但是它对水中有机物的催化臭氧化也有很好的效果,既可以单独作为臭氧化反应的催化剂,又可以和活性炭一起共同催化臭氧化。

3、生物处理法

  生物处理法主要包括好氧法和厌氧法,好氧法又分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥既能分解大量的有机物质,又能去除部分色度,还可以微调pH值,运转效率高且费用低,出水水质较好,适合处理有机物含量较高的印染废水;生物膜法对印染废水的脱色作用较活性污泥法高。

  但是生物法存在着自身无法解决的问题:剩余污泥的处里费用较高。目前人们对厌氧-好氧、深层曝气、纯氧曝气、生物氧化沟、UASBUpflowAnaerobicSludgeBed)上流式厌氧污泥床反应器等生化处理方式进行了广泛的研究,并将技术应用于工程中。



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