1. 染料废水怎么处理
方法有很多,我这边用的是“CLEAR NITE 污水处理药剂”,网络搜下就能找到。
1.物理吸附法专
采用以活性炭、高孔硅藻属精土、树脂为主等多孔性固体,利用吸附剂的表面活性,充分与染料污水接触,将染料废水中的有机物和金属离子吸附并浓集于其表面,达到染料污水处理净化的目的。
2.化学混凝法
主要采用以聚合氯化铝、聚丙烯酰胺等水处理混凝剂,依据气浮法、沉淀法。一般使用的无机混凝剂含有机高分子絮凝剂分子量大,分子链中所带的官能团多,絮凝性能好,pH范围广。
3.生化法
生化法具有运行成本低,对环境污染少的特点。但染料废水水质波动大,种类多,毒性高,对温度和pH条件要求较高,对菌种的要求比较高。
2. 印染废水处理工艺
印染废水处理中,常用的物化处理工艺主要是混凝沉淀法与混凝气浮法。此外,电解法、生物活性炭法和化学氧化法等有时也用于印染废水处理中:
1.混凝法
混凝法是印染废水处理中采用最多的方法,有混凝沉淀法和混凝气浮法两种。常用的混凝剂有碱式氯化铝、聚合硫酸铁等。混凝法对去除COD和色度都有较好的效果。
混凝法设置在生物处理前时,混凝剂投加量较大,污泥量大,易使处理成本提高,并增大污泥处理与最终处理的难度。混凝法的COD去除率一般为30%~60%,BOD5去除率一般为20%~50%。
作为废水的深度处理,混凝法设置在生物处理构筑物之后,具有操作运行灵活的优点。当进水浓度较低,生化运行效果好时,可以不加混凝剂,以节约成本;当采用生物接触氧化法时,可以考虑不设二次沉淀池,让生物处理构筑物的出水直接进入混凝处理设施。在印染废水处理中,多数是将混凝法设置在生物处理之后。其COD去除率一般为15%~40%。
当原废水污染物浓度低,仅用混凝法已能达到排放标准时,可考虑只设置混凝法处理设施。
2.化学氧化法
纺织印染废水的特征之一是带有较深的颜色。主要由残留在废水中的染料所造成。此外,有些悬浮物、浆料和助剂也能产生颜色。废水脱色就是去除废水中上述显色有机物。印染废水经生物法或混凝法处理后,随BOD和部分悬浮物的去除,色度也有一定的降低。一般情况下,生物法的脱色率较低,仅为40%~50%。混凝法的脱色率稍高,但因染料品种和混凝剂的不同而有很大的差别,脱色率在50%~90%之间。因此,采用上述方法处理后,出水仍有较深的颜色,对排放和回用都很不利。为此,必须进一步进行脱色处理。常用的脱色处理法有氧化法和吸附法两种。氧化脱色法有氯氧化法、臭氧氧化法和光氧化法三种。
化学氧化法一般作为深度处理设施,设置在工艺流程的最后一级。主要的目的是去除色度,同时也降低部分COD。经化学氧化法处理后,色度可降到50倍以下,COD去除率较低,一般仅5%~15%。
3.电解法
借助于外加电流的作用产生化学反应,把电能转化成化学能的过程称电解。利用电解的化学反应,使废水的有害杂质转化而被去除的方法称为废水电解处理法,简称电解法。
电解法以往多用于处理含氰、含铬电镀废水,近年来才开始用于处理纺织印染废水的治理,但尚缺乏成熟的经验。研究表明,电解法的脱色效果显著,对某些活性染料、直接染料、媒染染料、硫化染料和分散染料印染废水,脱色率可达90%以上,对酸性染料废水脱色率达70%以上。电解法对于处理小水量的印染废水,具有设备简单、管理方便和效果较好的特点。固定床电解法在工程上也有应用,取得了较好的效果。其缺点是耗电较大、电极消耗较多,不适宜在水量较大时采用。电解法一般作为深度处理,设置在生物处理之后。其COD去除率为20%~50%,色度可以降到50倍以下。
当原废水浓度低,仅用电解法已能达到排放标准时,可考虑只设置电解法处理设施。仅用电解法处理时,COD去除率为40%~75%。
4.活性炭吸附法
活性炭吸附技术在国内用于医药、化工和食品等工业的精制和脱色已有多年历史。70年代开始用于工业废水处理。生产实践表明,活性炭对水中微量有机污染物具有卓越的吸附性,它对纺织印染、染料化工、食品加工和有机化工等工业废水都有良好的吸附效果。一般情况下,对废水中以BOD、COD等综合指标表示的有机物,如合成染料、表面性剂、酚类、苯类、有机氯、农药和石油化工产品等,都有独特的去除能力。所以,活性炭吸附法已逐步成为工业废水二级或三级处理的主要方法之一。
吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的过程。吸附是一种界面现象,其与表面张力、表面能的变化有关。引起吸附的推动能力有两种,一种是溶剂水对疏水物质的排斥力,另一种是固体对溶质的亲和吸引力。废水处理中的吸附,多数是这两种力综合作用的结果。活性炭的比表面积和孔隙结构直接影响其吸附能力,在选择活性炭时,应根据废水的水质通过试验确定。对印染废水宜选择过渡孔发达的炭种。此外,灰分也有影响,灰分愈小,吸附性能愈好;吸附质分子的大小与炭孔隙直径愈接近,愈容易被吸附;吸附质浓度对活性炭吸附量也有影响。在一定浓度范围内,吸附量是随吸附质浓度的增大而增加的。另外,水温和pH值也有影响。吸附量随水温的升高而减少,随pH值的降低而增大。故低水温、低pH值有利于活性炭的吸附。
3. 污水处理时每吨污水要加多少pAC
一、每吨水要加的pac:
高色度、高浓度废水处理时每吨水需要添加700-900g的pac。
处理溴氨酸活性染料生产废水时,当PAC的投加量2kg每吨
这个要看悬浮物浓度,通常的加药量是3%左右加药量400L/H,将固体溶于水,以液体形式经计量加入准备处理的水中(3%~5%),搅拌均与,加入量以实验确定, PH=6-9之间处理最佳,用量少,效果好,与有机高分子絮凝剂配合使用,效果会更好。
二、聚合氯化铝处理高色度、高浓度废水的投加量:
高色度、高浓度废水,用混凝法对此废水进行处理时,聚合氯化铝投加量为700~900mg/L,pH值控制在5.4~6.6时,脱色率可达93%,并且聚合氯化铝较其它絮凝剂所产生的矾花大、沉降速度快,另外,对于以活性染料为主的印染废水,PAC的投加量要比处理疏水性染料时的投加料要多。
三、聚合氯化铝产品处理溴氨酸活性染料生产废水时,当PAC的投加量:
在利用聚合氯化铝产品处理溴氨酸活性染料生产废水时,当PAC的投加量2g/L时,脱色率和COD去除率均在90%以上。
此外,通过对染色废水混凝脱色机理的研究进一步说明,聚铝混凝脱色的pH值范围广,对于大部分染料废水,都可获得较理想的脱色效果,但碱式氯化铝对单偶氮、低分子量含水溶性基团较多的亲水性染料,则不能采用聚铝絮凝剂脱色。
(3)染料废水的混凝误差扩展阅读:
固体聚合氯化铝稀释成液体时,首先要根据原水情况,使用前先做小试求得最佳药量。在生产上使用聚合氯化铝时,按聚合氯化铝固体:清水=1:9-1:15质量比混合溶解即可。
氧化铝含量低于1%的溶液易水解,会降低使用效果,浓度太高不易投加均匀。药剂投用后,如见沉淀池矾花少,余浊大,则投加量过少;如见沉淀池矾花大且上翻,则加药量过大,应适当调整。
聚合氯化铝的颜色一般有白色、黄色、棕褐色,不同颜色的聚合氯化铝在应用及生产技术上也有较大区别。国家标准范围内的三氧化铝含量在27%~30%之间的聚合氯化铝多为土黄色、到黄色、淡黄色的固体粉状。
这些类型的聚合氯化铝水溶性比较好,在溶解的过程中伴随电化学、凝聚、吸附和沉淀等物理化学变化,絮凝体形成快而粗大、活性高、沉淀快、对高浊度水的净化效果明显。
4. 染料废水处理设计方案
染料品种数以万计,印染加工过程中约有10%~20%的染料随废水排出,每排放1t染料废水,就会污染20t水体。废水中的染料能吸收光线,降低水体透明度,造成视觉上的污染。染料废水是难处理的工业废水之一,具有色度深、碱性大、有机污染物含量高和水质变化大的特点。大多数染料为有毒难降解有机物,化学稳定性强,具有致癌、致畸、致突变作用;直接危害人类健康,还严重破坏水体、土壤及生态环境,造成难以想象的后果。有效解决染料废水治理问题是消除印染行业发展瓶颈的关键所在。
1 、染料废水及其污染
染料工业污染中尤以染料废水的污染问题最为突出。近些年来,我国每年污水排放量达390多亿吨,其中工业污水占51%,而染料废水又占总工业废水排放量的35%,而且还以1%的速度在逐年增加。每排放1t染料废水,就能造成20t水体的污染。各行业中,印染纺织业的COD排放量排在第4位,而且排放比重还在逐年增加。“三河三湖”中,染料废水对太湖、淮河流域造成的污染状况尤其严重。
染料废水主要来自于染料及染料中间体的生产企业,由染整过程中排放出的染料、浆料、助剂等组成。随着印染工业的迅猛发展,染料废水已成为水体中几种最主要的污染源之一。目前世界染料年产量约为(8~9)x105t。我国是纺织品生产和加工大国,纺织品出口额已多年来列居世界首位,每年的染料生产量达1.5×105 t,其中大约10%~15%的染料会直接随废水排入水体中。
染料废水色度高、水量大、碱性大、组成成分复杂,属于比较难处理的工业废水之。染料是染料废水中的主要污染物,带有各类显色基团(如-N=N-,-N=O等)和部分极性基团(-SO3Na,-OH,-NH2),成分复杂,大多数是以芳烃和杂环为母体,属较难降解的有机污染物,也是我国各大水域的重要污染源。
大多数有机染料化学稳定性强,具有三致(致癌、致畸、致突变)作用,是典型有毒难降解有机污染物。此外,废水中的染料能吸收光线,降低水体的透明度,对水生生物、微生物的生长不利,并且降低了水体的自净能力,同时导致视觉污染,严重破坏水体、土壤及生态环境,直接和间接地危害人类身体健康。
2、 染料废水的处理方法
对染料行之有效的降解和处理技术是治理染料废水的重要前提。针对大多数染料化学性质稳定、难以降解的特点,各国科学家都高度重视染料及染料废水的降解和处理方法的研究。随着科技进步以及污染治理技术的不断发展,人类也找到了很多行之有效的处理染料废水的方法,概括起来不外乎物化法、生物法、物化一生物联合法。
2.1 物化法
2.1.1 混凝沉降法
混凝沉降法是目前处理染料废水效果比较稳定、工艺较为成熟的方法。普遍接受的机理有桥联作用、压缩双层、网捕和电中和作用。混凝剂自身特性决定了其沉降性能的好坏,很多环境因素包括温度、pH和Eh等则可能对沉降功能起促进或抑制作用。近年来,IPF(无机高分子絮凝剂)成为研究混凝絮凝行为和机理的热点。与普通的混凝剂相比,IPF能形成更多的有效絮凝的形态A13+。混凝法的主要研究方向是开发有效混凝剂,尤其是有机一无机复合混凝剂。
张凯松等人副研制的无机一有机复合混凝剂,对染料废水的处理效果比聚合氯化铝(PAC)更为明显。吴敦虎等人¨列对利用硼泥复合混凝剂处理染料污水的研究结果表明:当剂量为0.3~0.6 g/L,pH值为4.0~11.5时,脱色率达到92%以上,优于PAC。
2.1.2膜分离法
膜分离技术具有工艺简单、低能耗、不对环境产生污染的优势。通过自行研制醋酸纤维素(CA)纳米滤膜,郭明远等人指出:CA纳滤膜对活性染料废水的处理和回收染料效果明显。掺入活性炭填充共混的改性壳聚糖超滤膜,适当交联后对酸性红染料废水的最大脱色截留率达98.8%。冯冰凌等人采用壳聚糖超滤膜处理染料废水,脱色率超过95%,COD去除率达80%左右。吴开芬u引利用超滤法对靛蓝染料的废水进行处理,可实现染料的高浓度溶液的直接回用,透过液则可作为中性水被再循环利用。Soma等人mo利用氧化铝微滤膜,对不溶性染料废水进行过滤时的截留率高达98%。
由于膜污染、浓差极化和过快的更换频率,加之膜的价格较贵,使得膜分离技术处理染料废水的成本过高,大大限制了膜分离技术在染料废水治理行业的应用和推广。
2.1.3催化氧化法
催化氧化法是通过催化作用加快体系中氧化剂的分解,并使之与水中有机物迅速反应,在较短的时间内致使有机污染物氧化降解。针对采用高级化学氧化法和好氧生物处理法处理分散染料废水时效果不太理想这一问题,周建等人采用催化氧化法对内电解处理后不能达标的染料废水进行处理,不仅日处理蒽醌系列分散染料达2500t,还降低了内电解处理后未达标染料废水的色度和COD值,大大减少了运行费用。ArslanLt引采用Fe2+催化臭氧氧化法对分散染料废水进行处理,研究结论指出,单独采用臭氧(应用剂量为2300 mg/L)氧化法时,只在pH=3的条件下有一定的降解效果,脱色率也只有77%,COD的去除率仅为ll%;但采用Fe2+絮凝、臭氧氧化和Fe2+催化臭氧氧化相结合的方法处理时,Fe“使用剂量为0.09~18 mmol/L、染料废水pH值为3—13的范围内,脱色率达到了97%,对COD的去除率也提高到54%。
2.1.4 Fenton试剂法
以Fe3+或Fe2+为催化剂,在H202存在时产生的强氧化性,能使许多有机分子氧化,而且反应体系不需要高温高压,反应条件不苛刻,反应设备也比较简单,适用范围较广。陈文松等人利用低剂量Fenton氧化一混凝法处理模拟和实际染料废水的研究结论指出,该方法对处理同时含有亲水性和疏水性染料、成分复杂的染料废水特别适合,而且操作方便、运行成本不高。近年来一些学者把紫外光(uV)、草酸盐等也引入Fenton法中,使得Fenton法的氧化能力大大提高,处理效果也更加显著。K.Swaminathan等人心川就光助Fenton体系对偶氮染料活性橙-4进行了脱色研究,其研究结论指出,光助Fenton体系降解能力远强于一般Fenton体系。
Fenton法的不足之处在于:氧化能力相对较弱,出水因含大量铁离子而显色。近年来,铁离子的固定化技术,成为Fenton氧化法的重要方向。
2.1.5 光氧化法
光氧化法是利用光化学反应降解污染物,包括无催化剂和有催化剂参与2种,前者也称光化学氧化,后者又称光催化氧化。光降解通常是指有机物在光的作用下,逐步氧化成低分子中间产物,最终生成CO2、H20和其他一些离子,如PO43-、NO3-、Cl-等。有机物的光降解过程可分为直接光降解和间接光降解。直接光降解是指有机物分子吸收光能后进一步发生化学反应。间接光降解则是周围环境存在的某些物质吸收光能形成激发态后,再诱导有机污染物产生一系列的氧化降解反应,它在处理环境中难生物降解的有机污染物时更为有效。
2.1.6臭氧氧化法
臭氧的氧化能力极强,除分散染料外,它能够破坏有机染料的发色或助色基团而具有一定的脱色作用。H.Y.Shu等人对8种偶氮染料在单独O3,氧化和UV/O3氧化作用下的降解进行了比较,研究结果表明,可能是因为染料废水色度过深,吸收了大部分紫外光,引入UV后有机染料的降解速度并没有明显加快。史惠祥等人口刮利用臭氧降解偶氮染料阳离子红x-GRL的研究结论中指出,臭氧对染料的脱色以直接氧化为主。
由于臭氧在水中的溶解度较低,如何更有效地提高臭氧在水溶液中的溶解量,已成为研究臭氧氧化技术的热点和关键。此外,臭氧的使用会产生一些副产品,尤其要重视的是羰基化合物中的甲醛、乙醛等醛类,因这类物质具有急性和慢性毒性和一定的致癌、致畸、致突变性,容易导致二次污染,另外,臭氧发生器的成本相对较高,因此单独使用不够经济。
2.1.7 超声氧化法
随着超声化学的研究深入,超声氧化法被认为是一种清洁且具良好应用前景的方法,成为处理水污染的一项有效技术。超声波作用下产生的声空化效应形成的高温高压促使空化气泡内部的水蒸汽与其他气体发生离解产生自由基,引发超声化学反应的进行。N.Ince等人对pH和染料分子结构对超声降解效率的影响研究表明:pH对染料的降解有重要影响,降解程度随pH的减小而增加;分子质量越小,结构越简单,且具有偶氮基临位羟基取代基的染料分子越易被降解。G.Tezcanli—Gtiyer等人刚发现羟基自由基首先进攻染料的发色基团,染料的脱色过程快于芳香环的破坏过程。J.Ge等人研究也指出,引入超声能有效加快染料的降解,并提高矿化速率。
2.1.8 电化学法
电化学处理技术近年来进展很快,原基础上增加了氧化、光催化氧化或催化氧化的协同作用,微电解技术的局限性问题得到了较好地解决。周光元等人处理含盐染料废水的研究表明,处理过程中余氯的产生对脱色和去除COD起关键作用,电解l h后,脱色率可达85%,COD的去除率也达到99.8%。章婷曦等人采用内电解-催化氧化-氧化塘法处理染料废水时COD的去除率和脱色率都超过95%。祁梦兰等人采用微电解一催化氧化一飞灰吸附的组合工艺处理活性染料废水脱色率达99.9%,COD去除率在95%以上。
目前,电化学方法主要应用在去除具有生物毒性的有机污染化合物方面,这种方法最具吸引性的一大特点是能发挥电化学方法所特有的电催化性能,可以有选择性地将有机污染物降解到某一特定程度。此外,电化学方法与其他处理方法有较好的协同性,可实现联用,达到理想的处理效果。但是,利用电化学法彻底降解水中的有机污染物设备投入过高,而且需要消耗大量能源。
2.2 生物法
生物处理法是通过生物菌体的絮凝、吸附功能和生物降解作用,对染料进行分离和氧化降解。生物絮凝和生物吸附并不使染料发生化学变化。而生物降解过程则是利用微生物酶等的作用对染料分子进行氧化或还原,破坏染料的发色基团和不饱和键,并通过一系列氧化、还原、水解、化合等过程,将染料分子最终降解成为简单的无机物,或转化成各种微生物自身需要的营养物或原生质。生物处理法有好氧处理、厌氧处理和厌氧-好氧联合处理3种。
针对传统的生物处理法对纺织、染料废水中的有机染料不能起到有效的处理作用这一实际情况,一些学者近些年来着力研究开发厌氧一好氧联用技术,并取得了意想不到的效果。一些研究表明,同时应用好氧法和厌氧法,通过实现优势互补,很多好氧生物法不能氧化降解或降解程度有限的有机染料,通过厌氧法都能实现不同程度的降解。
作为实用的水污染处理技术之一,微生物处理染料废水的开发和研究已有多年的历史。微生物脱色降解机理非常复杂多样,很多降解过程和反应机制还很不清楚,有待不断探讨。
由于对各种有毒有害的、难以降解的、在环境中宿存的异生物质具有低耗、高效、广谱、适用性强的生物降解作用,以黄孢原毛平革菌为代表的白腐真菌成为治理多种污染物的有效武器,近些年来发展起来的真菌技术被很多学者称之为创新环境生物技术。可能是由于其在次生代谢阶段产生的木质素过氧化酶和锰过氧化酶的作用,许多白腐真菌对染料有广谱的脱色和降解能力。培养条件对白腐真菌脱色及降解活性有较大的影响。Conneely等人认为,白腐真菌对一些染料废水,如Rem.azol绿蓝G133、酞菁染料、Everzol绿蓝和Heli.gon蓝等生物吸附作用较强,并通过胞外酶的代谢作用使染料脱色降解。
利用微生物对染料废水进行处理的发展方向之一是选育和培养高效降解工程菌。微生物对有机染料的脱色、降解,以前多集中在兼性厌氧菌,如芽孢杆菌、假单胞菌和一些光合细菌,近年来逐渐筛选到了不少新品种。一些学者采用假单胞菌属对多种印染工业废水进行处理,研究结果表明,食油假单胞菌对其中的甲基橙、B15染料的脱色率都能达到80%以上,并且在高浓度染料环境中,食油假单胞菌表现出很强的耐受性。
20世纪80年代初,固定化微生物技术成为国内外有机工业废水处理的研究热点。这种技术是将可降解染料的微生物固定在特定载体的表面,提高微生物降解效率。用于固定化的微生物有单一和混合等多种方式。相关研究指出,混合菌脱色降解作用更好。随着固定化脱色菌载体技术的发展,脱色降解反应时问也在大大缩短。
生物强化技术是在生物处理体系中投加具有特定功能的微生物来改善原有处理体系的处理性能,用于对难降解有机物的去除。实施生物强化技术的途径主要有:投加高效降解的微生物;投加遗传工程菌(GEM);对现有处理体系的营养供给进行优化,通过添加基质或底物类似物质,来刺激微生物的生长或提高其活力。
膜生物反应器也是近些年来发展起来的一种新型污水处理技术。最早应用于发酵工业,20世纪80年代,膜生物反应器技术引起了学术界高度重视。膜技术能截流生物体,减少出水中所含的生物。通过无泡鼓气、膜生物反应器使氧的利用最大化。近年来,膜生物反应器已成功地应用于处理水道污水、粪便污水和垃圾渗滤液,并开始应用于处理染料废水。很多学者认为,含酶膜生物反应器将是未来处理染料废水的重要方向。由于膜制造费用高且易堵塞,膜生物反应器技术在水处理领域全面推广还受到了一定限制。
尽管生物法得到了很大发展,但随着染料废水的可生化度降低,受到微生物对营养物质、pH值、温度等条件有苛刻要求的限制,在实际应用处理染料废水时,生物法很难适应染料废水水质波动大、染料种类多、毒性高的实际状况。如微生物的高效化及固定化等生物强化技术。许多专家和学者都致力于高效降解菌的筛选和基因工程菌的构建等研究工作,实现利用大自然现有的丰富资源来为人类服务,但是实践表明,新开发的高效菌应用于染料废水的处理时,并不一定能够完全达到预期的强化作用。此外,微生物本身还存在着安全性问题,高效菌与基因工程菌流落到自然环境中,可能对自然环境和生态平衡造成威胁,因而,这些生物方法的应用必须事先经过严格的环境安全性检查和评估。同时,微生物对染料的降解机理以及微生物的代谢机制还需要进一步研究和探讨。
5. 印染废水的处理方案如何设计
福建省某某印染有限公司印染废水处理方案设计
1 工程概况
PU革是近几年迅速发展的一种产品,它种类繁多,物美价廉,广泛应用于汽车、鞋革、箱包、沙发、装饰及服装生产工业,是皮革的优良代用品,而革基布则是PU革的基础材料,市场需求量极大,某县县现有织布厂20多家,织布机1500多台,年产革基布9000万米,以往某县县各织布厂生产的革基坯布未经漂染加工直接销往外地,产品附加值较低。福建省某某印染有限公司在某县县埔头工业区建设年产PU革基布3000万米这一项目,可成为某县县当地的漂染基地,既可增加某县县税费收入,又可解决部分剩余劳动力。
纺织印染行业是工业废水排放大户,据估算,全国每天排放的废水量约(3-4)×106m3,且废水中有机物浓度高,成分复杂,色度深,pH变化大,水质水量变化大,属较难处理工业废水。据福建省某某印染有限公司提供的数据,该项目的建成排放废水量800吨/日。
根据《建设项目管理条例》和《环境保护法》之规定,环保设施的建设应与主体工程“三同时”。受福建省某某印染有限公司委托,我们提出了该项目的废水处理方案,按本方案进行建设后,可确保废水的达标排放,能极大地减轻该项目外排废水对某县的不利影响。
2 方案设计依据
2.1 福建省某某印染有限公司提供的水质参数
2.2 《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-92
2.3 《室外排水设计规范》GBJ14-87
2.4 《建筑给排水设计规范》GBJ15-87
2.5 《福建省环境保护条例》
2.6 其它同类企业废水处理设施竣工验收监测数据
3 方案设计原则
3.1 可行性原则。在工程设计中,在确保工艺可行的同时,兼顾经济上许可的能力(总投资费用省、运行费用低等),考虑工艺上的可行性与经济上的可行性协调统一。
3.2 可靠性原则。通过对印染行业目前废水处理情况的调研,结合多年从事废水处理的经验,同时借鉴目前印染废水处理的成功个例,并与当前先进的废水处理设备相融合,制定合理、成熟、可靠的废水处理工艺,确保废水处理系统能长期、稳定、可靠地运行。
3.3 先进性原则,采用当前废水处理的先进工艺和设备。
3.4 操作管理方便,技术简单实用,提高操作管理水平,实现科学现代化的管理。
3.5 避免二次污染,在治理废水的同时,避免污泥和噪音产生二次污染。
4 废水的水质水量
福建省某某印染有限公司采用的原料为纯棉或涤棉坯布,染料有直接和分散染料,助剂有烧碱、碳酸钠、双氧水、表面活性剂、工业食盐、起毛剂等。
废水为连续排放,但水量、水质变化大,无固定规律,根据福建省某某印染有限公司提供并结合同类型企业的资料,其废水水质参数如下:
废水量 800吨/天
CODcr 1767mg/l
BOD5 868mg/l
SS 121mg/l
pH 9~12
NH3-N 15.1mg/l
S2- 2.3mg/l
色度 1000倍
5 废水处理后排放标准
根据《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-92中之规定:
CODcr 100mg/l
BOD5 25mg/l
色度 40倍(稀释倍数)
pH 6~9
SS 70mg/l
氨氮 15mg/l
硫化物 1.0mg/l
六价铬 0.5mg/l
铜 0.5mg/l
苯胺类 1.0mg/l
二氧化氯 0.5mg/l
最高允许排水量 2.5m3/百米布(幅宽 914mm)
6 废水处理工艺
6.1 纺织染整行业废水的特点
纺织染整行业的废水主要来自退浆、煮炼、漂白、染色和整理工段,各工段废水特点如下:
6.1.1 退浆废水
退浆是利用化学药剂去除纺织物上的杂质和浆料,便于下道工序的加工,此部分废水所含杂质纤维较多。以往由于纺织厂用淀粉为原料,故废水中BOD5浓度很高,是整个印染废水中BOD5的主要来源,使废水中B/C比较高,往往大于0.3,适宜生化,但随着科技的进步,印染厂所用浆料逐步被CAM/PVA所代替,从而使废水中BOD5下降,CODcr升高,废水的可生化性降低。
6.1.2 煮炼
煮炼工序是为了去除织物所含蜡质、果胶、油剂和机油等杂质,使用的化学药剂以烧碱和表面活性剂为主,此部分废水量大,碱性强,CODcr、BOD5高,是印染废水中主要的有机污染源。
6.1.3 漂白废水
漂白主要是利用氧原子氧化织物中的着色基团,达到织物增白的目的,漂白废水中一般有机物含量较低,使用的漂白剂多为双氧水。
6.1.4 染色废水
染色工艺是本项目的支柱工艺,在此过程中,使用直接、分散等染料和各种助剂,从而使染色工艺成为复杂工艺,也使染色废水水质呈现出复杂多样性。一般而言,染色废水碱性强,色泽深,对人体器官刺激大,BOD5、CODcr浓度高,废水中所含各种染料、表面活性剂和各种助剂是印染废水中最大的有机物污染源。
6.2 目前印染废水处理现状
印染废水的处理以生化法为主,并常与物理、化学法串联,方能取得较好的效果,目前对印染废水处理常见的处理方法有:
6.2.1 完全混合式活性污染法
此法工艺较成熟,在印染废水治理中有一定的历史,目前应用于纺织系统中大多数工厂。某市印染厂废水治理即采用此法。此法主要设施有调节池、曝气池和沉淀池等。
调节池主要用以调节各污染源排放废水的水质水量,防止对曝气池形成冲击,避免细菌死亡。因此,废水在调节池停留时间越长越好,但也要考虑建造费用,故一般根据企业的生产周期和占地条件来设计调节池。
曝气池主要作用是对泥水混合液充氧,保证活性污泥在分解有机物时所需的氧量,同时使活性污泥和废水充分混合。一般对曝气池的技术要求是污泥负荷常为0.3-0.4kgBOD5/kg.MLSS.d曝气时间约为4-6小时,污泥浓度一般在3-4g/l,但随着化纤织物的比例不断增大和水处理技术的提高,这些技术要求有所改变。
沉淀池主要是使泥水分离,并在沉淀时进一步降解有机物,经过泥水分离后水直接排放,污泥一部分回流进入曝气池,一部分作剩余污泥排放。
活性污泥法的特点是污水与生物污泥的接触较均匀持久,池水浓度分布较均匀,水温控制幅度较宽,在布水操作上也比较简单,处理效率较高,一般BOD5去除率可达95%以上,CODcr去除率在60%左右。但该法管理较复杂,易发生污泥膨胀及上翻,且占地面积较大。
6.2.2 接触氧化法
接触氧化法是近年来逐步广泛应用的污水处理技术。上海纺织系统中针织和印染厂大多采用的是塔式滤池(接触氧化法的一种)。塔式滤池的结构是塔加填料,塔的作用是充氧和安放填料,塔的高度是根据充氧要求和污水与填料上生物膜接触时间来设计,一般需要2.5-4小时,容积负荷在2-3kgBOD5/m3,填料过去使用表面粗糙的固体物使生物膜能依附其上,随着塑料工业的发展,目前采用了蜂窝填料和软性填料作生物膜支撑物,取得较好效果。
塔式滤池特点是运行管理方便,处理时间短,占地面积小,但有机物去除率相对低此,一般CODcr去除率在45-60%,BOD5去除率在70-90%,色度去除率在30-50%。
6.2.3 物理化学法
随着织物中化纤成份增多和化学助剂浆料的使用,印染废水中BOD5与CODcr比值发生了变化,废水的可生化性变差,为达到较好的处理效果,纺织行业开始采用物理化学法(臭氧混凝沉淀和气浮法等)处理印染废水。物理化学法常用混凝剂有硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁、碱式氯化铝、高分子混凝剂等。一般物理化学法用于二级处理,也有些工厂如上海第二丝绸印染厂单用物理化学法处理印染废水。实践证明,混凝气浮是一种较为合适的物化处理方法,因为印染废水中含有大量的污染物质如纤维素、浆料等,呈悬浮状态和胶体状态,且有些染料如分散、硫化、还原染料及涂料与混凝剂特别是铝盐混凝剂产生的絮凝物比重较小,适合采用气浮法处理。
其它化学方法,如臭氧作为氧化剂脱色效果很好,但是耗电量大,处理成本高,不易推广。同样,电解法也存在耗电量大,钢材用量大,且运转管理较复杂的问题。
6. 2.4 A/O法
(1)有A1/O法,即缺氧/好氧生物脱氮工艺,是英文Anoxic/Oxic的缩写,它的主要功能是去除有机物和脱氮,一般对BOD5和SS的总去除率为90-95%,总氮的去除率为70%以上。
(2)有A2/O法,即厌氧——好氧除磷工艺,是英文Anaerobic-Oxic的缩写,其主要功能是去除有机物和除磷,一般对BOD5和SS和去除率为95%,磷的去除率为70%以上。
(3)A2/O法,即厌氧——缺氧——好氧生物脱氮除磷工艺,是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic的缩写,其功能是去除有机物和除磷脱氮。
6.2.4 其他方法
有A/B法、水解——好氧生物处理工艺等,是较新的处理工艺,也有应用于印染废水处理,本文不再一一赘述。
6.3 本方案采用的印染废水的处理工艺
6.3.1 工艺流程:
经综合比较分析,并结合多年从事印染废水处理的经验,以经济和可行为原则,决定采用如下处理工艺:
.3.2 工艺流程简述
浓碱性废水先经过格栅处理后用于水膜除尘器除尘,经消烟除尘后,可降低PH值,使系统不必加酸调整PH,并可去除约30%的CODcr,使生化系统负荷降低,以节省运行费用,保证了生化处理的PH条件。除尘水沉淀后与其它生产废水一并经粗细格栅去除较粗杂质后,进入调节池,在调节池内设置预曝气系统,可均匀水质并防止杂质沉淀,还可以调蓄水量和在一定程度上脱除废水中硫化物。调节池的水用泵提升至反应池,经加药反应后靠重力流入竖流式沉淀池进行泥水分离。底部的污泥排至污泥浓缩池,竖流式沉淀池可去除部分有机物和大幅度降低硫化物和CODcr、色度,降低PH值并提高了B/C比值,为后续生化处理创造条件。
竖流式沉淀池上清液靠重力流入水解酸化池,同时调入营养料(P),降解大分子物质,进一步提高B/C,并降低CODcr。水解酸化池出水再靠重力流至A/O接触氧化池。在A/O接触氧化池中去除大部分溶解性有机物并进行反硝化脱氮,O池末端混合液回流至A池起始端,其中A池占1/3,O池占2/3,回流量为2倍处理水量。
A/O接触氧化池出水靠重力流至气浮系统,经加药气浮后,浮泥至污泥浓缩池,出水至排放池,当需要时在排放池内投加脱色剂,达标废水就近排放。
剩余活性污泥排入污泥脱水池,污泥脱水池上清液入调节池循环处理。脱水后的干污泥妥善处理(可掺入煤中送锅炉焚烧),防止二次污染。
6.3.3 主要处理单元说明
(1)水解酸化
在缺氧条件下,废水中的有机物完成厌氧反应的第一阶段,将一些难生物降解的有机物分解成易生物降解的小分子有机物,降低CODcr、BOD5、SS、S2-、色度,提高废水可生化性,为后续生化处理创造良好条件。
(2)絮凝剂
废水呈碱性,含硫化物。常用的絮凝剂为PAC或PFS,助凝剂为PAM,但PAC投加量过多可能影响后续生化处理,因此本工艺选择FM复合絮凝剂。FM对染色废水的色度和CODcr的去除有显著效果,而且具有脱硫的性能。该研究为上海市科委的攻关项目,已由上海市科委组织鉴定,并实际应用。FM絮凝剂价格低、来源方便,可现场复配。当然也可使用其它合适的絮凝剂,助凝剂为PAM。
(3)生化处理
生物接触氧化是一种较新的生物膜法,是在池中安装填料,填料具有很大的比表面积,是一种生物载体,产生较大的活性污泥浓度,以提高接触氧化池的容积负荷,提高污染物的去除效率。同时具有设备简单,占地小,维护方便,操作灵活,运行费用低等特点。已广泛应用于化工、食品、制药、印染等行业的废水处理,效果显著。被国家环保局推荐为最佳环保实用技术。
6.3.4废水处理工艺特点
(1)浓碱废水经消烟除尘后,可降低PH值,使系统不必加酸调整PH,并可去除约30%的CODcr,使生化系统负荷降低,以节省经常费用,保证了生化处理的PH条件。
(2)加药反应沉淀,主要目的是去除部分有机物和大幅度降低硫化物、降低色度和SS,提高了B/C比值,并适当降低了PH值(PH<10),为生化创造条件。
(3)水解酸化池采用填料形式,定时曝气冲刷生物膜防止沉淀。每四小时开10分钟,可使池内基本保持无氧状态,又可达到换膜目的。
(4)A/O系统采用接触氧化方式,可减少构筑物,节省投资,耐冲击,污泥量少,主要去除大部溶解性有机物和反硝化脱氮。
(5)最终加药反应气浮系统,可进一步去除不可降解有机物、色度等使处理水达标排放。
(6)排放池的设置主要为便于监测,在需要时还可投加脱色剂。
7 主要构筑物、设备等投资概算(最终以扩初设计为准)
7.1 主要构筑物设计参数
序号 名 称 参数 材料 数量 备 注
1 集水井 10m3 砖混 1座
2 调节预曝池 450m3 砖混 1座 可依现场情况适当增减
3 沉淀池 80 m3 钢砼 1座 可依现场情况适当增减
4 水解酸化池 450m3 钢砼 1座
5 接触氧化池 700m3 钢砼 1座
6 混凝气浮(含反应池) 40m3 砖混 1座
7 机泵间 40m2 砖混 1座
8 污泥干化池 30m2 砖混 3座 可依现场情况适当增减
9 污泥浓缩池 60 m3 砖混 1座
10 排放池 35 m3 砖混 1座
7.2 主要设备及投资
序号 名 称 规格、型号 数 量 价格(万元)
1 粗细格栅 非标 2台 0.2
2 污水泵 Q=40,H=10 1台 0.4
3 曝气机 Q=10,H=5 3台 13.6
4 搅拌机 1台 1.8
5 填料 TB/TA2—TH1 800 m3 15
6 微孔曝气 TK/R65 500 5.3
7 污水泵 Q=70,H=10 1台 0.3
8 加药设备 非标(防腐) 0.8
9 部分加压溶气气浮机 非标 6.8
10 自动控制柜 非标 1台 0.85
11 曝气系统 非标 3.2
12 预曝气系统 非标 1.6
13 电缆线照明仪表 0.6
14 填料支架 1.3
15 管道阀门 2.7
16 安装费(厂方安装) 0
17 运输费 0.8
18 小 计 55.25
7.3 其他费用
序号 名 称 金 额
1 设计费 3.0
2 调试费(不含药剂费用) 1.6
3 小 计 4.6
总计投资费用(不含土建及气浮雨棚59.86万元(总排水计量流量计未计在内),土建费用约为75万元,详细费用应在初设完成后最终确定。
8 废水处理费用
8.1 操作管理人员工资:
废水处理站24小时连续三班三运转,操作人员每班1人,共计3人。按每月工资平均500元计3×12×500元/1658/365=0.03元/吨-水
8.2 药剂费:混凝剂FM和助凝剂PAM组合使用,0.26元/吨-水。
8.3 电费:0.33元/吨-水。
8.4 处理每吨水总运行费用:
0.03+0.26+0.33=0.62元
经常运行费:0.62元/吨-水。
9.补充说明 因时间仓促,且未能进行现场调查,最终方案可能还需要进行适当调整。
6. 印染废水,是染浆废水来的,脱色效果不好,怎么办
不知到你用的什么工艺,一般生物处理不易脱色的话,可以考虑加点絮凝剂,另外氧化法也比较常用,下面一个参考文摘不错的:
由于染料生产品种多,并朝着抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向发展,从而使染料废水处理难度加大.染料废水处理难点:一是COD高,而BOD/COD值小,可生化性差;二是色度高,而成分复杂.三是水质水量不稳定,排放具有间歇性.印染废水的处理目标一般是COD的去除与脱色,但脱色问题难度更大.
3. 脱色处理方法
3.1 物理方法
3.1.1吸附法
吸附法是利用多孔性的固体物质,使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法.吸附脱色技术是依靠吸附剂的吸附作用来脱除染料分子的.吸附按其作用力可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种.目前用于吸附脱色的吸附剂主要是靠物理吸附, 但离子交换纤维、改性膨润土等也有化学吸附作用.
常用的吸附剂包括可再生吸附剂如活性炭、离子交换纤维等和不可再生吸附剂如各种天然矿物(膨润土、硅藻土)、工业废料(煤渣、粉煤灰) 及天然废料(木炭、锯屑) 等.传统的吸附剂是活性碳,活性炭具有较高的比表面积(500- 600 m2/g),它只对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能.活性炭去除水中溶解性有机物(分子量不超过400)非常有效,但它不能去除水中的胶体疏水性染料.若废水BOD5> 500mg/L,则采用吸附法是不经济的.膨润土作为水处理中的吸附剂和絮凝剂,已被广泛用于印染废水脱色领域,近年来制成多种复合膨润土、VS型纤维和聚苯乙烯基阳离子交换纤维等,具有物理吸附和离子交换功能,且比表面大、离子交换速度快,易再生,对难处理的阳离子染料废水有很好的脱色效果,有些改性的膨润土的脱色效果甚至高于活性炭[4];某些集吸附与絮凝性能为一体的吸附剂如硅藻土复合净水剂也已开发;用电厂粉煤灰制成具有絮凝性能的改性粉煤灰,对疏水性和亲水性染料废水均具有很高的脱色率;另外工业废料(如煤渣、粉煤灰等)、天然废料(如木炭、木屑等)、植物秸秆(如玉米棒等)均对印染废水具有一定的吸附作用.
吸附法尤其适合难生化降解的纺织印染废水脱色处理,印染废水的吸附脱色技术是一项非常有效而又比较经济的方法.活性炭吸附脱色技术不适合印染废水一级处理,只能用于深度脱色处理,活性炭处理成本高,再生困难,所以活性炭的再生技术是正在研究的课题,其中生物再生是研究的重点方向.煤、炉渣吸附剂,原料来源广,成本低,但在处理印染废水之后存在二次污染,所以只适合与生化法或砂过滤等方法联合使用.离子交换树脂对水溶性染料离子吸附特别有效,离子交换吸附剂的开发研制是今后的主要发展方向之一.廉价、高效、因地制宜新型吸附材料的开发是一项很有前途的技术.吸附法与其它处理方法的优化组合处理印染废水,脱色效果更佳.[5]
综上所述,吸附脱色的发展方向体现在两个方面: ①根据吸附机制开发、寻找新的吸附剂; ②对现有吸附剂的改性与活化, 以提高脱色效果和再生能力.
3.1.2超滤法脱色
超滤是利用一定的流体压力推动力和孔径在20~200üA 的半透膜实现高分子和低分子的分离.超滤过程的本质是一种筛滤过程,膜表面的孔隙大小是主要的控制因素.该法的优点是不会产生副作用,可以使水循环使用.早在70 年代初期, 膜分离技术就尝试用来处理印染废水.目前, 该方法可用于去除各种染料和添加剂.但由于分离染料混合物的困难, 并未达到完美的程度.
在这种技术中,半透膜的性质起着决定性的作用.就材料而言,膜有动态膜,纤维素类膜,聚砜超滤膜,荷电超滤膜或疏松反渗透膜.[6]
(1)动态膜从处理效果和经济上讲,ZrO-PAA 动态膜是可行的.但能耗较大,其渗透水及化学物质的再利用率可达88% 到96%.
(2) 纤维素类膜.CA 膜的选择性随膜表面与各种染料互变异构体相互作用而发生变化,但膜材料本身在耐pH、耐温等方面仍然有所不足.纤维素类膜在耐pH值、耐压、耐温度等方面优于CA ,用纤维素超滤膜反渗透处理染色废液, 染料去除率97% 以上可实现水的循环使用,但反渗透所需的高压操作仍是它的不足.
(3) 聚砜超滤膜由于其良好的物理化学稳定性,有较大的应用前景.使用聚砜超滤膜代替纤维素膜可实现高温操作, 回收染料减轻污染, 但仍未达到国家排放的标准.
(4) 荷电超滤膜或疏松反渗透膜是用来描述其分离性能介于反渗透和超滤之间的一种膜.荷电超滤膜是以其化学结构含有荷电基团而定义的, 疏松反渗透膜是以其物理结构而命名, 它们往往指的一种膜.对盐NaCl 截留只有2%~ 3% , 而对于500~2 000 分子量的物质,具有较高的分离率, 同时保持高的水通量.一般染料的分子量正好在这种膜的截留范围, 特别是离子型染料.该膜在低压下操作(10 kg/cm 2) 耐pH值、耐压密、耐污染、耐温等方面都比较突出,前景广阔[7].
3.1.3辐射降解法
电离辐射可有效地降解染料水溶液,辐射技术和其它技术有很好的协同作用.与常规污染物处理技术相比,辐射技术在常温常压下进行,具有工艺简单、无二次污染等特点,对难降解有机污染物的处理更有其独特长处.[8]
用60Co γ射线辐照甲基橙和活性艳蓝KNR水溶液,辐照后染料水溶液的可见光区和紫外区的特征吸收峰随吸收剂量的增加而渐渐下降至接近零,说明辐射降解反应既破坏了染料分子的发色基团,同时也破坏了染料的有机分子结构.脱色率和COD去除率均随吸收剂量的增加而增加.过氧化氢与辐射有协同作用,在相同的吸收剂量下,脱色率和COD去除率均随过氧化氢的浓度增加而增加.另外,该法pH值适用范围很广;溶液的初始浓度越大,COD去除和脱色效果越差;氧的存在可以促进染料分子的降解.在同样辐照条件下,染料的辐射降解效果因染料分子的结构不同而略有不同[9].
辐射法处理印染等难降解污水时虽然有机物的去除率高、设备占地小、操作简便,但用来产生高能粒子的装置价格昂贵,技术要求高,而且该方法能耗较大,能量利用率不高,若要真正投入实际运行,还需进行大量的研究工作.
3.2 物理化学法
3.2.1絮凝法
印染废水的絮凝脱色技术, 投资费用低, 设备占地少, 处理量大, 是一种被普遍采用的脱色技术.某印染厂采用混凝脱色- 悬浮曝气生物滤池工艺处理主要含活性染料的废水,原水CODCr, SS的平均质量浓度分别为296,285 mg/L 和平均色度为550倍, 处理后出水水质相应各项指标分别为40, 20 mg/L 和10 倍, 其去除率分别为87%, 92%和98%.[10]
在印染废水中使用的絮凝剂很多,大致可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂和微生物絮凝剂三类,其中,有机絮凝剂还分为天然有机高分子絮凝剂、合成有机高分子絮凝剂.由于印染废水水质比较复杂,无机单盐絮凝剂在水解絮凝过程中,未能完成具有优势絮凝效果的形态,投药量大,絮凝效果差;无机高分子絮凝剂可以较好地除去废水中大部分悬浮态染料,但对于水溶性染料中分子量小、不容易形成胶体的废水则难以处理;有机高分子絮凝剂对于水溶性染料等废水具有很好的脱色性能,但单独使用效果差,而且易于产生有毒物质;因此,开发研制价廉、无毒、高效的新型有机絮凝剂,已成为目前絮凝法的主要研究方向之一.
复合絮凝剂则能同时发挥几种絮凝剂的优点,使絮凝法用于印染废水处理既经济,又适用.如将有机絮凝剂与无机絮凝剂复配使用,充分发挥有机高分子絮凝剂的吸咐架桥性能和无机絮凝剂的电性中和能力,可以使处理出水达到较好的效果.此外,淀粉衍生物、木质素衍生物、羧甲基壳聚糖[11]等天然高分子具有无毒、原料广、价廉和可生物降解等优点,也得到科研工作者的高度重视.另外,微生物絮凝剂是利用生物技术,从微生物体或其分泌物提取、纯化而获得的一种安全、高效,且能自然降解的新型水处理剂.与普通的絮凝剂相比,有固液易于分离,沉淀少,适用性广等优点,因此微生物絮凝剂的研究正成为当今世界絮凝剂方面研究的重要课题[12].总之,高效、无毒、无害的环境友好性絮凝即将在印染废水处理中有广阔的应用前景.
絮凝法虽然是含染料废水处理的常用方法,但对于许多可溶性好的染料, 处理效果往往不佳.因此, 复合絮凝法将成为工业废水处理工艺研究的主要内容和发展方向.根据实际出水要求,采用适当的预处理和后处理手段,发挥絮凝工艺与其它工艺的协同工作的优势,以达综合治理的目的,这对于提高印染废水的处理效果,降低处理成本具有极其重要的意义.
然而,用絮凝法进行废水脱色依然存在以下几个方面的问题:产生大量的淤泥;由于废水水质变化大,每批废水脱色前均需要进行预试验,以确定最佳条件,提高了成本,又费时.过量的阳离子絮凝剂会在废水中产生大量氮的化合物,它们对鱼类有毒且难以生物降解和硝酸化抑制,絮凝剂过量也可能导致沉淀重新溶解.脱色效率低,不符合排放标准.因此,实际生产中,应根据实际出水要求,采用适当的预处理和后处理手段,发挥混凝工艺与其它工艺的协同工作的优势,以达综合治理的目的,这对于提高印染废水的处理效果,降低处理成本具有极其重要的意义.
3.3 化学方法
3.3.1电化学法
电化学法是处理印染废水的另一种有效的处理方法.电化学法通过可溶性电极在阳极和阴极上发生电絮凝、电气浮和H的间接还原作用从而达到处理废水的目的.电化学法处理印染废水具有设备小、占地少、运行管理简单、COD去除率高和脱色好等优点,但同时电化学法存在着能耗大、成本高和析氧析氢副反应等缺点.近年来,随着电化学和电力工业的发展以及许多新型高析氧析氢过电位电极的发明,电化学法又重新引起人们的重视.根据电极反应方式划分, 传统电化学方法可细分为内电解法、电絮凝和电气浮法、电氧化学.
内电解法是利用废水中有些组分易被氧化,有些组分易被还原,在有导电介质存在时,电化学反应便会自发进行,同时兼有絮凝、吸附、共沉淀等综合作用的一种废水处理方法[13].最著名的内电解法是铁屑法, 即将铸铁作为滤料, 使印染废水浸没或通过, 利用Fe 和FeC 与溶液的电位差, 发生电极反应, 产生较高化学活性新生态H, 能与印染废水多种组分发生氧化还原反应, 破坏染料发色结构, 而阳极产生的新生态Fe2+, 其水解产物有较强的吸附和絮凝作用.该法不需要外加电源,操作简单,成本低廉,是种很有前途的处理方法.
电气浮法是以Fe、AL作阳极产生的H2将絮体浮起;而电絮法则是利用电极反应产生的Fe2+ 、Al3+实现絮凝脱色.采用石墨、钛板等作极板, 对染料废水通电电解, 阳极产生O2或Cl2, 阴极产生H2.通过O的氧化作用及H的还原作用破坏染料分子而使印染废水脱色, 脱色率可达98% 以上,COD去除率达80%以上.
国内重点研究的是电化学与其它方法相结合,其中较为有成就的是用絮凝复合床新技术处理高色度印染废水,对色度>10000倍的印染废水处理后,脱色率可达99%以上,CODCr去除率达75%.国外在新型电极方面研究较多,如:Sb/SnO2、Ti/SnO2、Ti/RnO2、Ti/Pt等电极.
电催化高级氧化技术(Advanced Electro catalysis Oxidation Processes , AEOP) 是最近发展起来的新型AOPs ,因其处理效率高、操作简便、与环境兼容等优点引起了研究者的注意.它能在常温常压下,通过有催化活性的电极反应直接或间接产生轻基自由基, 从而有效降解难生化污染物.陈武等进行了三维电极电化学方法处理印染废水实验, COD去除率达74.7% ,色度去除率达93.3%[14].
3.3.2氧化法
氧化法是使染料分子中发色基团的不饱和双键被氧化断开,形成分子量较小的有机物或无机物,从而使染料失去发色能力的一种印染废水处理方法.氧化法主要有:高温深度氧化法、化学氧化法和光催化氧化降解法等.
高温深度氧化法主要是焚烧法.
化学氧化法是印染废水脱色处理的主要方法,其机理是利用氧化剂将染料不饱和的发色基团打破而脱色.Fenton试剂(Fe2+-H2O2)、臭氧、氯气、次氯酸钠等是一般采用的氧化剂.常见的有组合法和催化氧化法等.如采用混凝- 二氧化氯组合法的优点在于ClO2氧化能力强,是HClO的9倍多,且无氯气氧化法处理废水时可能与水中有机物结合生成氯代有机物(AOX)[15].
化学氧化法能有效地去除印染废水中的色度,但不能很好地去除废水中的COD,对此有人提出了不完全氧化的方法,即只部分氧化,使有机物通过自由基耦合降低水溶性而絮凝去除.陈玉峰[16]等通过实验发现,电生成Fenton试剂处理实际工业印染废水,CODCr去除率在80 %以上, 脱色率达到95% ,处理费用1117元/m3,具有很好的实际应用价值和市场前景.盛翼春[17]通过研究发现,采用新型电催化氧化对染料浓度高达0.3g/l的水溶性染料废水在2分钟内脱色率高达95%以上.
同时,随着太阳能技术的发展进步,光催化氧化也越来越受到人们的重视.夏金虹[18]用纳米TiO2粉体光催化降解印染废水,脱色率为96% , CODCr去除率为86%,TiO2催化性能比较稳定,可重复使用.光催化氧化技术具有工艺设备简单、操作条件易控制、处理成本较低、氧化能力强、无二次污染等突出优点,在有机废水处理中有着广阔的应用前景.但悬浮体系的纳米TiO2颗粒由于粒径极为细小,存在着难以回收、容易中毒、不易分散等缺点,需通过先进的负载技术或光化学反应器,甚才会获得更高催化效率.因此,纳米TiO2光催化剂的负载技术对其实现大规模实用化、商品化和工业化具有重大的实际意义,是今后TiO2研究的主要方向[19].
总之, 氧化法是一种优良的印染废水脱色方法,但也有其自身的缺憾.如果氧化程度不足, 染料分子的发色基团可能被破坏而脱色, 但其中的COD仍未除尽; 若将染料分子充分氧化, 能量、药剂量消耗可能会过大, 成本太高, 所以氧化法一般用于氧化- 絮凝或絮凝- 氧化工艺.采用氧化- 絮凝工艺, 目的是通过氧化法将水溶性染料分子变为疏水性或使阳离子染料分子转变为中性, 阴性分子, 以利絮凝除去.反之, 采用絮凝- 氧化工艺则是将氧化作为后处理步骤, 对印染废水做深度处理经进一步去除残余色度及COD[20].
3.3.3还原法
还原法式使用还原型脱色剂对直接染料废水进行脱色处理的方法,使用的原料主要是铁屑.铁屑是机械加工过程中的废料, 用于处理印染废水,不仅成本低廉、操作简单, 而且能够获得以废治废的效果.该方法主要基于电化学反应.铁屑是铁-碳合金, 浸入废液后形成无数微小原电池.电极反应产物为Fe2+, H2,OH-, 均具有较高的化学活性, 可有效地脱除废水中的染料分子.其它还原剂有保险粉(+ 活性炭)、亚硫酸及其盐.洪俊明等[21]通过铁屑内电解的强化A/ O MBR 工艺处理印染废水, 出水的水质中色度的去除率超过90.0 %和COD的去除率达到94.9 %.董永春[22]等采用以含硫还原剂和氢化物引发剂为基础的稳定双组分还原反应系统,处理直接染料染色废水,使之与其中的直接染料发生还原脱色反应,其优点是脱色剂用量少,反应快速,脱色率高.还原法的主要缺点是还原降解产物具有毒性, 必须经过二次处理.如活性炭吸附等, 处理费用增大.
3.3.4高级氧化法
高级氧化法(Advanced Oxidation Processes ,AOPs)脱色被认为是一种很有前途的方法.所谓高级氧化法如UV + H2O2、UV + O3, 因为在氧化过程中产生羟基自由基(·OH), 其强氧化性使染料废水脱色.经研究发现它对偶氮染料的脱色很有效, 高级氧化反应随O3和H2O2加入量的增加,其反应速率也随之增加[23]. 在实际生产中与某些化学辅助剂会提高脱色效果, 而且UV + H2O2方法处理偶氮型活性染料产生的降解产物对环境完全无害.最近的研究发现二氯三嗪基型偶氮类活性染料使用UV + H2O2方法脱色也有很好的效果[24].
氧化剂O3对绝大多数染料的脱色效果较好, 无二次污染, 引入紫外光(UV) 等可加快氧化和提高脱色率.有学者指出O3/UV 对偶氮染料脱色效果好,UV 的引入促使O3在溶液中产生氧化性强的羟自由基.胡文容[25]等指出, 虽超声波几乎不能降解偶氮肿I , 但对O3氧化有明显的强化作用, 当O3浓度为7107mg/ L , 加80w 超声波是超声波协同O3处理偶氮肿的最佳组合, 既可满足90 %脱色率, 又可节省48%的O3.但是目前用O3处理染废水费用较高, 开发新型臭氧发生器并和UV 或超声波连用以提高效率、降低费用是O3在染料废水处理中推广的前提, O3对COD的去除不理想.
高级氧化法的对环境污染极小,效果较好,但有一个严重不足之处是处理费用较高, 从而限制了它的广泛使用.
3.3.5超声波氧化
超声波处理印染废水是基于超声波能在液体中产生局部高温、高压、高剪切力,诱使水分子及染料分子裂解产生活性非常强的氢氧自由基, 对大部分有机污染物有氧化作用并可并促进絮凝;同时,在超声波作用下传质加强,超声空化产生局部高温高压,可大大强化氢氧自由基对有机物的氧化速度,提高降解效率.
用超声波可以强化臭氧氧化处理偶氮类染料废水,这是因为超声波空化效应产生高能条件促使臭氧快速分解,产生大量的自由基,从而使氮类染料脱色.张家港市九州精细化工厂用根据超声波气振技术设计的FBZ 废水处理设备处理染料废水[26],色度平均去除率为97.0 % ,CODCr去除率为90.6% ,总污染负荷削减率为85.9 %.符德学[27]等使用该法处理含碱性湖蓝-5B的印染废水,COD去除率达90.2%,脱色率达到98.3%.刘静[28]等的实验结果表明,超声波与微电场的协同作用大大提高了脱色率,在最佳条件下处理60min,色度去除率可达96.6%.
3.3.6萃取法
萃取是采用与水互不相溶,但能很好溶解污染物的萃取剂,使其与废水充分混合接触后,利用污染物在水中和溶剂中不同的分配比分离和提取污染物,从而净化废水.废水中的酸性染料可用混合胺进行萃取回收,阴离子染料可用离子对萃取法用长碳链去除,萃取剂可用氢氧化钠再生.由邻苯二甲酸与间苯二酚为原料制备荧光黄的生产废水可用N235/煤油系统萃取,其COD去除率可达91-98%,色度去除率为99.8%[29].
离子对萃取法是一种新的废水脱色方法.该法是将染色残液与一非水溶性有机溶剂一同振荡,当两相分离时,水相中便呈现无色,染料聚积于上层有机相中.只要燃料含有至少一个磺酸基团或者是染料必须是酸性的,那么任何深浓的染色废液均可用此法脱色.该有机相可反复使用数次[30].离子对萃取法的优点有:液/液相分离工艺简单,能耗低.对于活性染料来说,仅钠盐和钙盐形成的水解产物需处理.萃取剂无需再生就可重复使用[31].
3.4 生物处理方法
生物法是利用微生物酶来氧化或还原染料分子,破坏其不饱和键及发色基团,从而达到处理目的的一种印染废水处理方法.生物法目前仍是国内外主要的印染废水处理方法.
生物法的缺点在于微生物对营养物质、PH、温度等条件有一定的要求,难以适应印染废水水质波动大、染料种类多、毒性高的特点;同时还存在占地面积大、管理复杂、对色度和COD去除率低等缺点.生物法处理印染废水的脱色率和COD去除率不高,一般不适宜单独应用,可作为预处理或深度处理.
3.4.1传统生物处理技术
生物法处理印染废水中,以活性污泥法最为普遍,这是因为活性污泥法具有可分解大量有机物、能去除部分色素、可调节pH值、运转效率高且费用低等优点,但对色度的去除往往不够理想,因此组合式生物处理技术是目前印染废水的常用方法.我国生物法中以表面活性污泥法和接触氧化法占多数,此外,鼓风曝气活性污泥法、射流曝气活性污泥法、生物转盘法等也有应用,生物流化床尚处于试验性应用阶段.
在印染废水处理中,厌氧- 好氧工艺具有的这种独特降解机理引起国内的广泛关注,并得到了深入的研究和应用,取得了明显的效果[32].娄金生等在印染废水的处理过程中采用了厌氧- 好氧工艺,取得了良好效果,COD总去除率大于90 % ,脱色率大于95%.
3.4.2微生物强化处理技术
随着纺织工业新产品和新技术的开发,印染废水中水溶性染料、活性染料和化学浆料的数量和种类的不断增加,从而导致印染废水可生物降解性下降,如大量的聚乙烯醇(PVA)等,因此选育及应用优化脱色菌和PVA降解菌开始引起人们的关注.选育和培养出各种优良脱色菌株或菌群是生物法一个重要的发展方向.白腐真菌不但对活性艳红X3B染料有较好的脱色作用,而且对难处理的成分复杂的实际染料废水也有较好的降解作用,能有效去除印染废水的COD和BOD5.虽然不能彻底生化降解染料废水,但给后续的深度处理带来极大方便[33].
黄建岷[34]在实验中采用富集法分离菌株,所得脱色菌处理印染废水有明显的脱色效果,脱色率可达70 %以上.与活性炭吸附脱色相比差异不大,证明利用微生物处理印染废水的色度问题是可行的, 但在菌种筛选方面仍有大量工作可做.
3.4.3膜生物反应器处理技术
膜生物反应器处理技术作为一种新型的污水处理工艺,是传统活性污泥法和膜分离技术的有机结合,可通过膜片提高某些专性菌的浓度和活性,还可以截留许多分解速度较慢的大分子难降解物质,通过延长其停留时间而提高对它的降解效率.但由于膜易堵塞且制造费用较高,对膜技术在水处理领域全面推广产生一定阻力.不过,随着材料科学的发展、膜制造技术的进步、膜质量的提高、膜制造成本的降低以及工艺的改进,膜生物反应器的应用范围将越来越广.
3.4.4生物酶脱色技术
一些使用合适的厌氧和嗜氧的联合生物处理可提高染料的降解性, 但是在厌氧条件下, 偶氮还原酶通常将偶氮染料分解为相应的胺类, 其中许多会致低能或致癌,而且偶氮还原酶具有强专一性, 只分解被选择染料的偶氮键.与此相反,苯氧化酶——过氧化木质素酶(木质素酶, LiP) , 过氧化锰酶(MnP) , 和漆酶——对芳香环没有强的专一性, 因此, 有可能降解各种不同的芳香化合物.这些酶制剂可有效地使许多结构不同的染料脱色.初始反应速率与制剂中每一个酶(漆酶、LiP 和MnP) 都有关系.一些染料添加剂可显著降低脱色速率.因此, 在评价新的酶及其处理工艺时, 必须考虑染色助剂对酶活性的影响.今后研究工作主要集中于已选择出的酶的固定化以便为酶脱色的工业应用打下基础[35].
4. 发展前景
各种脱色方法比较分析,可以看出每种处理方法从经济性,技术性,对环境影响和实用性都有一定的缺陷, 气吹、混凝、吸附、过滤等一般具有设备简单、操作简便和工艺成熟等优点,但是这类处理方法通常是将有机物从液相转移到固相或气相,不仅没有完全消除有机污染物和消耗化学药剂,而且造成废物堆积和二次污染.吸附脱色具有只吸附染料, 但不破坏其结构的特点, 但目前使用的吸附剂往往存在吸附量不够, 或再生不容易的缺点.高级氧化法脱色如光氧化、超临界氧化、湿式氧化、低温等离子体化学法被认为是一种很有前途的方法, 但其昂贵的价格成为制约其广泛应用的重要原因.一些传统的氧化方法如NaClO、H2O2、臭氧和紫外氧化等证明对废水脱色并不有效, 采用强化物理化学与酶催化降解的方法可能将有非常广阔的应用前景.因此在实际工程中应该按照具体条件和要求,合理选择工艺组合,以便取得最佳的效果.
7. 印染废水处理的印染废水处理技术
国内外对一般印染废水多数采用传统的生化法处理,以除去废水中有机物,有些工厂在生化处理前或处理后还增加一级物化处理,少数工厂采用多级的处理。在美国,印染废水多数采用二级处理,即生化与物化结合,个别用三级,增加活性炭。日本与美国相似,但应用臭氧的报导也较多。英国是羊毛加工的传统国家,一般用不完全流程,仅将洗毛水用物化初步处理与其他染色废水合并排入城市污水处理厂。国内投入运行的生化处理设施,大部分是采用完全混合活性污泥法。接触氧化等生物膜法,近年来也逐步增加。印染废水处理,应尽量采用重复使用和综合利用措施,与工艺改革和回收染料、浆料、节约用水、用碱等结合起来考虑。在国内印染废水处理中采用的完全混合式系统有加速曝气法和延时曝气法两种形式。废水量较大的采用延时曝气法较多,废水量较小的则以加速曝气法为主。印染废水处理中常以曝气时间作为曝气池的控制指标。由于印染废水的水质是多变的,因此曝气时间必须与有机负荷(POD含量)结合起来考虑。常用的治理印染废水有如下方法:
1.改革工艺、减少或消除印染废水对于合成纤维及含合成纤维75%以上的织物采用干法印花工艺,可以消除印染废水。对于棉织物,一直用淀粉浆料上浆和作为印花浆料中的粘合剂,使退浆、煮炼废水中,含大量淀粉。现在,印染工业用化学浆代替淀粉浆,如聚乙烯醇和纤维素衍生物作浆料,;可使退浆、煮炼废水的BOD降低33%,若用作印花浆粘结剂,则还可降低5~20%。此外,在酸性媒染染料染色中,用硝酸钠或双氧水代替重铬酸钾作氧化剂,能消除废水中有毒的铬污染。
2.废水和物料的回收利用
(1)印染废水要按水质特点,分别回收利用一般印染厂中,废水可分为三类,即淀粉浆料废水,废碱液和其他染整废水。据统计,它们占的百分率约为;淀粉浆料类废水为65%,废碱液为19%,其他染整废水为65%。按上述水质分开处理,有利于回收利用。
(2)碱回收利用丝光工序的淡碱液可循环利用,还可将淡碱液用于煮炼,煮炼废碱液,用于退浆,多次重复使用。如碱液量大可用三效蒸发器回收碱,如碱液量小,可用薄膜蒸发器回收碱。
(3)染料回收如含硫化染料的废水,可以在反应锅内加酸,放出硫化氢,经沉淀过滤后回用。对还原染料和分散染料可采用超过滤技术回收。废水回收染料后,可使色度减少85%,硫化物减少90%。
3.印染废水的无害化处理
废水和物料的回收利用,虽然是减少印染废水污染的根本出路,然而;目前国内外还远未达到应有水平,印染废水仍以无害化处理为主,印染废水的水质特点,主要是COD和BOD高,以及由此引起的色度等指标远远超过排放标准;国外纺织工业废水尤其是印染废水的处理,应用最广的是生化处理法,国内一般印染废水,多数也是采用生化法去除水中的有机物。投入运行的生化处理设施,大部分是采用完全混合活性污泥法,即废水和回流污泥进入曝气池后,与池内原有混合液得到充分混合。这一方法,较好适应印染废水COD高而且水质多变的特点,得到比较好的处理效果。所采用的完全混合式系统,有加速曝气法和延时曝气法两种,废水量大的用延时曝气法较多,废水量较小的,则以加速曝气法为主。
实践证明,用生物处理印染废水,BOD去除率一般为85~90%,并能使可溶性的BOD变成不溶性污泥而分离去除。同时还能去除部分色泽和悬浮物,降低pH值。为了解决生化处理后脱色问题i采用活性炭吸附法,可去除废水中很多种类染料和可溶性有机物。对非水溶性染料废水的色度,如硫化染料,还原染料和分散染料,可采用臭氧氧化法和混凝法加以去除。
综上所述,印染废水能达到排放和回用水的各项指标,需要采用联合处理方法,如用沉淀(或过滤)—生化—活性炭吸附—生物接触氧化—煤粉灰过滤,活性污泥—臭氧氧化(或混凝)等。现在多级的处理方法,如反渗透、离子交换、电渗析等已开始在印染废水中应用。据报道,日本纺织印染工业处理水回用率,巳达到8096。表2-4-2为各种不同染织物废水主要处理方法和优缺点比较。
1、混凝法的机理
混凝法是通过向污水中投加混凝剂,使细小悬浮颗粒和胶体颗粒聚集成较粗大的颗粒而沉淀,得以与水分离,使污水得到净化的方法。混凝法的机理主要是压缩双电层,吸附表面中和,吸附架桥和沉淀网捕四种机理。以上几种作用可能同时产生,在不同的条件下某种作用可能是主导因素。
混凝剂可降低印染废水中的浊度、色度,去除多种高分子物质、有机物。以及某些重金属有毒物质。
2、实验室研究
混凝沉淀是水处理过程中的重要单元,而混凝法最关键的是要选择合适的混凝剂。目前,主要有无机混凝剂、有机混凝剂、复合混凝剂及生物混凝剂四大类。近几年,许多研究者主要对高分子混凝剂和高效复合脱色混凝剂开展了较深入的研究,并在处理印染废水方面取得了进展。
陈文松和韦朝海研究了低剂量Fenton氧化一混凝法对三种不同模拟水样和实际印染废水的处理效果,结果表明,Fenton氧化一混凝法特别适合于处理成分复杂(同时含有亲水性和疏水性染料)的染料废水。实际印染废水的处理结果令人满意,CODcr和色度的去除率分别达到84%和95%。Fenton氧化一混凝法处理印染废水效果好,成本低,操作简单,便于推广。混凝剂的改性和复配能优化混凝剂性能,提高混凝效果。姚晓亮采用镁盐与亚铁盐混合复配对活性染料印染废水进行脱色处理,并与单一组分混凝剂的脱色效果作比较。结果表明:复合混凝剂MgSO4-FeSO4·7H2O的脱色效果明显优于单一组分,表现出显著的协同效应。祝社民和陈英文等将若干廉价的天然和废弃无机粉料(如粉煤灰,黏土等矿物,其中主要含硅、镁、钙和铁等)按一定比例配伍,再进行简单活化和极少量的高分子絮凝剂复配而成新型的混凝剂,其对印染废水具有良好的处理效果,COD去除率为74%,最终出水浊度低于5度。印染废水经过混凝处理后可达到国家污水排放的三级标准,可重复利用。余莹在实验中发现,将聚硅铝铁硼应用于处理印染废水,其脱色效果佳,透光率可达98%;且具有制备工艺简单、高效、矾花大、沉降速度快、污泥体积小、脱色及去除COD效果良好等优点。戴亚英和邱慧琴研究的是聚合硫酸铁硅混凝剂(PFSS),它是一类新型无机高分子混凝剂,是在聚硅酸和铁盐的基础上发展起来的复合产物。实验说明此类混凝剂混凝效果好,易储备,价格便宜,因此受到了水处理界的极大关注。
利用废熔盐研制了一种新型复合混凝剂PMFC(聚合氯化镁铁),应用该复合混凝剂对印染模拟废水以及实际废水进行了处理。实验结果表明,该复合混凝剂在合适的条件下对印染废水具有良好的处理能力,其脱水效果明显优于PAC。此外,该复合无机混凝剂具有成本低,脱水率高,沉降速度快等优点。
3、现场应用研究
研究者也从水处理工艺方面进行了研究,并应用到实践中,取得了好的成效。江阴市某印染厂采用物化+三级生化+物化法处理印染废水,设计处理能力360m/s,废水进水CODcr, BOD5,SS和色度分别为: 200—300mg/L,600—700mg/L,350—500mg/L和500~1000倍,经处理后,出水稳定并达到污水排放一级标准,此外,该工艺具有处理负荷高,耐冲击,出水稳定等特点,并于2002年年底完工验收运行至今,处理效果良好,出水稳定达标。王振川等采用混凝沉淀一酸化水解一悬挂链曝气一生物碳组合工艺对该类废水进行了大量的实验研究,优化了各项工艺参数,并在河北丽友印染有限公司建立了一套3000平米/d的废水处理设施。经2年实际运行表明,该设施具有投资少,运行费用低,水净化率高的特点,处理后出水CODcr,去除率高达93%以上,各项水质指标均达到了(GB4287—92)纺织染整工业水污染物排放一级标准。黄瑞敏等提出了采用混凝脱色一曝气生物滤池,再深度处理的回用处理工艺进行现场试验研究。研究结果表明,该工艺可以将印染废水色度去除至10倍以下,CODcr处理至20mg/L以下,SS达到2mg/L以下,浊度低于3NTU,高效脱色混凝剂色度去除率达到98%,曝气生物滤池的出水CODcr质量浓度为20mg/L。
4、结束语
研究表明,混凝法对印染废水具有工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积少、对疏水性染料脱色效率很高等优点,混凝法已经成为污水处理的常用方法。针对特定的印染废水,混凝剂的选择就成为影响混凝效果的关键因素,所以混凝剂的开发和研究是一个热点。目前较新型的无机高分子复合型混凝剂主要有聚合硅酸硫酸铝(PASS)、聚合硅酸氯化铝铁(PSAFC)、聚合硅酸硫酸铝铁(PSAFS)和聚合硅酸硫酸铝硼(PSBA)。无机混凝剂具有无毒或微毒,原料易得等方面的优点,在混凝技术中占有重要地位,一直得到广泛应用。离子型高分子混凝剂可以明显提高絮凝效果,增大捕捉范围,活性基团也得到充分暴露,有利于更好地发挥架桥作用,因此,离子型高分子混凝剂是今后的发展重点。近年来,混凝剂的发展由低分子到高分子,由单一型到复合多功能型。研制成本低、广谱、高效、无毒的混凝剂成为混凝研究的一个热点。总之,当前混凝剂的发展总的方向是“高分子化、复合化、多功能化”,今后需进一步开展的工作为:
(1) 复合型高分子混凝剂的研制。
(2) 天然高分子物质及其改性产品的应用。
(3) 混凝剂的多功能化。
(4) 微生物絮凝剂的研究和开发。
值得说明的是,除了混凝剂种类和水处理工艺和条件以外,如PH值,混凝剂的加入量,投加顺序,污染物的浓度及水力条件都是影响混凝效果的重要因素。混凝剂的加入量,投加顺序需要事先通过实验确定。
8. 染料废水的处理方法
我国染料废水处理工艺研究中具有明显的水量大、水质复杂特色,这种染料废水的化学需氧量、含盐量较高,科、化学性较差。对染料废水进行治理可以减少整体的治理难度,实现对环境的保护,增强整体的处理效果。在进行染料废水处理的过程中,常选取物理法、化学法、生物法等新型工艺进行染料废水处理,确保提高处理效果。
一、染料废水
1、染料废水的特点
(1)染料废水的水质随加工的纤维种类和采用工艺以及使用的染化料的不同而异,污染物组分差异很大。染料废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点,属难处理的工业废水。传统的生物处理工艺已受到严重挑战。传统的化学沉淀和气浮法对这类印染废水的 COD 去除率也仅为 30%左右。
(1)一般染料废水pH值为6~13,色度可高达1000倍,CODCr为400~4000mg/L,BOD5为100~1000mg/L, 染料废水一般具有污染物浓度高、种类多、含有毒害成份及色度高的特点。以处理难度为标准可分为:
a.高浓度染料废水:机织布的退煮漂废水、牛仔线的浆染废水、印花废水、蜡染废水、碱减量废水和绣花废水等。
b.中等浓度染料废水:毛织物染色、针织染色、丝绸染整、缝纫线染色及拉链染色等。
c.低浓度染料废水:牛仔服饰洗漂废水。
二.染料废水的主要来源
染料废水主要指天然水体的污染。印染废水排入天然水体后,印染废水的水温较高,且水中大量有机物会迅速消耗水体中的溶解氧,使河流因缺氧产生厌氧分解,释放出的H2S加大了进一步消耗水体中的溶解氧,水体中溶解氧大幅度下降的水体。这种废水中总磷、总氮含量增高,排放后使水体过于富营养化。漂白废水中的游离氯可能破坏或降低河流的自净能力。
常见的废水来源主要有:染料中的化学元素沉积、染料有毒元素积累、放射性元素辐射等方面。工业企业在进行染料压滤和板框压滤机进行清洗的过程中,很容易出现环境污染废水。这些废水中含有较高的染料色素、悬浮物、氨氮元素,导致整体需氧量增加,污染周围水质,导致环境问题加重。
二、我国印染行业废水处理中的问题
1、对水处理资金投入不足
发达国家生产的印染产品档次比国内高,其对印染废水处理的成本投入也很高,印染废水处理效果我国与之是天壤之别,其印染废水排放达到零,我们目前还很难达到。我国国内印染产品的档次偏低,大部分属于中低档,附加利润也相对较低,造成这些的主要原因是我国对废水排放处理做的还不到位。目前,国内一些印染废水处理厂处理一吨印染废水需要费用在1000元左右,与外国相比有很大的差距,由于投入不足,造成部分印染厂废水排放很难达标。
2、印染企业管理制度不强
由于我国印染业相对来说处于各行业的最低位置,由于受我国经济的影响,目前的管理水平与国外发达国家还有一定的差距,因此要想提高和发展印染行业,改善当前的管理制度是首要考虑。
三、染料废水的处理方法
1、物化处理法
(1)辐射法
近年来,辐射法处理染料废水得到了较大发展,如电离辐射、紫外辐射等。Solpan等采用β射线辐射法对活性染料进行脱色和降解研究,结果表明,对活性蓝5和活性黑5的脱色和降解效果都很好,且随辐射剂量的增加而增加;当其浓度较低时两种染料污水的脱色程度达到100%,COD也下降了76%-80%。
(2)超声波降解法
超声波作为一种新的能量形式在化学化工领域中的应用研究,获得了许多有价值的成果。祁梦兰采用声化学氧化法作预处理,可使生物难降解的染料废水可生化性BOD5/COD值由0.22-0.28提高到0.44-0.51。超声波对化学反应所产生的独特作用以及它的良好的应用前景正越来越引人注目。
(3)磁分离法
磁分离法不仅能直接处理工业废水中的各种细微的弱磁性、顺磁性物质,而且还能分离出不具磁性的细菌、病毒、藻类、悬浮物、有机和无机化合物、油脂类和重金属等,其应用范围非常广泛。
(4)混凝沉降法
混凝沉降是处理染料废水经常采用的方法之一, 是迄今为止属于工艺上比较成熟、处理效果比较稳定的染料废水处理方法。目前得到普遍认可的混凝机理有压缩双层、电中和、桥联作用和网捕作用 。可以预料,随着人们对含染料废水处理机理认识的不断提高,新型、高效的混凝剂必将更为广泛地应用于染料废水处理。混凝法的主要优点是工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积少、对疏水性染料脱色效率很高;缺点是运行费用较高、泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料处理效果差。
2、生物处理法
好氧法和厌氧法是生物处理的两大类方法。近年来,很多工程实践都表明,好氧法和厌氧法由于具有很大程度上的互补性,所以将二者联合时,能够使得不能或难以处理的染料废水在不同程度上取得将好的降解效果。
3、染料废水处理新技术
(1)超临界水氧化技术
超临界水氧化是指当温度、压力高于水的临界温度(374℃)和临界压力(22.1 MPa)条件下水中有机物的氧化。处在超临界态的水有着与常态水完全不同的物理、化学性质。由于超临界水汽液相界面消失,成为一均相体系,因而超临界水中的有机物的氧化反应速度极快。尽管技术有许多优点,并且展现出良好的工业应用前景,但是超临界水氧化法还有一些实际的技术问题需要解决,如反应条件较为苛刻(高温、高压),对设备材质要求高等。在超临界水中,由于无机盐溶解度小,因此在氧化过程中会有盐的沉淀引起反应器和管路的堵塞。
(2)低温等离子体化学
等离子体是在特定条件下使气(汽)体部分电离而产生的非凝聚体系。体系内正负电荷相等,整个体系呈电中性,被称为物质存在的第四态。带电粒子中电子质量最轻,其温度高达10 4K以上;离子、自由基、中性原子或分子等重粒子的温度接近或略高于室温,称这种等离子体为低温等离子体。低温等离子体具有足够高能量的活性物种,因而可使反应物分子激发、电离或断键。尽管国内外对低温等离子体化学技术在环境污染治理的应用的原理已有较多的讨论,也有一些单一有机物降解的实验室研究工作的报道,但是该技术对不同类型的有机物和实际工业废水的降解的研究报道较少另外,该技术的实际应用也存在如何降低能耗,提高降解效率的问题。
结 语:
对染料废水进行行之有效的处理不但能降低对环境的污染,给生物创建良好的生活空间,还可以提高我国经济效益,加快我国社会主义建设,实现我国经济技术可持续发展。通过对废水处理工艺进行改进与完善,对染料废水进行过滤,将污染物进行有机分解,降低分解产物的有害物质,实现对染料废水的合理处理。通过采用物理、化学、生物等多种方法对其进行有效处理,真正达到染料废水排放的指标。
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9. 印染废水处理工艺
1先催化氧化
2生化活性污泥处理
印染废水处理中,常用的物化处理工艺主要是混凝沉淀法与混凝气浮法。此外,电解法、生物活性炭法和化学氧化法等有时也用于印染废水处理中:
1.混凝法
混凝法是印染废水处理中采用最多的方法,有混凝沉淀法和混凝气浮法两种。常用的混凝剂有碱式氯化铝、聚合硫酸铁等。混凝法对去除COD和色度都有较好的效果。
混凝法设定在生物处理前时,混凝剂投加量较大,污泥量大,易使处理成本提高,并增大污泥处理与最终处理的难度。混凝法的COD去除率一般为30%~60%,BOD5去除率一般为20%~50%。
作为废水的深度处理,混凝法设定在生物处理构筑物之后,具有操作执行灵活的优点。当进水浓度较低,生化执行效果好时,可以不加混凝剂,以节约成本;当采用生物接触氧化法时,可以考虑不设二次沉淀池,让生物处理构筑物的出水直接进入混凝处理设施。在印染废水处理中,多数是将混凝法设定在生物处理之后。其COD去除率一般为15%~40%。
当原废水污染物浓度低,仅用混凝法已能达到排放标准时,可考虑只设置混凝法处理设施。
2.化学氧化法
纺织印染废水的特征之一是带有较深的颜色。主要由残留在废水中的染料所造成。此外,有些悬浮物、浆料和助剂也能产生颜色。废水脱色就是去除废水中上述显色有机物。印染废水经生物法或混凝法处理后,随BOD和部分悬浮物的去除,色度也有一定的降低。一般情况下,生物法的脱色率较低,仅为40%~50%。混凝法的脱色率稍高,但因染料品种和混凝剂的不同而有很大的差别,脱色率在50%~90%之间。因此,采用上述方法处理后,出水仍有较深的颜色,对排放和回用都很不利。为此,必须进一步进行脱色处理。常用的脱色处理法有氧化法和吸附法两种。氧化脱色法有氯氧化法、臭氧氧化法和光氧化法三种。
化学氧化法一般作为深度处理设施,设定在工艺流程的最后一级。主要的目的是去除色度,同时也降低部分COD。经化学氧化法处理后,色度可降到50倍以下,COD去除率较低,一般仅5%~15%。
3.电解法
借助于外加电流的作用产生化学反应,把电能转化成化学能的过程称电解。利用电解的化学反应,使废水的有害杂质转化而被去除的方法称为废水电解处理法,简称电解法。
电解法以往多用于处理含氰、含铬电镀废水,近年来才开始用于处理纺织印染废水的治理,但尚缺乏成熟的经验。研究表明,电解法的脱色效果显著,对某些活性染料、直接染料、媒染染料、硫化染料和分散染料印染废水,脱色率可达90%以上,对酸性染料废水脱色率达70%以上。电解法对于处理小水量的印染废水,具有装置简单、管理方便和效果较好的特点。固定床电解法在工程上也有应用,取得了较好的效果。其缺点是耗电较大、电极消耗较多,不适宜在水量较大时采用。电解法一般作为深度处理,设定在生物处理之后。其COD去除率为20%~50%,色度可以降到50倍以下。
当原废水浓度低,仅用电解法已能达到排放标准时,可考虑只设置电解法处理设施。仅用电解法处理时,COD去除率为40%~75%。
4.活性炭吸附法
活性炭吸附技术在国内用于医药、化工和食品等工业的精制和脱色已有多年历史。70年代开始用于工业废水处理。生产实践表明,活性炭对水中微量有机污染物具有卓越的吸附性,它对纺织印染、染料化工、食品加工和有机化工等工业废水都有良好的吸附效果。一般情况下,对废水中以BOD、COD等综合指标表示的有机物,如合成染料、表面性剂、酚类、苯类、有机氯、农药和石油化工产品等,都有独特的去除能力。所以,活性炭吸附法已逐步成为工业废水二级或三级处理的主要方法之一。
吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的过程。吸附是一种介面现象,其与表面张力、表面能的变化有关。引起吸附的推动能力有两种,一种是溶剂水对疏水物质的排斥力,另一种是固体对溶质的亲和吸引力。废水处理中的吸附,多数是这两种力综合作用的结果。活性炭的比表面积和孔隙结构直接影响其吸附能力,在选择活性炭时,应根据废水的水质通过试验确定。对印染废水宜选择过渡孔发达的炭种。此外,灰分也有影响,灰分愈小,吸附效能愈好;吸附质分子的大小与炭孔隙直径愈接近,愈容易被吸附;吸附质浓度对活性炭吸附量也有影响。在一定浓度范围内,吸附量是随吸附质浓度的增大而增加的。另外,水温和pH值也有影响。吸附量随水温的升高而减少,随pH值的降低而增大。故低水温、低pH值有利于活性炭的吸附。
污水厂印染废水处理工艺存在的问题进行分析和研究,
对其印染废水处理工艺进行了改造.改造后采用"混凝气浮-厌氧-好氧1(活性污泥)-好氧2(生物接触氧化)-混凝沉淀"新工艺处理印染废水,出水各项水
质指标达到了排放标准,取得了良好的环境效益、社会效 益和经济效益.
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。用于印染废水处理的主要方法有物化法、生化法、化学法以及几种工艺结合的处理方法,而废水处理中的预处理主要是为了改善废水水质,去除悬浮物及可直接沉降的杂质,调节废水水质及水量、降低废水温度等,提高废水处理的整体效果,确保整个处理系统的稳定性,因此预处理在印染废水处理中具有极其重要的地位。
印染废水处理工艺流程:
(一)废水的水质特点以棉纺和混纺产品为主的印染厂,排出的多种废水及水质特点为:
1)退浆废水退浆废水是碱性的有机废水,含多种浆料分解物、纤维屑,酸和酶等污染物。其污染程度视浆料的种类而异。过去多用天然淀粉作浆料,水中BOD高,近些年来,逐渐由化学浆料代替,如聚乙稀醇(PVA),废水中BOD很低,但COD很高,从而降低了废水的生物降解效能。
2)煮炼废水废水呈深褐色,含碱浓度约0.3%,废水BOD和COD均高达数千毫克/升。
3)漂白废水水量大,污染轻,可直接排放或回圈回用。
4)丝光废水含氢氧化钠3%~5%,一般通过蒸发浓缩回收,工艺上可重复使用,外排的丝光废水呈碱性,BOD高于生活污水。
5)染色废水主要污染是有机染料和表面活性剂等助剂。水质变化大,色泽深,pH值高。
6)印花废水主要是皁洗、水洗废水。在采用活性染料时要用大量的尿素,故废水中氨氮较高。
7)整理废水水量少,含有各种树脂,甲醛,表面活性剂等。国内几个有代表性印染厂的废水水质见表16-1。
(二)印染废水治理方法
首先,从生产工艺上消除和减轻污染源。如采用干法印花工艺,消除印染废水。按水质特点,分别回收,一水多用;用沉淀、过滤法回收土林染料和磁化染料,用超过滤法回收还原染料、分散染料等。其次,对废水进行无害化处理。对废水中碱度,一般设调节池并保证必要的匀质时间;对色度,根据废水排放和利用要求,可用凝聚法,吸附法。氧化法,电解法等化学或物理法处理,也有培养特殊的细菌在兼气条件下进行脱色。需要指出的是,采用凝聚法对直接染料,还原染料,磁化染料,分散染料的色度,去除效果好,但对酸性染料,活性染料,脱色效果差。活性炭对染料的吸附有选择性,对阳离子染料,直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料有良好吸附效能,但对硫化染料、还原染料、涂料等不溶性染料吸附效能很差。常用的臭氧氧化剂,对直接染料、酸性染料、碱性阳离子和活性染料等亲水性染料,脱色效果好,对还原染料、硫化染料、分散染料等疏水性染料脱色效果差。废水中大量有机物,通常采用生物法处理能达到较满意的效果;对PVA等化学浆料,可采用生物分解法或回收利用法。在生物分解中,可分别采用高MLSS的一段和二段曝气法及厌氧—好氧串酸处理工艺;在回收利用中,可分别采用胶凝盐析法(投加硼砂及硫酸钠)、凝结剂法(如用芒硝和硼砂作凝结剂)、超过滤法(在北京、上海、河南等厂已采用)。
总之,印染废水处理流程的选择,要根据生产工艺采用的原料、产品种类、加工的方法,工艺过程中投加的药剂,染料、助剂性质以及出水最终去向和要求,分别采用一级化.学和物化处理或二级生物法为主的处理或三级深度处理。
(三)废水处理流程的选择
1)首先考虑清浊废水分流,把一些较浓的染色废水和不易生物降解的废水单独进行化学和物化法回收或处理后,再混合其他废水进行生物处理或排向市政污水处理厂统一处理;
2)如水质允许,采用化学凝聚和加压气浮相结合的处理方法,对小型印染厂可选用国内已有的成套装置,执行费用略高,在一般情况下,处理出水能符合要求。
3)生物处理可优先考虑活性污泥法,传统的鼓风曝气法和延时曝气法均能取得稳定的效果,在曝气4~6小时的条件下,BOD5去除90%,COD去除60~70%。鼓风曝气污泥负荷为0.3~0.5公斤BOD/公斤MLSS·日,延时曝气法采用污泥负荷为0.1公斤BOD/公斤MLS8·日。如采用加速表面曝气法,曝气池与沉淀池宜分建,这样有利于抑制污泥的膨胀,管理较方便,出水水质稳定。
4)当处理出水要求较高或废水处理后作重复使用时,则宜在生物处理后增加吸附或凝聚过滤装置。厌气-好气-活性炭工艺,不仅对化学浆料PVA和色度的去除效果好,而且出水水质好,受到人们注意。
5)关于生物处理中采用生物膜法时:
①接触氧化法-采用容积负荷2.3~5.0公斤BOD/(米·日)。优点是处理时间短且污泥不必回流,但气水比高,基建费和执行费略高。
②生物转盘-适用于处理水量小的印染厂,如水量在1OOO米³/日以内,执行简单,耗电省。关键在转盘材质和转盘前调节池的设定。有机负荷采用15~30克BOD5/(米·日),水力负荷采用0.1~0.25米。/(米·日)。
③塔式滤池-主要特点是省地,它是一个不完全处理构筑物,采用容积负荷1.6~1.8公斤BOD/(米·日)时,COD去除率40%~50%,BOD去除率50%~60%。
吸附(包含离子交换)
将废水通过固体吸附剂,使废水中溶解的有机或无机物吸附在吸附剂上,通过的废水得到处理
吸附剂有活性炭,煤渣,土壤等 吸附塔,再生装置
染色,颜料废水,还可吸附酚,汞,铬,氰以及除色,臭,味等用于深度处理。 编辑本段污水处理工艺流程
现代污水处理技术,按处理程度划分,可分为一级、二级和三级处理。
一级处理,主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质,物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水,BOD一般可去除30%左右,达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。
二级处理,主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD,COD物质),去除率可达90%以上,使有机污染物达到排放标准。
三级处理,进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法,混凝沉淀法,砂滤法,活性炭吸附法,离子交换法和电渗分析法等。
整个过程为通过粗格栅的原污水经过污水提升泵提升后,经过格栅或者砂滤器,之后进入沉砂池,经过砂水分离的污水进入初次沉淀池,以上为一级处理(即物理处理),初沉池的出水进入生物处理装置,有活性污泥法和生物膜法,(其中活性污泥法的反应器有曝气池,氧化沟等,生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床),生物处理装置的出水进入二次沉淀池,二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理,一级处理结束到此为二级处理,三级处理包括生物脱氮除磷法,混凝沉淀法,砂滤法,活性炭吸附法,离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理装置,一部分进入污泥浓缩池,之后进入污泥消化池,经过脱水和干燥装置后,污泥被最后利用。
印染废水处理工艺之吸附法原理自古至今用的吸附法,如骨钹能使糖液脱色,木炭能净水等,特别是吸附法具有能脱色、脱臭的作用
自从活性跋用作吸附剂,在工业上应用以来,对吸附现象的研究巳有巨大。进展,吸附剂的制造亦有改进。为除去微量杂质,吸附法是最适当的操作法之一,在化学工业范围内正在广泛应用。吸附现象是介面现象,即在不同的两相〖液相一固相, 或气相一固相)的交接而上发生的现象。所谓吸附,就是液相或气相的分子收容在固体表面的现象。当气相吸附在固相上时,气体在固体表面上的浓度提高了。吸附剂的多孔性结构使它拥有巨大的表面积,在它的毛细管壁上吸附着大量气体。当液相吸附在固相上时,溶质被吸附剂所吸附,在吸附剂的表面上,溶质浓度比溶液内的更高。
吸附平衡在某一规定温度下,吸附剂与单成份系气体或溶液接触,达到平衡时,为吸附剂所吸附的气体或溶质的比例称为平衡吸附量。平衡吸附量X用吸附量与吸附剂量的重畺比来表示。弗伦立希氏提出在某温度下,存在下式的关系,式中,代表气体分压力或溶质浓度;6表示吸附剂效能的常数,随着温度、气体或溶质的组成而变化。就是同一种吸附剂也会随着制法、再生条件与使用次数的变化,在效能上受到影响。
混合热附废水含有多种成份,如有两种以上的成份吸附则称为混合吸附。这时一种成份的吸附,为其它成份的吸附所影响。在多种成份中有一种成份优先地并特别容易地吸附的情况是很多的。像这种情况可以认为是单成份系的吸附。各种吸附剂都有它的优先吸附的物质。砝腔对具有执键结构的物质,例如水能特别优先地吸附,活性碳对长分子键物质容易吸附。(三)吸附热吸附法与冷凝一样,在吸附时有热量生成。在气体吸附的情况下,这种吸附热能使吸附剂温度上升,值得注意。没有吸收任何东西的吸附剂,在吸附气体时吸附热最大,已经大量地吸附了什么东西的吸附剂,它的吸附热便减少。固定层在吸附时,由千放出的吸附热而在吸附剂填充层发生温度上升。发热现象的吸附和吸热现象的解吸同时发生的情况是很普遍的。例如在混合吸附中,巳经被吸附的但不易吸附的物质被更容易吸附的物质所取代。
磷化废水是金属表面处理的前处理,一般有除油除锈、表调、磷化钝化。有简单磷化就是用磷酸与硫酸和硝酸,也有要求高的专用磷化剂(有水剂和粉剂产品),粉剂产品相对产泥较多。喷涂有喷粉和喷漆。假如是喷粉则排放的废水就是前处理废水包括磷化废水。
磷化废水处理工艺简单,加石灰调PH(石灰起到助凝作用),加混凝剂,再沉淀,最后最好加一级气浮比较好。要害是调PH,由于磷酸氢根离子的原因,最好为10-10.5,气浮前回调。另假如是专用磷化剂,还含有其它的金属离子,如锌系磷化剂,要适当考虑Zn离子的酸碱溶两性特点。磷化废水中的COD(主要是表面活性剂引起的),一般用沉淀加气浮两级可达到排放标准,不需非凡考虑。还有注重的是混凝剂,有硫酸亚铁和氯化铁,前者便宜,后者贵但效果好,只是需防腐,其实实际使用费用并高不了多少。有家家电公司五座废水站都是该工艺,执行长期达标。
如是喷漆废水,因可溶性的有机物较多,COD也较高,与磷化废水一起处理较难达标,最好分开处理。
漆雾废水使用絮凝剂进行絮凝,之后进行捞渣。
捞渣后的废水进行水处理,分别沉降、二次絮凝、生物处理。。最后回圈使用,这样环保局不会找到漏洞。
你可以参考下:HJ 2004-2010 屠宰与肉类加工废水治理工程技术规范
医药废水处理首选催化微电解技术,此工艺可大幅度降低COD、色度的同时,提高废水的可生化性,此工艺已经被国内多家大型医药企业所引用,并且得到一致好评,国内环保类企业也在纷纷引入,详细引数及介绍请询:189-0646-1999.
10. 染料废水处理方法的研究进展
纺织染料工业近年来快速发展,目前我国各种染料产量已达90万T,染料废水已成为环境重点污染源之一。染料行业品种繁多,工艺复杂。其废水中含有大量的有机物和盐份,具有CODCR高,色泽深,酸碱性强等特点,一直是废水处理中的难题。本文主要介绍了染纤困料废水处理技术中的物理法、化学法、电化学法、生化法,以及这些技术的特点原理及其近年来研究进展和应用。
1物理法
1.1吸附法
吸附法是利用多孔性固体(如活性炭、吸附树脂等)与染料废水接触,利用吸附剂表面活性,将染料废水中的有机物和金属离子吸附并浓集于其表面,达到净化水的目的。
活性炭具有较强的吸附能力,对阳离子染料,直接染料,酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附功能,但活性炭价格昂贵,不易再生。由壳聚糖与活性炭及纤维素混合制成的染料吸附剂对活性染料和酸慧竖李性染料有优异的吸附能力,其吸附容量分别为264和421MG/G(椰子活性炭吸附容量少于80MG/G)。该吸附剂在水中具有优良的分散性,可采用简单而廉价的接触过滤法处理。
大孔吸附树脂是内部呈交联网络结构的高分子珠状体,具有优良的孔结构和很高的比表面积。吸附树脂可用于去除难以生物处理的芳香族磺酸盐,萘酚类物质。它易再生,且物理化学稳定性好,树脂吸附法已成为处理染料废水的有效方法之一。
1.2膜分离
膜分离技术应用于染料废水处理方面主要是超滤和反渗透。据报道,用管式和中空纤维式聚砜超滤膜处理还原染料废水脱色率在95%~98%之间,CODCR去除率60%~90%,染料回收率大于95%。近年来,用壳聚糖超滤膜和多孔炭膜的新型膜材料来处理印染废水,取得较好的效果。夏之宁等研究了染料废水在超声作用下,通过醋酸纤维素膜的透水率与透盐率,发现超声波在膜分离中有明显的加速传质和去“浓差极化”作用,有超声波作用时其渗透率是无超声波时的1.5倍,对透盐率影响更大,其截留率分别为94%和67%。
2化学法
2.1化学混凝法
化学混凝法主要有沉淀法和气浮法,此法经济有效,但产生化学的污泥需进一步处理。常用的有无机铁复合盐类。近年来国内外采用高分子混凝剂日益增多。天然高分子絮凝剂主要有淀粉及淀粉衍生物、甲壳质衍生物和木质素衍生物3大类。曾淑兰等用NAOH作催化剂将玉米淀粉和醚化剂M反应制得的阳离子淀粉CST,用量为7~15MG/L时,对酸性染料、活性染料的脱色率达90%以上。吴冰艳等用接枝聚合制得的木质素季胺盐絮凝剂处理J酸染料废水,絮凝剂中的季胺离子与废水中的磺酸基团生成不溶于水的物质,投量20MG/L,色度去除率达90%。
方忻兰利用海虾、蟹壳为原料制得的壳聚糖用来处理印染废水,CODCR去除率达85%以上。天然高分子絮凝剂电荷密度小,分子量低,易发生生物降解而失去絮凝活性。人工合成的有机高分子絮凝剂分子量大,分子链中所带的官能团多,絮凝性能好,用量少,PH范围广。代表性的人工有机高分子絮凝剂有PAN-DCD(二氰二胺改性聚丙烯腈聚电解质)、WX系列高分子脱色絮凝剂、PDADMA-A(二甲基二烯丙基氯化铵聚合物)M。 2.2化学氧化法
化学氧化是利用臭氧、氯、及其含氧化物将染料的发色基团破坏而脱色。臭氧氧化法对多数染料能获得良好的脱色效果。但对硫化、还原等不溶于水的染料效果较差。FENTON试剂氧化法,其脱色的实质是H2O2与FE2+反应所产生的羟基自由基使染料有机物断链。FENTON试剂除氧化作用外,还兼有混凝作用。研究表明,用此法处理2-萘磺酸钠生产废水,先用FECL3混凝沉淀后,然后在PH1.5~2.5条件下以H2O22G/GCODCR,FE2+4G/L水,氧化60MIN可去除CODCR99.6%、色度95.3%[19]。
2.3湿式空气氧化法
湿式空气氧化法(WAO)是在高温(125~320℃)、高压(0.5~20MPA)条件下通入空气,使废水中的有机物直接氧化[20]。超临前迟界水氧化(SCWO)是指当温度、压力高于水的临界温度(374℃)和临界压力(22.05MPA)条件下的水中有机物的氧化。它实质上是湿式氧化法的强化和改进。超临界态水的物理化学性质发生较大的变化,水汽相界面消失,形成均相氧化体系,有机物的氧化反应速度极快。MODEL等[21]对有机碳含量27.33G/L的有机废水,在550℃,60S内,有机氯和有机碳的去除率分别为99.99%和99.97%。超临界水氧化法与传统的方法相比,效率高,反应速度快,适用范围广,可用于各种难降解有机物;在有机物的含量低于2%时;可通过自身热交换,无须外界供热,反应器结构简单,处理量大。
2.4光催化氧化法
光催化氧化法常用H2O2或光敏化半导体(如TIO2、CDS、FE2O3、WO3作催化剂),在紫外线高能辐射下,电子从价带跃迁进入导带,在价带产生空穴,从而引发氧化反应。此法对染料废水的脱色效率高,缺点是投资和能耗高。张桂兰等用新型的旋转式光催化反应器,在优化条件下采用悬浮态TIO2时,偶氮染料脱色率达98%。程沧沧等[23,24]分别采用固定床型光反应器和斜板式光反应器对有机染料直接耐翠蓝GL进行了光催化降解研究,经60MIN光照,其降解率分别为83%和81.4%。
3生化法
生化法具有运行成本低,对环境污染少的特点。但染料废水水质波动大,种类多,毒性高,对温度和PH条件要求较苛刻的微生物很难适应。
好氧处理法运行简单,对CODCR、BOD5的去除率较高,对色度的去除率却不太理想。而厌氧处理法对染料废水的色度去除率较高。厌氧处理法污泥生成量少,产生的气体是甲烷,可利用作为能源。但单独使用,效果不理想。黄天寅等在处理酞菁蓝废水过程中,采用气提、吹脱和气浮等物化手段去除原水中大部分NH3-N和CU2+,提高其生化性。
经厌氧处理后,各项指标均可达到污水综合排放标准的一级标准,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%。由于近年来染料向抗分解,抗生物降解的方向发展,单独一种工艺很难取得满意的效果。现在处理工艺正朝向厌氧—好氧联合处理工艺发展。闫庆松等[26]对染料废水采用了厌氧—好氧工艺。厌氧段采用UASB工艺,中温消化,停留时间48H,CODCR去除率可达55%,出水BOD5/CODCR值由0.1提高到0.42,系统内形成颗粒污泥,其沉降性能良好。好氧段采用接触氧化法,经驯化后,污泥对废水的降解能力逐步提高。 高效菌群(HIGHSOLUTIONBACTERIA)是利用复合的微生物群来处理染料废水的方法,菌种现已发展到100多种,如反硝化产碱菌、脱氮硫杆菌、氧化硫硫杆菌等。它可以针对不同的废水配成不同的菌群去分解不同的污染物,具有较高的针对性。高效微生物群将有机物分解成SO2、H2O以及许多对水质没有影响的有机小分子。运用H.S.B技术处理无锡某染料厂生产的分散染料、酸性染料(CODCR浓度达2000~2500MG/L)的废水,出水CODCR小于100MG/L,平均去除率为92.68%。苯胺去除率94%,酚为93%,氨氮为92%,色度均在50倍以下[27]。为了增加优势菌种在生物处理装置中的浓度,提高对染料废水的处理效率,通常将游离的细菌通过化学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,高效脱色菌群固定在活性污泥上,脱色酶活力提高70%。
4电化学法
电化学法治理废水,实质是间接或直接利用电解作用,把染料废水中的有毒物质转化为无毒物质。近年来由于电力工业的发展,电力供应充足并使处理成本大幅降低,电化学法已逐渐成为一种非常有竞争力的废水处理方法。染料废水的电化学净化根据电极反应发生的方式不同,可分为内电解法、电凝聚电气浮、电催化氧化等。
应用最广泛的内电解法是铁屑炭法。靳建永用铁屑内电解法对5大类11种染料废水进行脱色处理。研究表明,对中等色度和浓度的废水,脱色率在96%以上;加入助剂可使废水CODCR去除率在70%以上。内电解法的优点是利用废物在不消耗能源的前提下去除多种污染成分和色度,缺点是反应速度慢、反应柱易堵塞、对高浓度废水处理效果差。
在外电压作用下,利用可溶性阳极(铁或铝)产生大量阳离子,对胶体废水进行凝聚,同时在阴极上析出大量氢气微气泡,与絮粒粘附一起上浮。这种方法称为电凝聚电气浮。与化学凝聚法相比,其材料损耗少一半左右,污泥量较少,且无笨重的加药措施。其缺点是电能消耗和材料消耗过大。
电催化氧化是通过阳极反应直接降解有机物,或通过阳极反应产生的羟基自由基、臭氧等氧化剂降解有机物。电催化氧化法的优点是有机物氧化完全,无二次污染。但该法真正应用于废水工业化处理则取决于具有高析氧电位的廉价高效催化电极。同时电极与电解槽的结构对降低能耗也起重要的作用。贾金平等研究了活性炭纤维电极与铁的复合电极降解多种模拟印染废水,有较好的效果。
5结语
染料生产工艺复杂,废水量大且难以处理,污染治理的费用很高。硫化碱还原时排出的含硫废水除使用昂贵的湿式氧化法处理外,其他方法难以达到排放标准。近年来采用加氢还原法,彻底消除了硫化物的污染。汞催化磺化法生产氨基蒽醌改为硝化还原法,彻底消除汞污染。各种新技术的研究和应用大大提高了染料废水处理的效率,降低了处理成本。但治标更要治本,研究发展经济合理的清洁生产工艺与发展高效经济的废水治理工艺同等重要。从根本上降低排污,才是长久之计。
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