① 印刷廠產生的印染廢水如何進行處理
印刷廠的印染廢水通常含有大量的染料、油墨和其他化學物質,對環境和水資源造成污染。為了減少對環境的負面影響,需要對印染廢水進行處理。
以下是幾種常見的印染廢水處理方法:
物理處理法:通過過濾、沉澱和分離等物理過程去除廢水中的大顆粒雜質和懸浮物。這種方法可以有效降低廢水的渾濁度和色度,但無法去除染料和有機污染物。
化學處理法:使用化學葯劑如混凝劑、氧化劑等與廢水中的污染物反應,使其轉化為無害的物質。常用的化學處理包括化學沉澱、氯化消毒、臭氧氧化等。
生物處理法:利用微生物的代謝作用將廢水中的有機污染物分解成無機化合物或二氧化碳和水。常見的生物處理技術包括活性污泥法、生物膜法和厭氧消化法等。
綜合處理法:結合物理、化學和生物處理技術,形成一套完整的廢水處理系統來達到最佳的處理效果。例如,可以使用化學法去除大分子有機物,再用生物法處理剩餘的有機物,最後進行物理處理以進一步凈化水質。
無論採用哪種處理方法,都需要定期監測廢水的質量,確保處理後的廢水符合排放標准並不會對環境和人類健康造成危害。
② 印染廢水脫色處理
(/),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。印染廢水的處理目標一般是COD的去除與脫色,但印染廢水脫色處理難度更大。
物理方法:吸附法——吸附法是利用多孔性的固體物質,使廢水中的一種或多種物質被吸附在固體表面而去除的方法。吸附脫色技術是依靠吸附劑的吸附作用來脫除染料分子的。吸附按其作用力可分為物理吸附、化學吸附和離子交換吸附三種。目前用於吸附脫色的吸附劑主要是靠物理吸附, 但離子交換纖維、改性膨潤土等也有化學吸附作用;超濾法脫色——超濾是利用一定的流體壓力推動力和孔徑在20~200üA 的半透膜實現高分子和低分子的分離。超濾過程的本質是一種篩濾過程,膜表面的孔隙大小是主要的控制因素。該法的優點是不會產生副作用,可以使水循環使用。早在70 年代初期, 膜分離技術就嘗試用來處理印染廢水。目前, 該方法可用於去除各種染料和添加劑。但由於分離染料混合物的困難, 並未達到完美的程度;輻射降解法——電離輻射可有效地降解染料水溶液,輻射技術和其它技術有很好的協同作用。與常規污染物處理技術相比,輻射技術在常溫常壓下進行,具有工藝簡單、無二次污染等特點,對難降解有機污染物的處理更有其獨特長處。
物理化學法:絮凝法——印染廢水的絮凝脫色技術, 投資費用低, 設備佔地少, 處理量大, 是一種被普遍採用的脫色技術。某印染廠採用混凝脫色- 懸浮曝氣生物濾池工藝處理主要含活性染料的廢水,原水CODCr, SS的平均質量濃度分別為296,285 mg/L 和平均色度為550倍, 處理後出水水質相應各項指標分別為40, 20 mg/L 和10 倍, 其去除率分別為87%, 92%和98%。
化學方法:電化學法——電化學法是處理印染廢水的另一種有效的處理方法。電化學法通過可溶性電極在陽極和陰極上發生電絮凝、電氣浮和H的間接還原作用從而達到處理廢水的目的。電化學法處理印染廢水具有設備小、佔地少、運行管理簡單、COD去除率高和脫色好等優點,但同時電化學法存在著能耗大、成本高和析氧析氫副反應等缺點。近年來,隨著電化學和電力工業的發展以及許多新型高析氧析氫過電位電極的發明,電化學法又重新引起人們的重視。根據電極反應方式劃分, 傳統電化學方法可細分為內電解法、電絮凝和電氣浮法、電氧化學;氧化法——氧化法是使染料分子中發色基團的不飽和雙鍵被氧化斷開,形成分子量較小的有機物或無機物,從而使染料失去發色能力的一種印染廢水處理方法。氧化法主要有:高溫深度氧化法、化學氧化法和光催化氧化降解法等。高溫深度氧化法主要是焚燒法;還原法——還原法式使用還原型脫色劑對直接染料廢水進行脫色處理的方法,使用的原料主要是鐵屑。鐵屑是機械加工過程中的廢料, 用於處理印染廢水,不僅成本低廉、操作簡單, 而且能夠獲得以廢治廢的效果;高級氧化法;超聲波氧化;萃取法。
生物處理方法:生物法是利用微生物酶來氧化或還原染料分子,破壞其不飽和鍵及發色基團,從而達到處理目的的一種印染廢水處理方法。生物法目前仍是國內外主要的印染廢水處理方法。
③ 染料廢水處理方法的研究進展
紡織染料工業近年來快速發展,目前我國各種染料產量已達90萬T,染料廢水已成為環境重點污染源之一。染料行業品種繁多,工藝復雜。其廢水中含有大量的有機物和鹽份,具有CODCR高,色澤深,酸鹼性強等特點,一直是廢水處理中的難題。本文主要介紹了染纖困料廢水處理技術中的物理法、化學法、電化學法、生化法,以及這些技術的特點原理及其近年來研究進展和應用。
1物理法
1.1吸附法
吸附法是利用多孔性固體(如活性炭、吸附樹脂等)與染料廢水接觸,利用吸附劑表面活性,將染料廢水中的有機物和金屬離子吸附並濃集於其表面,達到凈化水的目的。
活性炭具有較強的吸附能力,對陽離子染料,直接染料,酸性染料、活性染料等水溶性染料具有較好的吸附功能,但活性炭價格昂貴,不易再生。由殼聚糖與活性炭及纖維素混合製成的染料吸附劑對活性染料和酸慧豎李性染料有優異的吸附能力,其吸附容量分別為264和421MG/G(椰子活性炭吸附容量少於80MG/G)。該吸附劑在水中具有優良的分散性,可採用簡單而廉價的接觸過濾法處理。
大孔吸附樹脂是內部呈交聯網路結構的高分子珠狀體,具有優良的孔結構和很高的比表面積。吸附樹脂可用於去除難以生物處理的芳香族磺酸鹽,萘酚類物質。它易再生,且物理化學穩定性好,樹脂吸附法已成為處理染料廢水的有效方法之一。
1.2膜分離
膜分離技術應用於染料廢水處理方面主要是超濾和反滲透。據報道,用管式和中空纖維式聚碸超濾膜處理還原染料廢水脫色率在95%~98%之間,CODCR去除率60%~90%,染料回收率大於95%。近年來,用殼聚糖超濾膜和多孔炭膜的新型膜材料來處理印染廢水,取得較好的效果。夏之寧等研究了染料廢水在超聲作用下,通過醋酸纖維素膜的透水率與透鹽率,發現超聲波在膜分離中有明顯的加速傳質和去「濃差極化」作用,有超聲波作用時其滲透率是無超聲波時的1.5倍,對透鹽率影響更大,其截留率分別為94%和67%。
2化學法
2.1化學混凝法
化學混凝法主要有沉澱法和氣浮法,此法經濟有效,但產生化學的污泥需進一步處理。常用的有無機鐵復合鹽類。近年來國內外採用高分子混凝劑日益增多。天然高分子絮凝劑主要有澱粉及澱粉衍生物、甲殼質衍生物和木質素衍生物3大類。曾淑蘭等用NAOH作催化劑將玉米澱粉和醚化劑M反應製得的陽離子澱粉CST,用量為7~15MG/L時,對酸性染料、活性染料的脫色率達90%以上。吳冰艷等用接枝聚合製得的木質素季胺鹽絮凝劑處理J酸染料廢水,絮凝劑中的季胺離子與廢水中的磺酸基團生成不溶於水的物質,投量20MG/L,色度去除率達90%。
方忻蘭利用海蝦、蟹殼為原料製得的殼聚糖用來處理印染廢水,CODCR去除率達85%以上。天然高分子絮凝劑電荷密度小,分子量低,易發生生物降解而失去絮凝活性。人工合成的有機高分子絮凝劑分子量大,分子鏈中所帶的官能團多,絮凝性能好,用量少,PH范圍廣。代表性的人工有機高分子絮凝劑有PAN-DCD(二氰二胺改性聚丙烯腈聚電解質)、WX系列高分子脫色絮凝劑、PDADMA-A(二甲基二烯丙基氯化銨聚合物)M。 2.2化學氧化法
化學氧化是利用臭氧、氯、及其含氧化物將染料的發色基團破壞而脫色。臭氧氧化法對多數染料能獲得良好的脫色效果。但對硫化、還原等不溶於水的染料效果較差。FENTON試劑氧化法,其脫色的實質是H2O2與FE2+反應所產生的羥基自由基使染料有機物斷鏈。FENTON試劑除氧化作用外,還兼有混凝作用。研究表明,用此法處理2-萘磺酸鈉生產廢水,先用FECL3混凝沉澱後,然後在PH1.5~2.5條件下以H2O22G/GCODCR,FE2+4G/L水,氧化60MIN可去除CODCR99.6%、色度95.3%[19]。
2.3濕式空氣氧化法
濕式空氣氧化法(WAO)是在高溫(125~320℃)、高壓(0.5~20MPA)條件下通入空氣,使廢水中的有機物直接氧化[20]。超臨前遲界水氧化(SCWO)是指當溫度、壓力高於水的臨界溫度(374℃)和臨界壓力(22.05MPA)條件下的水中有機物的氧化。它實質上是濕式氧化法的強化和改進。超臨界態水的物理化學性質發生較大的變化,水汽相界面消失,形成均相氧化體系,有機物的氧化反應速度極快。MODEL等[21]對有機碳含量27.33G/L的有機廢水,在550℃,60S內,有機氯和有機碳的去除率分別為99.99%和99.97%。超臨界水氧化法與傳統的方法相比,效率高,反應速度快,適用范圍廣,可用於各種難降解有機物;在有機物的含量低於2%時;可通過自身熱交換,無須外界供熱,反應器結構簡單,處理量大。
2.4光催化氧化法
光催化氧化法常用H2O2或光敏化半導體(如TIO2、CDS、FE2O3、WO3作催化劑),在紫外線高能輻射下,電子從價帶躍遷進入導帶,在價帶產生空穴,從而引發氧化反應。此法對染料廢水的脫色效率高,缺點是投資和能耗高。張桂蘭等用新型的旋轉式光催化反應器,在優化條件下採用懸浮態TIO2時,偶氮染料脫色率達98%。程滄滄等[23,24]分別採用固定床型光反應器和斜板式光反應器對有機染料直接耐翠藍GL進行了光催化降解研究,經60MIN光照,其降解率分別為83%和81.4%。
3生化法
生化法具有運行成本低,對環境污染少的特點。但染料廢水水質波動大,種類多,毒性高,對溫度和PH條件要求較苛刻的微生物很難適應。
好氧處理法運行簡單,對CODCR、BOD5的去除率較高,對色度的去除率卻不太理想。而厭氧處理法對染料廢水的色度去除率較高。厭氧處理法污泥生成量少,產生的氣體是甲烷,可利用作為能源。但單獨使用,效果不理想。黃天寅等在處理酞菁藍廢水過程中,採用氣提、吹脫和氣浮等物化手段去除原水中大部分NH3-N和CU2+,提高其生化性。
經厭氧處理後,各項指標均可達到污水綜合排放標準的一級標准,CODCR去除率90.0%,BOD5去除率88.9%,NH3-N去除率99.1%,CU2+去除率99.7%。由於近年來染料向抗分解,抗生物降解的方向發展,單獨一種工藝很難取得滿意的效果。現在處理工藝正朝向厭氧—好氧聯合處理工藝發展。閆慶松等[26]對染料廢水採用了厭氧—好氧工藝。厭氧段採用UASB工藝,中溫消化,停留時間48H,CODCR去除率可達55%,出水BOD5/CODCR值由0.1提高到0.42,系統內形成顆粒污泥,其沉降性能良好。好氧段採用接觸氧化法,經馴化後,污泥對廢水的降解能力逐步提高。 高效菌群(HIGHSOLUTIONBACTERIA)是利用復合的微生物群來處理染料廢水的方法,菌種現已發展到100多種,如反硝化產鹼菌、脫氮硫桿菌、氧化硫硫桿菌等。它可以針對不同的廢水配成不同的菌群去分解不同的污染物,具有較高的針對性。高效微生物群將有機物分解成SO2、H2O以及許多對水質沒有影響的有機小分子。運用H.S.B技術處理無錫某染料廠生產的分散染料、酸性染料(CODCR濃度達2000~2500MG/L)的廢水,出水CODCR小於100MG/L,平均去除率為92.68%。苯胺去除率94%,酚為93%,氨氮為92%,色度均在50倍以下[27]。為了增加優勢菌種在生物處理裝置中的濃度,提高對染料廢水的處理效率,通常將游離的細菌通過化學或物理的手段加以固定,使其保持生物活性和提高使用率。研究表明,高效脫色菌群固定在活性污泥上,脫色酶活力提高70%。
4電化學法
電化學法治理廢水,實質是間接或直接利用電解作用,把染料廢水中的有毒物質轉化為無毒物質。近年來由於電力工業的發展,電力供應充足並使處理成本大幅降低,電化學法已逐漸成為一種非常有競爭力的廢水處理方法。染料廢水的電化學凈化根據電極反應發生的方式不同,可分為內電解法、電凝聚電氣浮、電催化氧化等。
應用最廣泛的內電解法是鐵屑炭法。靳建永用鐵屑內電解法對5大類11種染料廢水進行脫色處理。研究表明,對中等色度和濃度的廢水,脫色率在96%以上;加入助劑可使廢水CODCR去除率在70%以上。內電解法的優點是利用廢物在不消耗能源的前提下去除多種污染成分和色度,缺點是反應速度慢、反應柱易堵塞、對高濃度廢水處理效果差。
在外電壓作用下,利用可溶性陽極(鐵或鋁)產生大量陽離子,對膠體廢水進行凝聚,同時在陰極上析出大量氫氣微氣泡,與絮粒粘附一起上浮。這種方法稱為電凝聚電氣浮。與化學凝聚法相比,其材料損耗少一半左右,污泥量較少,且無笨重的加葯措施。其缺點是電能消耗和材料消耗過大。
電催化氧化是通過陽極反應直接降解有機物,或通過陽極反應產生的羥基自由基、臭氧等氧化劑降解有機物。電催化氧化法的優點是有機物氧化完全,無二次污染。但該法真正應用於廢水工業化處理則取決於具有高析氧電位的廉價高效催化電極。同時電極與電解槽的結構對降低能耗也起重要的作用。賈金平等研究了活性炭纖維電極與鐵的復合電極降解多種模擬印染廢水,有較好的效果。
5結語
染料生產工藝復雜,廢水量大且難以處理,污染治理的費用很高。硫化鹼還原時排出的含硫廢水除使用昂貴的濕式氧化法處理外,其他方法難以達到排放標准。近年來採用加氫還原法,徹底消除了硫化物的污染。汞催化磺化法生產氨基蒽醌改為硝化還原法,徹底消除汞污染。各種新技術的研究和應用大大提高了染料廢水處理的效率,降低了處理成本。但治標更要治本,研究發展經濟合理的清潔生產工藝與發展高效經濟的廢水治理工藝同等重要。從根本上降低排污,才是長久之計。
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④ 染料廢水的處理方法
我國染料廢水處理工藝研究中具有明顯的水量大、水質復雜特色,這種染料廢水的化學需氧量、含鹽量較高,科、化學性較差。對染料廢水進行治理可以減少整體的治理難度,實現對環境的保護,增強整體的處理效果。在進行染料廢水處理的過程中,常選取物理法、化學法、生物法等新型工藝進行染料廢水處理,確保提高處理效果。
一、染料廢水
1、染料廢水的特點
(1)染料廢水的水質隨加工的纖維種類和採用工藝以及使用的染化料的不同而異,污染物組分差異很大。染料廢水具有水量大、有機污染物含量高、色度深、鹼性大、水質變化大等特點,屬難處理的工業廢水。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。
(1)一般染料廢水pH值為6~13,色度可高達1000倍,CODCr為400~4000mg/L,BOD5為100~1000mg/L, 染料廢水一般具有污染物濃度高、種類多、含有毒害成份及色度高的特點。以處理難度為標准可分為:
a.高濃度染料廢水:機織布的退煮漂廢水、牛仔線的漿染廢水、印花廢水、蠟染廢水、鹼減量廢水和綉花廢水等。
b.中等濃度染料廢水:毛織物染色、針織染色、絲綢染整、縫紉線染色及拉鏈染色等。
c.低濃度染料廢水:牛仔服飾洗漂廢水。
二.染料廢水的主要來源
染料廢水主要指天然水體的污染。印染廢水排入天然水體後,印染廢水的水溫較高,且水中大量有機物會迅速消耗水體中的溶解氧,使河流因缺氧產生厭氧分解,釋放出的H2S加大了進一步消耗水體中的溶解氧,水體中溶解氧大幅度下降的水體。這種廢水中總磷、總氮含量增高,排放後使水體過於富營養化。漂白廢水中的游離氯可能破壞或降低河流的自凈能力。
常見的廢水來源主要有:染料中的化學元素沉積、染料有毒元素積累、放射性元素輻射等方面。工業企業在進行染料壓濾和板框壓濾機進行清洗的過程中,很容易出現環境污染廢水。這些廢水中含有較高的染料色素、懸浮物、氨氮元素,導致整體需氧量增加,污染周圍水質,導致環境問題加重。
二、我國印染行業廢水處理中的問題
1、對水處理資金投入不足
發達國家生產的印染產品檔次比國內高,其對印染廢水處理的成本投入也很高,印染廢水處理效果我國與之是天壤之別,其印染廢水排放達到零,我們目前還很難達到。我國國內印染產品的檔次偏低,大部分屬於中低檔,附加利潤也相對較低,造成這些的主要原因是我國對廢水排放處理做的還不到位。目前,國內一些印染廢水處理廠處理一噸印染廢水需要費用在1000元左右,與外國相比有很大的差距,由於投入不足,造成部分印染廠廢水排放很難達標。
2、印染企業管理制度不強
由於我國印染業相對來說處於各行業的最低位置,由於受我國經濟的影響,目前的管理水平與國外發達國家還有一定的差距,因此要想提高和發展印染行業,改善當前的管理制度是首要考慮。
三、染料廢水的處理方法
1、物化處理法
(1)輻射法
近年來,輻射法處理染料廢水得到了較大發展,如電離輻射、紫外輻射等。Solpan等採用β射線輻射法對活性染料進行脫色和降解研究,結果表明,對活性藍5和活性黑5的脫色和降解效果都很好,且隨輻射劑量的增加而增加;當其濃度較低時兩種染料污水的脫色程度達到100%,COD也下降了76%-80%。
(2)超聲波降解法
超聲波作為一種新的能量形式在化學化工領域中的應用研究,獲得了許多有價值的成果。祁夢蘭採用聲化學氧化法作預處理,可使生物難降解的染料廢水可生化性BOD5/COD值由0.22-0.28提高到0.44-0.51。超聲波對化學反應所產生的獨特作用以及它的良好的應用前景正越來越引人注目。
(3)磁分離法
磁分離法不僅能直接處理工業廢水中的各種細微的弱磁性、順磁性物質,而且還能分離出不具磁性的細菌、病毒、藻類、懸浮物、有機和無機化合物、油脂類和重金屬等,其應用范圍非常廣泛。
(4)混凝沉降法
混凝沉降是處理染料廢水經常採用的方法之一, 是迄今為止屬於工藝上比較成熟、處理效果比較穩定的染料廢水處理方法。目前得到普遍認可的混凝機理有壓縮雙層、電中和、橋聯作用和網捕作用 。可以預料,隨著人們對含染料廢水處理機理認識的不斷提高,新型、高效的混凝劑必將更為廣泛地應用於染料廢水處理。混凝法的主要優點是工藝流程簡單、操作管理方便、設備投資省、佔地面積少、對疏水性染料脫色效率很高;缺點是運行費用較高、泥渣量多且脫水困難、對親水性染料處理效果差。
2、生物處理法
好氧法和厭氧法是生物處理的兩大類方法。近年來,很多工程實踐都表明,好氧法和厭氧法由於具有很大程度上的互補性,所以將二者聯合時,能夠使得不能或難以處理的染料廢水在不同程度上取得將好的降解效果。
3、染料廢水處理新技術
(1)超臨界水氧化技術
超臨界水氧化是指當溫度、壓力高於水的臨界溫度(374℃)和臨界壓力(22.1 MPa)條件下水中有機物的氧化。處在超臨界態的水有著與常態水完全不同的物理、化學性質。由於超臨界水汽液相界面消失,成為一均相體系,因而超臨界水中的有機物的氧化反應速度極快。盡管技術有許多優點,並且展現出良好的工業應用前景,但是超臨界水氧化法還有一些實際的技術問題需要解決,如反應條件較為苛刻(高溫、高壓),對設備材質要求高等。在超臨界水中,由於無機鹽溶解度小,因此在氧化過程中會有鹽的沉澱引起反應器和管路的堵塞。
(2)低溫等離子體化學
等離子體是在特定條件下使氣(汽)體部分電離而產生的非凝聚體系。體系內正負電荷相等,整個體系呈電中性,被稱為物質存在的第四態。帶電粒子中電子質量最輕,其溫度高達10 4K以上;離子、自由基、中性原子或分子等重粒子的溫度接近或略高於室溫,稱這種等離子體為低溫等離子體。低溫等離子體具有足夠高能量的活性物種,因而可使反應物分子激發、電離或斷鍵。盡管國內外對低溫等離子體化學技術在環境污染治理的應用的原理已有較多的討論,也有一些單一有機物降解的實驗室研究工作的報道,但是該技術對不同類型的有機物和實際工業廢水的降解的研究報道較少另外,該技術的實際應用也存在如何降低能耗,提高降解效率的問題。
結 語:
對染料廢水進行行之有效的處理不但能降低對環境的污染,給生物創建良好的生活空間,還可以提高我國經濟效益,加快我國社會主義建設,實現我國經濟技術可持續發展。通過對廢水處理工藝進行改進與完善,對染料廢水進行過濾,將污染物進行有機分解,降低分解產物的有害物質,實現對染料廢水的合理處理。通過採用物理、化學、生物等多種方法對其進行有效處理,真正達到染料廢水排放的指標。
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⑤ 染料中間體還原物廢水為什麼很難處理
1前言
染料及染料中間體廢水是指染料或染料中間體生產過程中排出的工藝廢水。染料中間體的生產包括以下幾個過程:由苯、萘、蒽等基本有機原料經磺化、硝化、還原、鹵化、胺化、氧化、醯化、烷基化等化學反應過程,生成比原來結構復雜,但不具有染料特性的有機化合物,如H酸、土氏酸、J酸等。染料中間體經重氮化、偶合等反應過程製成原染料。原染料再經染料後處理,製成商品染料。染料生產過程耗用的原料多,每噸物耗可達幾噸到幾十噸,同時在其生產過程中,往往需要一次或多次水洗,因而產生大量的副產物或廢料,尤其是廢液產生量很大。
一般來說,染料及染料中間體廢水具有如下特點:
①廢水中污染物種類多。染料及染料中間體廢水含有酸、鹼、鹽、鹵素、烴、硝基物、胺類和染料及中間體等物質,有些還含有劇毒的聯苯胺、吡啶、氨、酚、以及重金屬汞、鎘、鉻等。
②有機物濃度高。其CODCr值一般在4000 mg/L以上,對於酸性染料、直接染料以及食用染料,由於原料往往帶有磺酸基團,易溶於水,導致這些有機污染物多以水溶態存在於廢液中。
③含鹽量高。廢水中含鹽量可以達到幾十到幾百g/L。
④染料的使用要求,促使它向抗光解、抗氧化、抗生物降解方向發展,使得這些廢水難以用常規的方法治理。
⑤染料生產多為間歇操作,工藝較落後,產生的廢水水質波動很大,鄉鎮企業的水質波動更為顯著。
2源頭治理技術
從根本上講,治理廢水的途徑應該從清潔生產入手,實行污染源全過程式控制制,少排或不排廢水。源頭治理技術主要是包括以下幾個方面:
①推行清潔生產,實行工業污染源全過程式控制制。清潔生產、污染源全過程式控制制是以節能、降耗、減污為目標,通過產品開發設計、原材料使用、良好的企業管理、採用先進合理的生產工藝、有效的物料循環、綜合利用等途徑實施生產、產品周期的全生命周期控制,使污染物產生量最小化的一種科學性很強的綜合技術,其目標是實現工業生產經濟效益、社會效益和環境效益的統一。
②加強冷卻水系統工藝管理,提高水循環利用率。義大利某廠設計產量為5000 t/d,年總用水量為6500 000 m3,其中50%是冷卻系統循環水。發達國家工業循環水利用率一般達70%以上,目前國內染料廠冷卻水循環利用尚未引起足夠的重視,冷卻水循環利用率不高,冷卻水系統工藝管理更有待改進。
③實行工藝改革,使「三廢」產生量最小化。同一染料產品常常有幾條合成路線和不同生產方法,選用合理的合成路線和先進的生產方法,使「三廢」在工藝過程中消滅或減低到最低限度。例如,同樣一種產品中間體N-氰乙基苯胺的合成,國內某染料廠採用的工藝為:以苯胺為原料,在氰乙基化罐中加入丙烯氰,使用催化劑ZnCl2,在溫度60~100℃下反應28小時,製得氰乙基苯胺。而義大利Acna公司採用苯酚做催化劑,苯酚可以通過蒸餾回收,產品質量有保證,廢水中不存在Zn污染。
④提高產品回收率,降低原材料消耗。目前,我國染料及中間體生產技術水平與發達國家相比,還有一定的差距,產品回收率低,「三廢」污染比較嚴重。因此,提高產品回收率,降低原材料消耗,既有經濟效益又有環境效益。
⑤加強物料回收,大力開展綜合利用。染料及中間體產生的「三廢」實質是生產過程中流失的原料、中間體和副產物。應用資源循環原理,開展「三廢」資源化技術,使染料工業廢水中污染物減至最低限度。
⑥研究與開發無「三廢」工藝。無「三廢」生產工藝研究與開發,已成為染料中間體開發研究的重要方向。前蘇聯有機中間體和染料研究院,首先把以水為介質反應改為有機溶劑,廢水數量大為減少,例如在有機介質中由鄰氨基酚同光氣作用製取苯並酮唑,可完全消除污水的產生,同時還提高了產品質量。間硝基苯磺酸生產中原來每噸產品產生20 m3廢水,採用鹼或碳酸鈉中和並將過量的硫酸鈉分離出來,廢水套用到成品的分離和洗滌,成為無「三廢」工藝。有廢水需要處理的單位,也可以到易凈水網服務平台咨詢具備類似污水處理經驗的企業。
3末端治理技術
一般來說,染料廢水的末端治理以降低水中的CODCr、色度,回收廢水中的有機物、廢酸和無機鹽為目的。根據不同水質和排放要求,採用不同的處理方法:去除固體雜質,可採用混凝法和過濾法;脫色一般採用混凝—吸附組合工藝流程;去除有毒物質和有機物,主要採用化學氧化法、生物法和反滲透法等;去除重金屬,可用化學沉澱法和離子交換法等相關技術文檔請參考易凈水網資料庫http://www.ep360.cn/qita/。
從染料及中間體廢水末端治理技術原理上看,大致可把它們分為三類:物理處理法、化學處理法及生物處理法。
3.1物理處理法
物理處理法包括混凝沉澱法、吸附法、氣浮法、電滲析法、結晶分離法、精餾法、離子交換法、萃取法等。一些比較常用的方法簡述如下:
①混凝沉澱法
混凝沉澱法近年來發展較快,是染料廢水凈化的主要方法之一。對於成分復雜的染料廢水,先經均化沉澱,加入適量的酸或鹼中和後,再加混凝劑絮凝沉澱。
混凝沉澱法主要用於染料廢水的脫色,對萘系染料處理效果較好,對蒽醌染料較差。染料廢水混凝沉澱的處理效果取決於混凝劑、助凝劑的選擇和用量、廢水的pH值、混凝的水力條件等。該方法對色度的去除率約為70%~90%,CODCr的去除率約為50%~80%。英國水研究中心對某廠分散染料廢水進行混凝沉澱處理,CODCr去除率為77.9%,色度去除率為80%。
常用的絮凝劑可分為無機、有機和高分子三種類型。使用最廣泛的是鐵鹽和鋁鹽,常用的還有含活性氧化鋁、高嶺土、皂土的混凝劑。近年還開發了不少新型無機和有機絮凝劑,如聚硅酸、硫酸鋁等。
②吸附法
吸附法可去除水中的色、臭、重金屬離子和有機物。由於吸附劑對不同類型的吸附能力存在差異,即吸附劑具有選擇性,因此,採用吸附法處理染料廢水,吸附劑的選擇是影響處理效果的一個關鍵因素。最常用的吸附劑是活性炭。天津長城化工廠以活性炭為吸附劑用於土氏酸生產中吸附母液中的二萘胺。
另外一些吸附劑是氧化鋁和活性氧化鋁。活性氧化鋁的處理效果可以通過添加沉澱劑或絮凝劑來提高。其它的吸附劑有SiO2、活化煤、高分子吸附劑等,根據當地情況還可以使用一些廉價的吸附劑,如粘土、礦渣、粉煤灰等。
高分子吸附劑與離子交換樹脂聯合使用,可以去除染料廢水中的重金屬、酚類、胺類等。在一種二步法處理工藝中,第一步使用的吸附劑是具有較大表面積的非離子型聚合物,廢水隨後通過一個弱酸性的離子交換器。Rock&Stevens公司用這種方法去除水中酸性、活性、金屬絡合及鹼性染料。該方法不大適用於分散染料的去除。在這種工藝中,吸附樹脂去除廢水中的有機物,未被吸附的殘余離子隨後被離子交換樹脂去除。兩種樹脂都可再生利用。
吸附法能夠去除廢水中難以分解的物質,對於不能生化處理或生物法處理後達不到排放標準的廢水,可用吸附法處理。
③萃取法
萃取法是利用有機物在水中和有機溶劑中溶解度的差異,選擇一種適宜的溶劑,通過與水混合,使有機物從水中迅速轉移到溶劑相中,然後經兩相分離,水相得到處理,而溶劑相含有染料。
染料從廢液中去除後濃縮於有機相中。根據廢水初始濃度的不同,染料可濃縮5~10倍。在該過程中,其它一些帶負電荷雜質也會從廢水中去除,例如某些含鹵素親油性物質。有機相可以用蒸餾法再生,但目前更多的是用酸或鹼進行反萃取,就可以使萃取劑得到再生,而染料以濃縮鹽的形式分離出來,萃取劑循環使用,這是一個很大的優點。
④結晶法
結晶法是通過控制物理條件,使染料或鹽分從水中結晶分離出來,從而達到去除水中污染物的目的。該方法不必向水中另行投加化學物質。採用冷凍分離法處理J酸生產過程中的酸性廢液,將廢液冷凍至-10~-20℃,使廢液中Na2SO4結晶析出,然後過濾除去。濾液加熱、濃縮後,返回原生產工序使用。
⑤氣浮法
氣浮法是廢水經過混凝後,通過加氣使水中污染物上浮。根據廢水性質不同,採用不同的氣浮方法。以疏水性染料、還原、冰染為主的染料廢水,普遍採用壓力溶氣氣浮法;廢水中含親水性物質、鹽類物質、以離子化形態存在的待分離物質或苯環上有取代基團的苯胺類化合物,則其它氣浮凈水技術效果較好,這些氣浮技術包括電解凝聚氣浮、離子氣浮、吸附氣浮等。
3.2化學處理法
化學處理法主要是利用化學反應改變廢水中有害物質的結構,以達到回收或分解去除的目的。化學處理法常與物理法或生物法聯合使用。
①氧化法
氧化法的目的是通過強氧化劑的氧化作用,破壞發色基團或染料分子結構,達到脫色和去除CODCr的目的。常用的氧化方法有葯劑氧化法、電解法、O3氧化法、光氧化法、濕式空氣氧化法等。葯劑氧化法一般可用氯氣、雙氧水作氧化劑。
隨著太陽能利用研究的發展,利用太陽光為光源的光氧化法處理廢水的研究越來越受到人們的重視,並取得了可喜的進展。
②還原法
偶氮染料可進行還原處理,但有時所產生的芳香胺是致癌物。對於蒽醌染料來說,還原是可逆的。基於上述原因,還原法在染料廢水處理中應用不多。
③焚燒法
焚燒法是在高溫下,利用空氣深度氧化處理極高濃度有機物廢水的最有效手段,是最易實現工業化的方法。CODCr大於1.0×105 mg/L,熱值大於1.0×104 kJ/kg的高濃度廢水,爐內操作溫度為900~1000℃,停留時間3~4 s,空氣剩餘系數為1.2~1.4,可使廢水直接燃燒。國內染料廢水處理基本都是以回收無機鹽為目的。目前,國內焚燒處理存在的主要問題是:熱回收率低,不少焚燒裝置因運轉費用高而不能運行。國外先進的焚燒系統都配備廢熱回收和廢氣污染控制裝置,有利於降低能耗和消除二次污染。
3.3生物處理方法
生物處理方法是污水處理的常規方法,也是染料廢水常用的處理手段之一。常用的生物方法有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法和厭氧生物法等。廢水中含胺、酚類等,用生物法處理有較好的效果;對於酸性和鹼性廢水,可先經中和處理後再用生物法處理;對偶氮染料和硫化染料廢水,可先經還原和氧化處理,降低其毒性後,再用生物法處理;亦有採用菌藻共生系統降解偶氮染料的報導,廢水先進入厭氧塘,使偶氮雙鍵斷裂,然後進入好氧塘,降解芳香胺。
近年來,由於染料行業發展迅速,為了提高染料的使用性能,染料產品逐漸向抗氧化、抗光解、抗生物降解方向發展,廢水中難生物降解的物質越來越多,給生物處理帶來一定的困難。
採用生物法處理染料廢水,最重要的是解決廢水的可生化性問題。目前,一般趨於採用強化生物法與物化法結合的方案。
4廢水資源化技術
國內外關於染料廢水的資源化研究主要集中在以下幾個方面:
4.1稀酸的濃縮與回用
染料廢水中常伴有稀酸的排出,這部分酸可以回收利用。稀酸的回收主要包括濃縮和凈化。凈化指去除水中的有機物,主要有氣提法、水解法、吸附法、萃取法、氧化法等,其中以氧化法最好。濃縮方法主要有鼓泡多室濃縮法、升膜式真空蒸發濃縮法。日本的Yawata化學工業公司採用浸沒燃燒法將含稀鹽酸的染料廢水中的有機物燃燒後,獲得13%的鹽酸,然後用濃H2SO4進行循環脫水,轉化為濃鹽酸,既處理了廢物,又回收了鹽酸。
4.2鹽類的回收
染料廢水中含鹽量很大,可採用濃縮和焚燒法回收。濃縮法不能去除廢水中的有機物質;焚燒法雖然能把有機物作為熱源焚燒,但是,如前所述,由於其成本高,難以得到廣泛應用。
4.3有機物的回收
染料生產過程中會產生高濃度廢母液,這種廢液有機物和無機鹽濃度很高,處理困難,如果能將其中有用的有機物提取出來,加以回收利用,將具有很好的經濟效益和環境效益。有機物回收的方法主要有:樹脂吸附、液膜萃取、絡合萃取和離子締合萃取。
有機物回收後,廢水中污染物濃度大大降低,經過適當處理後易達到排放標准。因此,這是一種很有前途的處理方法。
5小結
總的來說,對於染料工業廢水,使用單一處理方法,難以使處理後的出水達到國家要求的排放標准。目前一般採用兩級處理方法:即物化法加生化法、生化法加氧化法,或生化法加吸附法等。在地球資源日益枯竭的情況下,國內外關於廢水資源化技術的研究越來越多,人們趨向於尋找不造成二次污染,同時可回收廢水中有用物質的技術,以取代目前耗資巨大的各種處理方法。
⑥ 印染污水處理最佳處理方法
印染污水處理通常採用多種方法結合使用。以下是具體的處理技術:
物理方法:
1. 柵欄法:此法用於去除廢水中如紗頭、布塊等漂浮物和懸浮物,常用設備包括格柵、格網和篩網。
2. 調節池:鑒於紡織印染廢水水質和水量變化較大,設置調節池至關重要。調節池的停留時間根據廢水量而定,例如,5000m³/d的廢水處理中,調節池停留時間一般為4小時;2000m³/d的廢水處理中,停留時間為5至6小時;小於1000m³/d的廢水處理中,停留時間為7至8小時。
3. 沉澱池:印染廢水中的懸浮顆粒較小,因此通常不直接進行沉澱處理。沉澱池類型包括平流式、豎流式和輻流式,其中平流式應用最為廣泛。
4. 過濾法:在印染廢水中,過濾法多採用快濾池,利用重力作用,以6至12米/小時的速度完成過濾過程。
化學處理方法:
1. 中和法:該法主要用於調節廢水pH值,並不能去除污染物。在生物處理前,需確保廢水pH值在6至9之間。
2. 混凝法:通過化學葯劑使廢水中的染料、洗滌劑等微粒結合成較大顆粒以便去除。常用的混凝劑包括鹼式氯化鋁、聚丙烯醯胺、硫酸鋁、明礬和三氯化鐵。
3. 氣浮法:適用於去除廢水中的有機膠體微粒和乳狀油脂等輕質懸浮物。加壓溶氣氣浮法在印染廢水處理中應用較多。
4. 電解法:此法脫色效果顯著,但電耗和電極材料耗量大,且需要直流電源,適合小量廢水處理。
5. 吸附法:對COD和色度去除效果良好。由於活性炭成本較高,可考慮使用其他活性多孔材料如泥煤、硅藻土、高嶺土作為吸附劑。
6. 氧化法:包括光氧化、臭氧氧化和氯氧化法,其中氯氧化法因成本較高而應用較少。
生化處理方法:
1. 厭氧發酵法:通過厭氧技術處理印染廢水,可提高處理效果。厭氧發酵工藝包括多種類型,如常規厭氧發酵、高效厭氧發酵、厭氧接觸法等。
2. 生物膜法:包括生物濾池、生物轉盤和生物接觸氧化法。生物轉盤法適用於小水量廢水處理,而生物接觸氧化法在國內應用較多。
3. 活性污泥法:是目前應用最廣泛的方法,包括推流式活性污泥法和表面曝氣池等。推流式活性污泥法在一些大型工業廢水處理站仍在使用。
預處理:
1. 調節池:用於均化水質和水量,防止纖維、棉籽殼、漿料等沉澱,通常配備水力、空氣或機械攪拌設備,水力停留時間一般為8小時。
2. 中和池:用於調節廢水的pH值,以滿足後續處理要求。
3. 廢鉻液處理:針對印花工藝中產生的含鉻廢水,需單獨處理以消除鉻污染。
4. 染料濃腳水預處理:對染色換品種時排放的高濃度染料廢水進行單獨處理,以降低廢水的COD濃度。
⑦ 印染廢水脫色有哪些方法
1、活性炭
活性炭表面及內部都有細孔,具有很大的比表面積,可以有效去除廢水中的活性染料 、鹼性染料、偶氮染料 。
2、天然黏土
天然黏土的脫色機 理除了吸附作用外,還有離子交換以及絮凝的綜合作用。
3、脫色劑
脫色劑是集脫色、絮凝、分離等多種功能於一身的有機分子化合物,該產品特有的陽離子基團與廢水著色的陰離子基團相互作用而成為難溶性鹽。
4、臭氧氧化
臭氧可有效地去除染料廢水中的染料,如直接染料、活性染料、酸性染料等。它能迅速而廣泛地氧化分解水中的大部分有機物。
5、光催化氧化
光催化氧化與內電解法降解有機染料廢水的綜合處理效果。
6、生物法
膜生物反應器是一種將高效膜分離技術與傳統活性污泥法相結合的新型水處理反應器系統。