① 我國大中型紡織印染廠的廢水出水量一般為多少m3/d
我國大中型紡織印染廠的廢水出水量一般在3—5萬/天的廢水量,如互太紡織、穎泰紡織、德永佳、福田實業、永盛紡織、華孚色紡、盛虹紡織。廢水量在1萬噸左右的為中小型染廠。
② 物化法處理印染廢水的研究進展
我國是印染紡織第一大國,而印染行業又是工業廢水排放大戶,據不完全統計,全國印染廢水每天排放量為3.0×106~4.0×106t。印染廢水具有水量水質變化大、有機污染物含量高、色度深、pH波動大等特點,過去常採用成本較低的生化法處理即可滿足較低的排放標准。
1處理印染廢水的物理方法
常用的處理印染廢水的物理方法主要包括吸附、混凝、膜處理等。通常地,吸附和膜處理技術作為生物處理的深度處理技術;而混凝技術視具體情況可以放在生物處理工段的前面,也可以放在後面。這些技術都可取得較好的效果。不過一般來說此類技術只是對廢水中的污染物進行了相間轉移,並沒有從根本上消除污染,而且相應材料消耗較大,增加了處理成本,限制了大范圍的推廣應用。
1.1吸附法
當印染廢水與多孔性物質混合或通過由其顆粒組成的濾床時,污染物就會進入多孔物質的孔隙內或者是黏附在表面而被除去。吸附法適用於低濃度印染廢水,多用於深度處理。應用最多的吸附劑是活性炭,但單獨採用活性炭吸附處理印染廢水的成本很高。
近些年來研究的重點主要在於尋找開發新型廉價易得的吸附劑,並對其進行改性來提高吸附性能,其種類和主要性能如表1所示。
1.2混凝法
混凝工藝流程簡單,操作管理方便。但由於染料品種繁多,單一混凝劑難以適應成分復雜的印染廢水,因此開發新型高效無毒混凝劑,對現有葯劑進行改性,爭取做到一劑多用是目前該技術發展的趨勢。
目前常用的絮凝劑包括無機絮凝劑、有機絮凝劑及生物絮凝劑。無機絮凝劑主要有鋁鹽、鐵鹽等低分子混凝劑以及聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵等高分子混凝劑。傳統的鋁鹽混凝一直佔主導地位,其絮體小、形態穩定,對大部分染料廢水處理效果比較理想,但反應較慢,受溫度影響較大且有毒性;鐵
鹽反應快、絮體大、易失穩沉澱,對疏水性染料脫色效率高,但對親水性染料脫色不理想,投加量不當會使水體呈現黃色,COD去除率低。有人圍繞著鐵磁性物質展開研究,通過磁種混凝使非磁性污染物獲得磁性,實現磁分離來縮短時間。D.Pak等〔1〕將煉鋼過程中產生的廢渣粉碎(其成分中含有磁性鐵氧化物)來處理紡織廢水,沉降速度較FeCl3或PAC大10倍,對色度、SS、TOC、COD、總氮和總磷的去除率都較高;賈宏藝等〔2〕利用磁性納米Fe3O4顆粒的超順磁特性,在外加磁場的作用下將磁顆粒、亞鐵鹽及有機物形成的混凝體迅速沉降下來,COD去除率較只投加亞鐵鹽時高15%。
有機高分子絮凝劑較無機絮凝劑絮凝速度快且穩定,用量少,受共存鹽類、pH及溫度影響小,產生的殘渣也較少,因此應用前景更加廣泛。主要品種有聚丙烯醯胺、聚丙烯酸、聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚胺等,由於合成高分子有毒性,因而天然無毒的高分子絮凝劑如殼聚糖日益受到重視。但殼聚糖只能溶解於弱酸性溶液,溶解度較小,在殼聚糖分子上引入基團對其進行改性,增強殼聚糖的螯合能力已經成為必然趨勢。劉運學等〔3〕對比了羧甲基殼聚糖和殼聚糖對某毛巾廠印染廢水的混凝處理效果,在相同工藝條件下前者得到的脫色率和COD去除率都優於後者。
近些年生物絮凝劑發展迅猛,其對水中膠體和懸浮物具有絮凝作用,且無二次污染,具有高效、無毒、絮凝對象廣泛、脫色效果獨特等優點,但是成本較高,技術上還存在一些問題。
1.3膜分離
膜分離技術由於無相變、設備簡單、操作方便等優點,迅速發展日趨成熟並已形成工業化規模,但不適宜直接處理印染廢水,否則極容易造成嚴重的膜污染且難以再生;膜分離技術多用於深度處理,降低和去除殘存的有機物、色度並脫除無機鹽分,分離前段工藝中形成的微生物、絮凝物或是投加的固體催化劑,與其他技術聯用的效果極好,出水可以達到回用標准。叢利澤等〔4〕採用混凝沉澱法對COD高達2500mg/L,色度高達10000倍的印染廢水進行預處理,後接膜生物反應器與納濾膜分離系統組合工藝,處理後COD降到30mg/L,NH3-N降到8mg/L,色度為0,其中納濾膜主要分離色素等生物難降解小分子物質。浙江某公司〔5〕採用超濾-反滲透聯用處理印染廢水,超濾可去除部分有機物及色度,更主要是去除可能污堵反滲透膜的膠體、細菌、病毒等雜質,延長了反滲透膜的清洗周期和壽命;反滲透可去除98%的鹽分,完全去除硬度,同時對COD、色度也具有極高的去除作用,出水完全達到純水標准。
2化學氧化方法
化學氧化能夠使印染廢水中的有機染料發生化學反應而被分解,常用的氧化劑包括O2、O3、ClO2、H2O2、新生態MnO2等。這些氧化劑都能與染料發生氧化還原反應,但由於成本高或效率低導致費用昂貴,於是人們紛紛添加催化劑來提高其氧化性能,通過產生氧化活性更高的˙OH來提高其氧化能力。印染廢水中染料的顏色來源於染料分子的共扼體系—含不飽和基團—N=N—、C=C、—N=O、C=O、C=S—、—CH=N—等的發色體〔6〕。˙OH的標准氧化電位高達2.8eV,是除元素氟以外最強的氧化劑,能夠有效打破共扼體系結構,使之變成無色的有機分子,無選擇地將絕大多數有機物徹底氧化成CO2、H2O和其他無機物。
2.1光化學氧化法
光化學氧化印染廢水不受鹽離子種類、有機物濃度和pH波動的影響,無二次污染,操作條件溫和。利用紫外光照射在TiO2的表面產生˙OH進而氧化有機污染物是當前實驗室內最主要的方法,但對於色度較高的印染廢水由於光透過性較差而使處理效果不夠理想。
於是研究重點正在從利用紫外光的光催化氧化向利用可見光的光敏化氧化轉變。因為染料本身就是一種光敏化劑,能夠被可見光激發向TiO2轉移電子,形成的導帶電子被水中的氧捕獲,進而形成˙O2-和˙OH,這樣協助催化劑被間接激發,從而擴大了可利用光的波長范圍,甚至可以直接利用太陽光,極大地降低了處理成本。在實驗室內採取的措施有:改變光收集裝置透鏡聚焦〔7〕、復式拋物線集光器〔8〕、鍍發光劑〔9〕、聯合類Fenton技術〔8-10〕等,這些都得到了良好的處理效果。在突尼西亞佔地50m2的光敏化氧化工藝中試裝置的運行結果表明,太陽光能夠去除難降解有機物和色度〔11〕,甚至較實驗室內有更高的效率(量子產率達15%),並提高了廢水的可生化性,這在陽光充沛的地區具有極大的意義,只是太陽光的光效率過低,使得處理設施佔地面積龐大。
2.2電化學氧化法
關於電化學氧化的研究主要集中在對電極的改進上,以提高電極材料的催化性能,提高電流效率降低能耗。溫軼等〔12〕以碳納米管電催化電極做陽極,不銹鋼片為陰極分解處理含活性艷紅X-3B的模擬印染廢水,在酸性條件下當電流密度為20mA/cm2時可以有效電催化氧化有機染料。A.Sakalis等〔13〕以鈮/硼摻雜金剛石為陽極來處理4種偶氮染料,與Pt/Ti相比,電耗更低,效率更高,脫色率高達90%。A.Koparal等〔14〕利用硼摻雜金剛石拉西環形陽極在雙極滴流塔反應器中處理鹼性紅29,其分解率達99%,最優的條件下脫色率和COD去除率分別為97.2%和91%,而電流密度僅1mA/cm2。
實際印染廢水往往含有大量無機鹽類,導電性較強,無需額外投加電解質。研究表明,當廢水中含有鹵化物時電解效率會提高,其中NaCl影響最大,不僅能降低電耗,利於絮凝,還能在陽極形成ClO-繼續氧化。A.Sakalis等〔15〕還發現Na2SO4也有相似效果可生成S2O32-,但效果沒有NaCl明顯。
另外通過電解產生的O2或是外界提供的O2還可以在陰極上還原產生H2O2,類似與Fenton試劑聯用。JunshuiChen等〔16〕將Fe2+換成Co2+,獲得了更強的催化能力,對溴鄰苯三酚紅的分解更加迅速。
電化學方法處理印染廢水快速高效,優點眾多,但由於價格昂貴,實際應用並不多,目前著重在對微觀機理、中間產物及其毒性的研究。
2.3濕式氧化法
濕式氧化法(WAO)是在高溫高壓條件下,利用溶解的氧氣將廢水中有機物氧化的方法。該工藝操作條件苛刻,對反應器要求嚴格,且停留時間較長。旨在降低反應溫度和壓力的濕式催化氧化技術(CWAO)近年來受到廣泛的重視和研究。
如何使反應條件變得更加溫和是濕式催化氧化工藝的關鍵。有人投加H2O2、O3等氧化性物質來降低操作條件,也有人制備高效催化劑嘗試在常壓較低溫度下處理染料溶液。Sung-ChulKim等〔17〕以10gAl-Cu柱狀黏土催化H2O2處理1000mg/L的活性藍19溶液,常壓、80℃下,20min內可完全將其去除,還抑制了Cu的溶出。YanLiu等〔18〕在常溫常壓下向500mg/L的甲基橙模擬染料廢水通入空氣2.5h,採用Fe2O3-CeO2-TiO2/γ-Al2O3作為催化劑,脫色率、COD去除率和TOC去除率分別可達98.09%、97.50%和97.08%;HongzhuMa等〔19〕在常壓、35℃、pH=5的條件下,用CuO-MoO3-P2O5催化氧氣處理300mg/L的甲基橙溶液,脫色率僅有55%,而在相同條件下亞甲基藍10min的脫色率就可達99.26%。
2.4Fenton法
Fenton試劑是由H2O2與Fe2+混合組成的氧化體系,H2O2在酸性條件下(一般pH<3.5)被Fe2+或Fe3+催化分解產生高活性的˙OH和˙O2H,同時Fe離子還具有絮凝作用。W.Bae等〔20〕採用Fenton法處理印染紡織廢水時發現Fe離子絮凝的效果遠大於自由基的氧化作用。此技術去除效率高,易操作,但是酸性的反應環境會造成設備腐蝕,因此在排放前須進行中和處理,且出水中Fe2+排放濃度高。李紹鋒等〔21〕採用Fenton試劑對9種活性染料所配水樣進行處理,pH在3~5之間,Fenton試劑對9種染料的降解效果均較好,色度去除率達90%以上,COD去除率在40%~80%之間。反應後的UV-VIS吸收光譜區已無N=N雙鍵及芳香結構的特徵
吸收,說明染料分子中此部分結構已被Fenton試劑徹底破壞。單獨採用Fenton試劑氧化印染廢水中的有機物時H2O2的消耗量過大,處理成本高,一般需與其他技術聯用。近年來有人在Fenton工藝里引入紫外〔20〕、草酸鹽等或是固定催化劑〔22-24〕,可進一步增強其氧化能力、擴大適用的pH范圍和抑制Fe的溶出。JiyunFeng等〔25〕把Fe塗在斑脫土上作為光Fenton催化劑氧化偶氮染料OrangeⅡ,脫色率100%,TOC去除率達50%~60%。A.Durán等〔8〕對比了光Fenton技術在投加草酸鹽與否時處理活性藍4溶液的效果,發現前者有助於創造低pH氛圍,提高了反應速率,且COD、TOC的去除率都優於後者。
2.5微波誘導催化氧化法
微波是指波長為1mm~1m、頻率為300~300000MHz的一種電磁波。在液體中微波能使極性分子高速旋轉,產生熱效應;許多磁性物質如過渡金屬及其化合物、活性炭等對微波有很強的吸收能力,常作為誘導化學反應的催化劑,當受微波輻射時不均勻的表面會產生許多「熱點」,其能量比其他部位高得多,誘導產生高能電子輻射、臭氧氧化、紫外光解和非平衡態等離子體等多種反應,可以產生高溫並形成活性氧化物質,從而使有機物直接分解或將大分子有機物轉變成小分子有機物。
張國宇等〔26〕以顆粒活性炭為催化劑微波誘導氧化雅格素紅BF-3B150%染料廢水,較單獨使用微波氧化和活性炭吸附兩者時都具有明顯的優越性,最優條件下色度和COD去除率分別為99.6%、96.8%。微波輻射能有效解吸活性炭表面的有機物,使活性炭再生並有利於有機物的消解和回收再利用。但是活性炭的機械強度較差,微波、高溫及水力擾動都會使其結構受到破壞甚至破碎,從而影響了其催化活性和壽命。近些年來所使用的催化劑逐漸轉到金屬及其化合物,例如張惠靈等〔27〕用CuO/γ-Al2O3替換活性炭,效果明顯,當摻雜CeO2後脫色率又提高30%,還延長了催化劑的使用壽命;洪光等〔28〕以改性氧化鋁誘導微波氧化處理雅格素藍BF-BR染料,催化活性和使用壽命均優於顆粒活性炭。
2.6超聲催化氧化法
超聲處理效果不受溶液色度影響,並可能實現完全褪色和100%礦化。超聲空化能在液體中產生局部高溫高壓、高剪切力,誘使水分子及染料分子裂解產生˙OH自由基,另外溶解在溶液中的N2和O2也可以發生自由基裂解反應產生˙N和˙O自由基,進一步引發各種反應,使水中有機物礦化成無機物或轉換成易生物降解的小分子化合物,還有可能促進絮凝。由於超聲波產生的自由基濃度有限,能量轉化率低,效果並不理想〔29〕,目前多使用催化劑〔30〕或者與其他氧化技術聯用來提高效率。A.Maezawa等〔31〕發現超聲提高了光催化分解酸性橙52的效率和TOC的去除率,並且不受Cl-的影響,可能是超聲波增加了催化劑的表面積,提高了傳質速度,同時在催化劑表面生成的H2O2有利於產生˙OH。Ki-TaekByun等〔32〕在多泡聲致發光條件下30min內去除亞甲基藍,較普通TiO2催化UV快得多,但同時證實了微氣泡在崩潰瞬間發出的光對染料的氧化幾乎不起作用。JianhuiSun等〔33〕研究表明超聲可以顯著增加低Fe2+濃度的Fenton試劑氧化酸性黑1的能力,最適條件下30min去除率達到98.83%,避免了普通Fenton含鐵污泥的問題。G.Tezcanli-Güyer等〔34〕發現超聲對O3和UV有催化作用,可以提高O3的傳質,同時在催化劑表面生成的H2O2有利於產生˙OH,當3種方法協同作用時,酸性紅7的分解速率大大提高。
符德學等〔35〕採用超聲協同鈦鐵雙陽極電解體系氧化含有鹼性湖藍5B的印染度水,集超聲空化、陽極催化氧化、電生自由基氧化和電絮凝等技術於一體,COD去除率達到90.2%,脫色率達到98.3%。
3結束語
上述方法用來處理印染廢水各有優劣,物理法總體上處理成本較高,其中的吸附法和膜分離技術適合於作為深度處理技術;化學氧化處理效率高、二次污染較少,越來越受到青睞,但直接用於生產則費用昂貴,這限制了這些高效技術的實際應用。比較有效的處理工藝是將化學氧化技術與生化技術結合,充分發揮各自的優勢,通過物化處理減少印染廢水的生物毒性,提高可生化性,再採用處理成本較低的生化法進一步處理。吸附法和膜分離技術作為出水要求嚴格的工藝或回用水技術較為合適。
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③ 印染廢水特點
紡織印染廢水具有水量大、有機污染物含量高、鹼性大、水質變化大等特點,屬難處理的工業廢水之一,廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、酸鹼、纖維雜質、砂類物質、無機鹽等。目前用於印染廢水處理的主要方法有物化法、生化法、化學法以及幾種工藝結合的處理方法,而廢水處理中的預處理主要是為了改善廢水水質,去除懸浮物及可直接沉降的雜質,調節廢水水質及水量、降低廢水溫度等,提高廢水處理的整體效果,確保整個處理系統的穩定性,因此預處理在印染廢水處理中具有極其重要的地位。
印染廢水的水質復雜,污染物按來源可分為兩類:一類來自纖維原料本身的夾帶物;另一類是加工過程中所用的漿料、油劑、染料、化學助劑等。分析其廢水特點,主要為以下方面:
水量大、有機污染物含量高、色度深、鹼性和pH值變化大、水質變化劇烈。因化纖織物的發展和印染後整理技術的進步,使PVA漿料、新型助劑等難以生化降解的有機物大量進入印染廢水中,增加了處理難度。
由於不同染料、不同助劑、不同織物的染整要求,所以廢水中的pH值、CODCr、BOD5、顏色等也各不相同,但其共同的特點是BOD5/CODCr值均很低,一般在20%左右,可生化性差,因此需要採取措施,使BOD5/CODCr值提高到30%左右或更高些,以利於進行生化處理。
印染廢水中的鹼減量廢水,其COD Cr值有的可達10萬mg/L以上,pH值≥12 ,因此必須進行預處理,把鹼回收,並投加酸降低pH值,經預處理達到一定要求後,再進入調節池,與其它的印染廢水一起進行處理。
印染廢水的另一個特點是色度高,有的可高達4 000倍以上。所以印染廢水處理的重要任務之一就是進行脫色處理,為此需要研究和選用高效脫色菌、高效脫色混凝劑和有利於脫色的處理工藝。
印染行業中,PVA漿料和新型助劑的使用,使難生化降解的有機物在廢水中含量大量增加。特別是PVA漿料造成的COD Cr含量佔印染廢水總COD Cr的比例相當大,而水處理用的普通微生物對這部分COD Cr很難降解。因此需要研究和篩選用來降解PVA的微生物。
另外,因生產的間斷運行,故存在著水量水質的波動;對於大量使用還原染料、硫化染料、冰染料等的廢水,其化學絮凝效果相對較差。因此處理工藝要考慮這些因素,要有一定的適應水量、水質負荷變化的能力
④ 印染廢水處理一缸多少噸
印染廢水處理一缸5噸,印染工業用水量非常大,通常每印染加工1噸紡織品耗水100~200噸,其中80%~90%以印染廢水排出。如果不及時處理會對周圍的環境造成不良影響,因此必須對其進行有效處理,常用的印染廢水處理方法有回收利用和無害化處理。
⑤ 印染廠如何解決環境污染
紡織印染行業一直是我國的污染大戶,每年所產生的廢水和廢氣量都很大,廢氣處理設備廠家,所產生的廢氣的主要成分有:大量的煙塵、有機化合物和油等成分。
林森建議採用前置生物酶噴淋洗滌塔預處理,後段加裝光催化氧化過濾系統,能有效地除塵除異味並清除臭味。這樣全面整合各種廢氣處理先進技術,徹底改變了以往印染廠、印染車間單純採用活性炭等比較單一的廢氣處理做法,除味和凈化廢氣針對性更強。
具體工藝流程是:廢氣經管道收集後進入洗滌塔,其主要作用是除去粉塵與大的漆物顆粒,同時有一定的物理溶解和掩蓋作用。噴淋塔中的循環水與循環水池相通,可定期清除池中浮到水面的漆物。
廢氣經噴淋洗滌塔處理後再進入光氫離子塔,光氫離子塔內部結構為光氫離子催化氧化裝置。光氫離子催化氧化裝置能產生大量的活性基團,漆物等與其中的活性自由基團發生化學反應,被分解為無害氣體與水。
該廢氣處理方案不僅處理效率高,能有效去除污染物,各處理後即可達標排放,廢氣處理設備風阻小,運行維護費用低,是很合理的廢氣處理方案。
⑥ 印染廢水含有什麼物質
紡織印染廢水具有水量大、有機污染物含量高、鹼性大、水質變化大等特點,屬難處理的工業廢水之一,廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、酸鹼、纖維雜質、砂類物質、無機鹽等。
印染廢水的水質復雜,污染物按來源可分為兩類:一類來自纖維原料本身的夾帶物;另一類是加工過程中所用的漿料、油劑、染料、化學助劑等。
分析其廢水特點,主要為以下方面:
水量大、有機污染物含量高、色度深、鹼性和pH值變化大、水質變化劇烈。因化纖織物的發展和印染後整理技術的進步,使PVA漿料、新型助劑等難以生化降解的有機物大量進入印染廢水中,增加了處理難度。
由於不同染料、不同助劑、不同織物的染整要求,所以廢水中的pH值、CODCr、BOD5、顏色等也各不相同,但其共同的特點是BOD5/CODCr值均很低,一般在20%左右,可生化性差,因此需要採取措施,使BOD5/CODCr值提高到30%左右或更高些,以利於進行生化處理。
印染廢水中的鹼減量廢水,其COD Cr值有的可達10萬mg/L以上,pH值≥12 ,因此必須進行預處理,把鹼回收,並投加酸降低pH值,經預處理達到一定要求後,再進入調節池,與其它的印染廢水一起進行處理。
印染廢水的另一個特點是色度高,有的可高達4000倍以上。
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⑦ 印染廢水的我國現狀
紡織工業發展主要阻礙之一是環保節能(低碳)問題,環保的主要問題是廢水,而約80%紡織廢水來自於印染行業。統計數據顯示,2008年紡織工業廢水排放量23億噸,居各工業行業第3位,佔全國工業廢水排放量的10.60%。紡織工業排放廢水中化學需氧量(CODCr)排放量31.4萬噸,居各工業行業第4位,佔全國工業廢水CODCr的7.76%。該數據是對規模以上企業的統計數據,實際數據可能要大很多。實際上印染行業是以中小企業為主的競爭性行業,中小企業比重佔99.6%,非公有制企業佔95%,大量小企業數據並未統計在內。若以纖維加工量的70%需進行印染加工計,則年排放廢水約在30億噸左右。
印染廠廢水處理的問題分析
印染廠廢水處理成功的實例較多,但是成效不佳的也不少,其原因大致有以下幾種情況:(1)印染廠未分析自身廢水特質(水質、水量),照搬他廠經驗,結果往往不理想。(2)將城市污水處理的設計規范,用於印染廢水處理,僅僅改變一些參數,造成很大的損失。特別是在早期,大型印染廠廢水集中處理,都由大型設計院負責,而其對印染廢水性質不夠深入了解,造成很大損失。(3)新技術、新工藝、新葯劑未經中試,直接用於工程,造成很多失敗。新技術多應經過小試、中試,才能用於工程,一般試規模是工程水量的3%~5%,即最多放大20倍左右。實驗室研究成果直接用於工程,難有成功案例。工程應該採用最成熟、最穩妥的技術。(4)生產工藝相近的廢水,可採用相似的處理工藝,但也要根據水質、水量適當調整技術參數,保證處理水平。(5)實際運行技術和管理技術不當,未根據廢水變化作適當調整,也是運行不穩定的原因。
模擬絲的興起和印染後整理技術的進步,使PVA漿料、人造絲鹼解物(主要是鄰苯二甲酸類物質)、新型助劑等難生化降解有機物大量進入印染廢水,其COD濃度也由原來的數百mg/L上升到2000~3000mg/L,從而使原有的生物處理系統COD去除率從70%下降到50%左右,甚至更低。傳統的生物處理工藝已受到嚴重挑戰;傳統的化學沉澱和氣浮法對這類印染廢水的COD去除率也僅為30%左右。因此開發經濟有效的印染廢水處理技術日益成為當今環保行業關注的課題。