印染廢水是加工棉、麻、化學(xué)纖維及其混紡產(chǎn)品為主的印染廠排出的廢水。印染廢水水量較大,每印染加工1噸紡織品耗水100~200噸,其中80~90%成為廢水。
紡織印染廢水具有水量大、有機(jī)污染物含量高、堿性大、水質(zhì)變化大等特點(diǎn),屬難處理的工業(yè)廢水之一。廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、酸堿、纖維雜質(zhì)、砂類物質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽等。
印染廢水分類
1、退漿廢水:水量較小,污染物濃度高,主要含有漿料及其分解物、纖維屑、酸、淀粉堿和酶類污染物,濁度大;廢水呈堿性,pH值為12左右。用淀粉漿料時(shí)BOD、COD均高,可生化性較好;用合成漿料時(shí)COD很高,BOD小于5mg/L,水可生化性較差。
2、煮煉廢水:水量大,污染物濃度高,主要含有纖維素、果酸、蠟質(zhì)、油脂、堿、表面活性劑、含氮化合物等。廢水堿性很強(qiáng),水溫高,呈褐色,COD與BOD很高,達(dá)每升數(shù)千毫克;瘜W(xué)纖維煮煉廢水的污染較輕。
3、漂白廢水:水量大,污染較輕,主要含有殘余的漂白劑、少量醋酸、草酸、硫代硫酸鈉等。
4、絲光廢水:含堿量高,NaOH含量在3%-5%,多數(shù)印染廠通過(guò)蒸發(fā)濃縮回收NaOH,所以絲光廢水一般很少排出,經(jīng)過(guò)工藝多次重復(fù)使用最終排出的廢水仍呈強(qiáng)堿性,BOD、COD、SS均較高。
5、染色廢水:水質(zhì)多變,有時(shí)含有使用各種染料時(shí)的有毒物質(zhì)(硫化堿、吐酒石、苯胺、硫酸銅、酚等),堿性,pH有時(shí)達(dá)10以上(采用硫化、還原染料時(shí)),含有有機(jī)染料、表面活性劑等。色度很高,SS少,COD較BOD高,可生化性較差。
6、印花廢水:含漿料,BOD、COD高。
7、整理工序廢水:主要含有纖維屑、樹脂、甲醛、油劑和漿料,水量少。
8、堿減量廢水:是滌綸仿真絲堿減量工序產(chǎn)生的,主要含滌綸水解物對(duì)苯二甲酸、乙二醇等,其中對(duì)苯二甲酸含量高達(dá)75%。堿減量廢水不僅pH值高(一般>12),而且有機(jī)物濃度高,堿減量工序排放的廢水中CODcr可高達(dá)9萬(wàn)mg/L,高分子有機(jī)物及部分染料很難被生物降解,此種廢水屬高濃度難降解有機(jī)廢水。
處理工藝
1、物理法
在物理處理方法中應(yīng)用最多的是吸附法,吸附法適用低濃度印染廢水的深度處理,具有費(fèi)用低、脫色效果較好的特點(diǎn),適合中小型印染廠廢水的處理。
但應(yīng)對(duì)吸附染料后的吸附劑再生及廢吸附劑的后處理要引起重視,以減少二次污染。阮晨等對(duì)活性炭吸附法去除印染工業(yè)廢水色度進(jìn)行了試驗(yàn)與研究,提出這種方法可以大幅度改善出水水質(zhì)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于改性膨潤(rùn)土在廢水處理中的研究報(bào)道也很多。
馬鳳國(guó)等合成CMC-g-CPAM吸附劑。Soma等采用氧化鋁微濾膜,對(duì)不溶性染料廢水,膜的截留率高達(dá)98%。但是膜分離技術(shù)由于濃差極化、膜污染及膜的價(jià)格交貴,更換頻率較快,使處理成本較高,從而嚴(yán)重阻礙了膜分離技術(shù)的更大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。
萃取技術(shù)則是利用不溶或難溶于水的溶劑將染料分子從水中萃取出來(lái)。如:近年來(lái)發(fā)展較快的液膜技術(shù),正是利用萃取技術(shù)萃取含染料廢水中的染料物質(zhì)。
2、化學(xué)法
化學(xué)法是處理染料廢水的主要方法,也是常用的方法,化學(xué)法主要有:混凝法、Fenton法、氧化法,及目前發(fā)展起來(lái)的氧化聯(lián)用技術(shù)等。
2.1混凝
化學(xué)法中混凝法工藝流程簡(jiǎn)單,操作管理方便,設(shè)備投資少,占地面積小,對(duì)疏水性染料脫色效率高;但運(yùn)行費(fèi)用較高,泥渣量多且脫水困難,對(duì)親水性染料處理效果差,需要開發(fā)新型高效混凝劑。
祝社民等自行研發(fā)出一種新型混凝劑,它能廣泛應(yīng)用于印染廢水等廢水處理中,經(jīng)過(guò)一步強(qiáng)化混凝處理后,各種廢水的COD、色度和濁度等均有良好的去除效果。
邊凌飛等采用新型復(fù)合混凝劑PAC-PDMDAAC對(duì)印染廢水進(jìn)行處理。通過(guò)探索藥劑投加量、原水的pH、沉淀時(shí)間和攪拌時(shí)間對(duì)脫色率和COD去除率的影響,得出PACPDMDAAC處理印染廢水,對(duì)降低廢水中的化學(xué)需氧量、色度具有顯著效果,COD去除率為67.4%,脫色率為50.4%。
方旭等在分析混凝機(jī)理和各種混凝劑特性的基礎(chǔ)上,用新型復(fù)合型混凝劑Ⅰ型和Ⅱ型對(duì)印染廢水處理進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:Ⅰ型和Ⅱ型對(duì)COD去除率分別為70.1%、80.8%,色度去除率分別為84.0%、99.2%。
2.2Fenton法
Fenton法以其設(shè)備簡(jiǎn)單和操作方便等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的研究與應(yīng)用,國(guó)內(nèi)在其反應(yīng)機(jī)理方面也進(jìn)行了相關(guān)的研究。Fenton試劑能有效分解有機(jī)污染物,甚至徹底地將有機(jī)污染物氧化分解為二氧化碳、水和礦物鹽等無(wú)害無(wú)機(jī)物,不會(huì)產(chǎn)生新的污染。
史紅香等對(duì)Fenton試劑氧化處理印染廢水進(jìn)行了研究?疾炝朔磻(yīng)時(shí)間、雙氧水投加量、硫酸亞鐵投加量及pH值對(duì)印染廢水的色度及COD去除率的影響。徐樺等建立了一個(gè)用電Fenton法處理污水的裝置,尋找到了最佳處理?xiàng)l件。
2.3氧化法
臭氧氧化法是目前研究較為成熟的方法,同時(shí)也是化學(xué)氧化法中最常用的方法。臭氧氧化法對(duì)多數(shù)染料能獲得良好的脫色效果,但對(duì)硫化、還原、涂料等不溶于水的染料脫色效果較差,且耗電多,不適合大流量廢水的處理,而且CODcr去除率低。通常很少采用單一的臭氧法處理印染廢水,而是將它與其它方法相結(jié)合,彼此互補(bǔ)達(dá)到最佳的廢水處理效果。
臭氧氧化法雖然具有以上不足,但隨著技術(shù)的全面發(fā)展這些缺點(diǎn)將日益被彌補(bǔ)。目前國(guó)內(nèi)外在臭氧氧化及聯(lián)用技術(shù)的研究與應(yīng)用中有兩種趨勢(shì):一種是基于臭氧的高級(jí)氧化過(guò)程,與其它方法聯(lián)用將臭氧催化轉(zhuǎn)化為氧化性更強(qiáng)的羥基自由基,如:O3/UV氧化組合、O3/超聲波組合、O3/重金屬離子的方法,都能使O3轉(zhuǎn)化為OH等強(qiáng)氧化性物質(zhì),與有機(jī)物反應(yīng),降低臭氧的消耗及處理成本,提高臭氧的利用率。另一種是采用固體顆粒,如:活性炭、金屬氧化物為催化劑來(lái)加強(qiáng)臭氧氧化,這些方法不另需氧化劑或能源。
(1)O3/UV聯(lián)合氧化技
近年來(lái),光催化氧化技術(shù)在染料廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用具有良好的市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)效益,但該領(lǐng)域的研究還存在諸多問題,如尋求更高效的催化劑,催化劑分離與回收等。O3/UV聯(lián)合氧化技術(shù)是一種在可見光或紫外光作用下進(jìn)行的光化學(xué)氧化過(guò)程,因其反應(yīng)條件溫和(常溫、常壓)、氧化能力強(qiáng)而迅速發(fā)展。O3/UV法是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的,主要用于處理廢水中有毒有害且無(wú)法生物降解的物質(zhì)。
自80年代以來(lái),O3/UV法研究范圍擴(kuò)展到飲用水的深度處理,并已成功地應(yīng)用于處理印染工業(yè)廢水。李兵宇等進(jìn)行了關(guān)于O3/UV聯(lián)合氧化技術(shù)處理印染紡織行業(yè)廢水的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)證明,O3/UV聯(lián)合氧化法比單獨(dú)臭氧處理更有效,而且能氧化臭氧難以降解的有機(jī)物。
。2)O3/超聲波組合技術(shù)
超聲可以強(qiáng)化臭氧氧化,產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的自由基,該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于印染廢水的處理。印染廢水大多含有芳香族偶氮化合物,性質(zhì)穩(wěn)定,用傳統(tǒng)方法很難處理。
胡文容用超聲強(qiáng)化臭氧氧化技術(shù)對(duì)偶氮染料偶氮胂I的脫色效能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:?jiǎn)为?dú)超聲處理并不能降解偶氮胂I,但超聲對(duì)臭氧氧化偶氮胂I有明顯的強(qiáng)化作用。臭氧氣體濃度控制為7.07mg/L,外加80W的超聲,是超聲協(xié)同臭氧強(qiáng)化處理偶氮胂I的最佳組合,既可以滿足在11min內(nèi)脫色率達(dá)到90%,又可以節(jié)省48%的臭氧投加量。
超聲空化效應(yīng)產(chǎn)生的高能條件促使臭氧快速分解,產(chǎn)生大量氧化性能強(qiáng)的自由基,偶氮胂I受到這種自由基氧化而降解,溶液的顏色迅速消失。
同時(shí),超聲可使臭氧的氣泡粉碎成微氣泡,使臭氧與水的接觸面積大大增加,提高臭氧利用率。王曉宇等采用超聲波與紫外光協(xié)同氧化法處理酸性紅B染料廢水60min后,脫色率可達(dá)99.1%。
(3)活性炭催化臭氧氧化技術(shù)
活性炭在反應(yīng)中,如同堿性溶液中的OH-作用一樣,能引發(fā)臭氧基型鏈反應(yīng),加速臭氧分解生成˙OH等自由基。作為催化劑,活性碳與臭氧共同作用降解微量有機(jī)污染物的反應(yīng)同其他涉及臭氧生成˙OH的反應(yīng)一樣,屬于高級(jí)氧化技術(shù)。張彭義等研究表明,與單獨(dú)的臭氧作用相比,臭氧/活性炭技術(shù)對(duì)3種有機(jī)物的降解速率更快,但活性炭對(duì)有機(jī)物臭氧化影響作用與有機(jī)物種類有關(guān)。
劉時(shí)松等利用臭氧脫色和活性炭吸附聯(lián)用技術(shù)在線連續(xù)處理印染加工中的低濃度廢水。結(jié)果表明,用該工藝處理大多數(shù)水溶性染料廢水都有較好的效果。出水接近無(wú)色,CODcr去除率在80%以上。
(4)金屬氧化物催化臭氧氧化技術(shù)
金屬氧化物—臭氧體系中一般有三種可能的催化臭氧化機(jī)理:
、俪粞醣换瘜W(xué)吸附在催化劑表面上,形成容易與未被吸附的有機(jī)分子反應(yīng)的活性組分;
②有機(jī)分子被化學(xué)吸附在催化劑表面上,然后同氣相或水相中的臭氧反應(yīng);
③臭氧和有機(jī)分子都被化學(xué)吸附,然后是這些被吸附物質(zhì)之間相互反應(yīng)。其中TiO2一般用作光催化反應(yīng),但是它對(duì)水中有機(jī)物的催化臭氧化也有很好的效果,既可以單獨(dú)作為臭氧化反應(yīng)的催化劑,又可以和活性炭一起共同催化臭氧化。
3、生物處理法
生物處理法主要包括好氧法和厭氧法,好氧法又分為活性污泥法和生物膜法;钚晕勰嗉饶芊纸獯罅康挠袡C(jī)物質(zhì),又能去除部分色度,還可以微調(diào)pH值,運(yùn)轉(zhuǎn)效率高且費(fèi)用低,出水水質(zhì)較好,適合處理有機(jī)物含量較高的印染廢水;生物膜法對(duì)印染廢水的脫色作用較活性污泥法高。
但是生物法存在著自身無(wú)法解決的問題:剩余污泥的處里費(fèi)用較高。目前人們對(duì)厭氧-好氧、深層曝氣、純氧曝氣、生物氧化溝、UASB(UpflowAnaerobicSludgeBed)上流式厭氧污泥床反應(yīng)器等生化處理方式進(jìn)行了廣泛的研究,并將技術(shù)應(yīng)用于工程中。