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印染廢水處理技術與研究現狀

發布時間:2019-06-28 10:02人氣:

印染廢水具有水量大、有機污染物濃度高、色度深、堿性大、可生化性較差、水質變化大、成分復雜等特點,屬較難處理的工業廢水之一。本文旨主要介紹國內外印染廢水處理技術發展現狀,詳細介紹了物理法、化學法、物理化和生物法等方法,列出各種處理方法的適用條件及處理效果,并總結出各自的優缺點。
 
印染行業是工業中的排污大戶,印染廢水是紡織印染行業的主要排放物。據不完全統計,全國印染廢水排放量約為3×106-4×106m3/d,約占整個工業廢水的35%。據統計,中國具有一定生產規模的、有統計資料的印染織物生產總量2003年為2.9×1010m,加上未能統計的小型印染廠,估計總印染織物生產總量為3.2×1010m。全國每年產生印染廢水約為1.6×109t。加強印染廢水的處理,對保護環境,維持生態平衡起著及其重要的作用。印染廢水是印染企業生產過程中排放的各種廢水混合后的總稱。由于不同織物印染工藝不同,印染廢水所含的顏色及污染物和印染加工過程中所需要的pH值不同,印染廢水的具有色度大、有機物含量高、水溫、水量、水質和pH值變化大等特點給廢水的處理帶來困難。近年來,隨著大量新型助劑、漿料的使用,有機污染物的可生化性降低,處理難度加大。
 
1.印染廢水的排放現狀與特點
 
印染廢水排放量約占工業廢水總排放量的1/10,我國每年約有6×108~7×108t印染廢水排入水環境中,印染廢水是當前主要的水體污染源之一,因而要實現印染行業的可持續發展,必須首先解決印染行業的污染問題。
 
印染廢水的特點是成分復雜、有機物含量高、色度深、化學需氧量(CODcr)高,而生化需氧量(BOD5)相對較低,可生化性差,排放量大且組份復雜,除含有助劑和大量的漿料外,廢水中還含有苯胺、硝基苯、鄰苯二甲酸類等含有苯環、胺基、偶氮等基團的有毒有機污染物,不但難以生物降解,而且多為致癌物質,危及人的身體健康。
 
2.印染廢水常用處理方法
 
(1)物理化學方法
 
①混凝
 
化學混凝法是處理印染廢水的常用方法,曾被認為是最有效、最經濟的脫色技術之一?;炷褪窃诨炷齽┑碾x解和水解產物作用下,使水中的膠體污染物和細微懸浮物脫穩并凝聚為具有可分離性的絮凝體的過程,其中包括凝聚和絮凝兩個過程,統稱為混凝。在廢水中投加混凝劑可以達到降低或消除ξ電位的目的,從而降低或消除膠粒間的排斥能峰,使膠粒碰撞結合。
 
影響印染廢水混凝效果的因素主要是水溫、pH值和染料品種。印染廢水的水溫一般比較高,可加速無機鹽類混凝劑的水解過程,對混凝過程有利。pH值可通過人工調節來滿足。因此,染料品種成為影響混凝效果的主要因素,也是選擇混凝劑的主要依據。如何選擇高效的混凝劑和有效的混凝工藝是該技術的關鍵。
 
混凝法的主要優點是一次性投資較低;操作管理技術要求不高;針對不同水質選用合適的絮凝劑,其處理效果和處理成本均可控制在適當的水平。缺點為:對于某些廢水,可能存在加藥量大或絮凝劑昂貴的情況,導致運行成本偏高適用范圍窄,對可溶性的有色污染物質脫色效果差;產生大量化學污泥,對污泥的處理和處置進一步增加了運行成本及操作管理的難度,且容易造成二次污染;占地面積較大。
 
②吸附
 
吸附法是采用吸附劑吸附水中的污染物,可去除色度、懸浮物、膠體及溶解性有機物。在印染廢水處理中所用的吸附劑主要有活性炭、焦炭、硅聚合物、硅藻土、高嶺土和工業爐渣等。不同吸附劑對染料有選擇性,影響吸附的條件有溫度T、接觸時間t和pH值等。據報道采用鋸木屑經弱酸水解再經焦化后制成吸附劑,可以用來處理多種廢水。其優點為:不需投加任何藥劑,無污泥。缺點為:吸附劑容易飽和,處理效果隨時間的延長而下降;吸附劑的再生或更換較麻煩、費用較高,再生廢液以及飽和廢棄的吸附劑容易造成二次污染。開發高效廉價的吸附劑是吸附法的研究方向。
 
(2)化學方法
 
①氧化法
 
染料分子中發色基團的不飽和雙鍵可被氧化斷開、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,氧化法包括化學氧化、光催化氧化和超聲波氧化。雖然具體工藝不同,但脫色機制卻是相同的?;瘜W氧化是目前研究較為成熟的方法,氧化劑一般采用Fenton試劑(Fe2+-H2O2)臭氧、氯氣、次氯酸鈉等。
 
光催化氧化法是利用某些物質(如鐵配合物、簡單化合物等)在紫外光的作用下產生自由基,利用這種高度活性的羥基自由基便可參與加速氧化還原反應的進行,可以氧化包括生物氧化法難以降解的各類有機污染物并使之完全無機化。染料廢水脫色就是讓氧化劑吸收光能而產生強氧化性的自由基來誘導破壞染料分子的發色團,從而達到脫色降解的目的。TiO2光催化氧化法在pH=3~11時產生O和•OH,使染料分子迅速分解而獲得很好的脫色效果。該法脫色效果好,不產生大量污泥,殺菌效果佳,經常運行費用較低,但一次性投資高,安裝困難。
 
總之,氧化法是一種優良的印染廢水脫色方法,但如果氧化程度不足,盡管染料分子的發色基團可能被破壞而脫色,但其中的COD仍未除盡;若將染料分子充分氧化,能量、藥劑量消耗可能會過大,成本太高。
 
②電化學法
 
電解是處理印染廢水的一種非常有效的技術,通過電極反應使印染廢水得到凈化。其機理是利用電解氧化、電解還原,電解絮凝或電解上浮等作用破壞分子的結構或存在狀態而脫色。其主要優點有:①過程中產生的•OH無選擇地直接與廢水中的染料反應,將其降解為二氧化碳、水和簡單有機物,沒有或很少產生污染;②化學過程一般在常溫常壓下就可進行,能量效率高;③既可單獨處理,又可以與其他處理方法相結合,如作為前處理,可提高廢水的可生物降解性。因此,在國內外電解法水處理技術被稱為“環境友好”技術。但因能耗及成本偏高而未受重視。隨著電化學和電力工業的發展,各種高效率反應器的出現使處理成本大幅下降,電化學方法又重新引起人們的重視,進一步提高電極材料的催化性能,提高電流效率,減弱電極極化以降低能耗仍是今后的主攻方向。
 
(3)生化法
 
生化法脫色是利用微生物酶來氧化或還原染料分子,破壞不飽和鍵及發色基團。脫色微生物對染料具有專一性,其降解過程分階段完成,先是染料分子的吸附和富集,接著再進一步降解,微生物通過一系列氧化、還原、水解、化合等生命活動,最終將染料降解成簡單無機物或轉化為各種營養物及原生質。這種方法具有處理費用低、運行較穩定等優點。
 
好氧生物處理技術是常見的處理工藝。在好氧生物處理中,最早采用的工藝是活性污泥法中的傳統曝氣法,也有用階段曝氣法?;钚晕勰喾☉脮r間較長形式多樣,技術成熟,目前主要通過增加曝氣池內的污泥濃度,采用新的曝氣技術和固液分離技術達到提高充氧效率,減少動力消耗,縮短處理時間,提高處理效率的目的。但由于染料分子的抗生物降解性強,廢水BOD5/COD比值下降,致使普通的好氧工藝對廢水色度、COD去除率不高(60%~70%)。
 
為了降低消耗及去除廢水中較難降解的有機污染物,出現了厭氧(兼氧)-好氧這種新型處理工藝。印染廢水在好氧處理前,先進行厭氧處理,印染廢水有機物在兼性微生物的作用下厭氧,可使大分子有機物分解成小分子,非溶解性有機物成溶解性物質,使難生物降解物質轉化為生物降解物質。通過厭氧能提高印染廢水的可生化性,使出水水質穩定,減少了負荷沖擊,為后續的好氧生物處理創造良好的條件。當有機物通過厭氧反應,降解成有機酸或小分子、溶解性物質后,再通過好氧處理進一步去除。由于使廢水呈現顏色的一些較難降解的有機物得到了較好的去除,因此印染廢水可以達標排放。厭氧水解處理可以作為各種生化處理的預處理,由于不需曝氣而降低了生產運行成本,可提高污水的可生化性,使后續好氧生物處理能較容易進行,大大提高了有機物的去除率,厭氧一好氧處理工藝(A/O)廣泛地應用于難生物降解的制藥、化工、造紙、印染等高濃度有機廢水的處理中。
 
此外,水解酸化反應器不需設氣體分離和收集系統,無需攪拌設備,因此造價低,且便于維修。反應器可在常溫條件下運行,不需外界提供熱源和供氧,出水無不良氣體,節約能耗,降低了運行費用;具有耐沖擊負荷能力強、污泥產率低、占地少等優點,在工程中有推廣的價值。
 
生化法處理印染廢水的COD去除率和脫色率不高,并且反應時間長,一般不適宜單獨應用,可作為預處理或深度處理步驟。根據資料表明,我國已建成的印染廢水處理設施中,以生化法為主,其中以表面加速曝氣池為主體的活性泥法為最多。但運行的設施占設施的48.8%,其中COD處理達標率只有43%,而造成不能運行或不達標的主要原因是工藝問題。常規生化占地面積大、排泥量大、需專人管理。特別是對印染企業而言,污水處理設施的占地面積過大,成為限制企業進一步發展的瓶頸。
 
結語:通過對各種印染廢水處理技術的分析比較可知,它們從經濟性、技術性、實用性方面都各存在一定的缺陷。物理和化學處理法應用范圍狹窄,并且運行費用較高。而生物處理法具有運行成本低,處理效果較為穩定等優點,但存在色度和COD脫除效率不高且反應時間長的缺點。因此,應根據印染廢水特性,按照具體要求和條件,開發集成不同處理方法的組合工藝技術,使處理效率不斷提高,并有效降低處理成本,使印染廢水對環境的危害越來越小。

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