【集萃網(wǎng)觀察】1 印染廢水的來源、組成、危害
印染廢水是指棉、毛、化纖等紡織產(chǎn)品在預(yù)處理、染色、印花和整理過程中所排放的廢水, 主要來自漂煉、軋染、退漿、整理等工序。隨著科技迅速地發(fā)展, 印染行業(yè)使用的材料品種日益增多�；瘜W(xué)原料逐漸代替了原有的天然原料, 使處理印染廢水的難度大幅度增加。印染廢水的水質(zhì)變化復(fù)雜而劇烈, 含有大量的有機(jī)污染物, 并且其色度深、pH 值變化大、可生化性能差。廢水中除含有大量的漿料和助劑外, 還含有各種有毒污染物, 如苯環(huán)、胺基、偶氮等基團(tuán)的苯胺、硝基苯、鄰苯二甲酸類等。這些物質(zhì)難以生物降解, 而且多為致癌物質(zhì), 嚴(yán)重危及人的身體健康。這些廢水如果直接排放, 不僅會(huì)影響水生植物的光合作用, 降低水中的溶解氧, 影響水生動(dòng)物的生長, 而且印染廢水中含有的大量的硫酸鹽, 也會(huì)在土壤中轉(zhuǎn)化為硫化物,引起植物根部腐爛, 導(dǎo)致土壤性質(zhì)惡化, 造成嚴(yán)重的環(huán)境危害。
2 印染廢水的物理處理法
2.1 吸附法
在物理處理法中, 應(yīng)用最多的是吸附法。常用的吸附劑有活性炭、離子交換纖維和各種天然礦物( 膨潤土、硅藻土、石墨、沸石、海泡石) 、工業(yè)廢料( 煤渣、粉煤灰) 及天然廢料( 木屑、鐵屑) 、天然植物( 螺旋藻) 以及其它多孔物質(zhì)( 海綿鐵) 等。影響吸附的條件主要有溫度、接觸時(shí)間和pH 等因素。
2.1.1 凹凸棒吸附法
凹凸棒石粘土吸附是最具有廣闊應(yīng)用前景的新型印染廢水處理技術(shù)。其在印染廢水處理中的吸附屬于膠體吸附和離子交換吸附。凹凸棒石粘土處理印染廢水具有成本低( 其價(jià)格僅為活性炭的1/5 ~ 1/10) 、效率高、效果好、再生簡單等優(yōu)點(diǎn)。
2.1.2 活性炭吸附法
活性炭吸附是印染廢水深度處理工藝中常用的方法。高分子量染料被吸附在活性炭的過渡孔中,而較小的有機(jī)分子則滲透至微孔中。盡管活性炭的處理效果很好, 但是活性炭的價(jià)格較高且再生困難,影響其大規(guī)模使用。
2.1.3 煤及煤渣吸附法
煤粉自身比表面積大, 孔隙率高, 呈無定型玻璃球狀, 具有一定的吸附性能, 但直接用于印染廢水處理效果不好, 需進(jìn)行改性。不同粒徑的煤粉對(duì)印染廢水中染料的脫色能力也不同。活性煤粉具有投資低( 比活性炭低40%) 、占地少、操作簡便、便于管理、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
煤渣是工業(yè)廢棄物, 具有微孔多、比表面積大等特點(diǎn)。由于其廉價(jià)易得, 一般不需再生。其對(duì)印染廢水中分子量較大、非極性的染料和助劑以及懸浮在液體中的棉及纖維等絮狀物具有很好的吸附效果,適用于BOD5 / COD 偏小的難生化印染廢水的處理。 2.1.4 吸附氣浮法
吸附氣浮法是用一些高度分散的粉狀無機(jī)吸附劑( 如膨潤土、高嶺土等) 吸附水中的染料離子和其它可溶性物質(zhì), 然后加入氣浮劑, 將其轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷灶w粒, 通過氣浮除去。該方法綜合了吸附和氣浮的特點(diǎn), 具有處理效率高、適應(yīng)性廣、占地面積少等優(yōu)點(diǎn),對(duì)酸性染料、陽離子染料等去除率達(dá)到92%以上。
2.1.5 離子交換法
離子交換處理印染廢水需要通過一個(gè)合適的樹脂進(jìn)行污水的洗提, 直到在樹脂中所有的位置完全被占滿。使用適宜的溶液逆向沖洗洗提床, 使其再生。離子交換處理雖然對(duì)已知組成的特定溶解污染物的去除非常有效, 但是這種辦法不適宜處理大量的多組分印染污水。
2.2 絮凝法
絮凝法是向印染廢水中添加一定的物質(zhì), 通過物理或化學(xué)的作用, 使原先溶于印染廢水中呈細(xì)微狀態(tài)、不易沉降、不易過濾的污染物集結(jié)成較大顆粒, 以便于分離的方法。許多高效絮凝劑的開發(fā), 大大提高了色度和COD 去除率。若使用的絮凝劑不止一種, 則稱為混凝。
2.2.1 無機(jī)單鹽絮凝法
常見的無機(jī)單鹽絮凝劑有鐵鹽、鋁鹽、鎂鹽等,它們?cè)谒行纬蓭д姾傻乃想x子或高正電荷的多核絡(luò)合離子, 可以和水中的膠體離子發(fā)生電中和,降低粒子表面電位, 使其相互吸引而生成小絮團(tuán)。
2.2.2 無機(jī)高分子絮凝法
無機(jī)高分子絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)反映在它比傳統(tǒng)混凝劑如硫酸鋁、氯化鐵等效能更優(yōu)異而又比有機(jī)高分子絮凝劑價(jià)格低廉。常用于印染廢水脫色的無機(jī)高分子絮凝劑有聚合氯化鋁( PAC) 、聚合硫酸鐵( PFS) 。PAC 及PFS 處理印染廢水時(shí), 其絮凝體大、沉降速度快、pH 適應(yīng)范圍較寬。
2.2.3 有機(jī)高分子絮凝法
有機(jī)高分子絮凝劑主要是對(duì)已脫穩(wěn)的凝聚顆粒起吸附架橋作用, 從而使其快速形成大的絮體, 易于分離。同無機(jī)高分子絮凝劑相比, 有機(jī)高分子絮凝劑具有用量少、絮凝速度快、受共存鹽類、pH 值及溫度影響小、生成污泥少、容易處理等優(yōu)點(diǎn), 因此具有廣泛的應(yīng)用前景。
2.3 膜分離法
膜分離技術(shù)是一種新興的化工分離單元操作,借助膜的選擇滲透作用可對(duì)印染廢水中污染物進(jìn)行高效的分離、濃縮和回收。
2.3.1 超濾法
超濾法是利用一定的流體壓力和孔徑的半透膜實(shí)現(xiàn)高分子和低分子的分離。超濾過程的本質(zhì)是一種篩濾作用, 膜表面的孔隙大小是主要的控制因素,超濾技術(shù)可以使水循環(huán)使用。但此法只能處理所含染料分子粒徑較大的印染廢水。用超濾法分離顏料及酸性染料, 去除率可高達(dá)99%。
2.3.2 反滲透法
反滲透法是通過半透膜選擇性地除去染料廢水中的溶質(zhì), 從而使染料廢水脫色。它以壓力差為推動(dòng)力, 壓力差約為2 ~ 10 MPa。
2.3.3 納濾法
納濾法是介于超濾與反滲透之間的一種新型膜分離技術(shù)。采用醋酸纖維素納濾膜對(duì)染料廢水進(jìn)行分離處理, 選擇孔徑合適的納濾膜, 則可100%去除色度, COD 的去除率也可達(dá)95%以上。 2.3.4 微濾法
微濾法是將印染污水中尺寸大于膜微孔孔徑的絮體和懸浮物截留在膜纖維微孔外部, 而水在壓力驅(qū)動(dòng)下穿過纖維壁, 從而實(shí)現(xiàn)水與絮體、懸浮物的分離。微濾技術(shù)多與其它工藝結(jié)合來處理印染廢水。
3 印染廢水的化學(xué)處理法
3.1 光催化氧化法
光催化氧化法是以n 型半導(dǎo)體作敏化劑的一種特殊光敏氧化法。由于其能打破共軛體系的結(jié)構(gòu), 使印染廢水降解為CO2, H2O 和其它無機(jī)物, 使CODCr和色度顯著降低。印染廢水的光降解率與pH 值的高低、光的強(qiáng)弱有關(guān)。常用的半導(dǎo)體催化劑有TiO2,ZnO, Fe2O3, SnO2,WO3 等。半導(dǎo)體TiO2 以諸多優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是當(dāng)前最具有開發(fā)前途的綠色環(huán)保型光催化劑, 通過超聲波輔助可以明顯提高催化效率。
目前光催化處理染料廢水在工業(yè)化應(yīng)用中仍受到一定的制約。主要問題是染料體系的復(fù)雜性和測試方法的局限性。其次, 是由于催化劑懸浮于水體中, 加大了清理難度, 增加對(duì)環(huán)境的二次污染。因此對(duì)其工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用仍需進(jìn)行深入地研究。
3.2 電化學(xué)法
電化學(xué)法的實(shí)質(zhì)是直接或間接地利用電解的作用, 把印染廢水中的污染物去除, 或把有毒物質(zhì)變成無毒或低毒的物質(zhì)。影響電化學(xué)法處理印染廢水的因素有進(jìn)水pH 值、停留時(shí)間、鐵碳比、運(yùn)行時(shí)間、濾柱高度、活化時(shí)間等。電化學(xué)法能量利用效率高,目前正逐步成為處理有機(jī)物污染廢水的希望。
用電化學(xué)氧化法降解廢水中的有機(jī)物, 處理過程和效果受陽極材料的影響很大。目前所用陽極材料有活性材料和非活性材料2 種。各類染料在電解處理時(shí), 其去除率的大小順序?yàn)? 硫化染料>酸性染料>中性染料>陽離子染料。電化學(xué)法處理印染廢水具有設(shè)備小、占地少、運(yùn)行管理簡單、CODCr 去除率高和脫色好等優(yōu)點(diǎn), 但同時(shí)電化學(xué)法存在著析氧、析氫副反應(yīng), 能耗大、成本高等缺點(diǎn), 可通過電解- 內(nèi)電解復(fù)合處理工藝來提高效率, 節(jié)約時(shí)間和電能。
3.3 化學(xué)氧化法
化學(xué)氧化法是印染廢水脫色的主要方法之一。該方法脫色的原理是利用強(qiáng)氧化劑( 如臭氧、雙氧水、高錳酸鉀等) 破壞有機(jī)物結(jié)構(gòu), 使其發(fā)生斷鍵或者氧化分解。按照氧化劑和氧化條件的不同, 可將處理印染廢水的化學(xué)氧化法分為: 臭氧氧化法、芬頓試劑氧化法和高溫深度氧化法。
3.3.1 臭氧氧化法。
臭氧的氧化能力很強(qiáng), 在印染廢水脫色、脫臭等方面有顯著的效果。臭氧氧化法具有不產(chǎn)生污泥和二次污染、發(fā)生器簡單緊湊、占地少、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)。但也存在臭氧發(fā)生設(shè)備投資大、處理廢水成本高、不適合大流量廢水處理等缺點(diǎn)。
3.3.2 芬頓試劑氧化法。
Fe2+與H2O2 合稱芬頓( Fenton) 試劑。其在印染廢水處理中脫色機(jī)理是H2O2 與Fe2+反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性游離基·HO, 使染料分子斷鍵而脫色。用芬頓試劑處理偶氮、蒽醌、酞菁和次甲基等染料廢水, 當(dāng)pH<3時(shí), 平均色度去除率大于97%, CODCr 平均去除率約90%。溫度對(duì)處理速率有很大影響, 溫度越低, 處理速率越慢。
3.3.3 高溫深度氧化法 高溫深度氧化法又稱為濕式空氣氧化法, 它是將廢水置于125 ～350 ℃溫度和0.5 ~ 20.67 MPa 壓力條件下, 通入空氣, 使溶解或懸浮于廢水中的有機(jī)和無機(jī)化合物在液相中被氧化成CO2 和H2O 的一種處理高濃度有機(jī)廢水的方法。
4 印染廢水的生化處理法
印染廢水生化處理是利用微生物的代謝作用分解廢水中有機(jī)物的處理方法, 主要包括好氧法和厭氧法。好氧法應(yīng)用較為廣泛, 又可分為活性污泥法、氧化溝法、生物塘法、接觸氧化法、曝氣法等。國內(nèi)印染廢水生物法處理中以活性污泥法最為普遍, 這是因?yàn)榛钚晕勰喾瓤煞纸獯罅坑袡C(jī)物, 又能去除部分色素, 還可調(diào)節(jié)pH 值, 并且運(yùn)轉(zhuǎn)效率高、費(fèi)用低, 但其對(duì)色度的去除往往不夠理想。
近年來, 國內(nèi)外一些科學(xué)家從調(diào)節(jié)微生物所需的碳源、氮源以及磷源等角度開始對(duì)印染廢水等污染物生物降解進(jìn)行研究, 取得了一定的效果。一些細(xì)菌經(jīng)24 h 反應(yīng), 對(duì)酸性染料的降解率可高達(dá)99%。因此選擇和培養(yǎng)抗變異和耐環(huán)境毒害性優(yōu)勢菌種的研究已成為生化法的主導(dǎo)方向。與其它方法相比, 生化法具有其獨(dú)特的優(yōu)越性, 但生化法存在著其自身無法解決的問題: 活性污泥沉降性差、生化反應(yīng)速率低及剩余污泥的處理費(fèi)用高等缺點(diǎn)。
5 聯(lián)合處理工藝
由于印染廢水成分非常復(fù)雜, 有時(shí)采用單一的處理工藝往往很難獲得良好的效果。因此, 可以根據(jù)實(shí)際情況采用復(fù)合工藝, 將多種處理工藝聯(lián)合起來對(duì)其進(jìn)行綜合處理。
(1) 2 種工藝聯(lián)合處理印染廢水。將物理吸附和化學(xué)氧化相結(jié)合的用粉煤灰和過氧化氫聯(lián)合處理印染廢水工藝, 在吸附的同時(shí)完成氧化脫色; 芬頓氧化和生化組合處理工藝, 可以提高印染廢水的可生化性;生化和氣浮聯(lián)合處理工藝, 效果明顯優(yōu)于各自單一流程; 膜分離和生化復(fù)合式處理印染廢水工藝, 既保證了微生物對(duì)有機(jī)物的去除效率, 又有效控制了膜污染; 氧化混凝復(fù)合處理印染廢水, 對(duì)組分復(fù)雜, 可生化性差的印染廢水有較好的處理效果; 氣浮過濾法處理印染廢水, 可大大提高處理效果; 活性污泥法與生物膜工藝結(jié)合形成的復(fù)合式好氧生物工藝進(jìn)行印染廢水處理, 也有較好的處理效果; 光催化與生化組合工藝聯(lián)合處理染料廢水, 用光催化預(yù)處理去除某些易光催化但難生化降解的成分, COD 去除率和脫色率遠(yuǎn)比單獨(dú)用光催化或生化處理優(yōu)越; 還有如: 混凝- 膜生物工藝; 光催化- 光合細(xì)菌法等。
(2) 3 種或3 種以上工藝聯(lián)合處理印染廢水。水解-好氧- 混凝氣浮工藝, 處理效果穩(wěn)定, 耐沖擊負(fù)荷強(qiáng);混凝- 微電解- 生化法, 可使出水穩(wěn)定達(dá)到GB4287-92 紡織染整工業(yè)水污染物排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn); 鐵屑- 爐渣-粉煤灰組合工藝, 集還原降解、混凝聚沉和物理吸附作用于一體, 其對(duì)COD和色度的去除率分別達(dá)到90%和97%以上, 而且處理成本很低。還有如: 混凝- 接觸氧化- 氣浮- 氧化工藝; 水解- 接觸氧化- 生物炭工藝; 水解- 混凝- 復(fù)合生物池工藝等等。 當(dāng)然也可以充分利用印染廢水的特性, 與其它工業(yè)污染一起聯(lián)合治理, 如: 造紙廢水與印染廢水混合處理, 利用的是兩者都有大量有機(jī)物, COD 都較高的相似性; 印染廢水與煙氣脫硫聯(lián)合治理技術(shù),則是利用堿性印染廢水和酸性煙道氣的中和作用,達(dá)到煙氣脫硫和凈化印染廢水的雙重功效。
6 其它新處理工藝
除了上述工藝外, 還有一些發(fā)展中的新技術(shù),如: 超聲波法、脈沖電化學(xué)法、脈沖水解法、微波法、超臨界水氧化法等。也已應(yīng)用于印染廢水治理研究中。目前很多新型生物技術(shù)也應(yīng)用于印染廢水的處理, 既可單獨(dú)使用, 也可與物理和化學(xué)處理法聯(lián)合使用。這些新技術(shù)在印染廢水的降解、脫色等方面具有較好的效果, 但由于經(jīng)濟(jì)及操作條件等原因, 大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用還有待于其工藝的成熟和處理成本的進(jìn)一步下降。
7 結(jié)語
在實(shí)際應(yīng)用中, 由于印染廢水成分復(fù)雜, 很難斷言采用哪一種方法最好, 因此在選擇處理工藝時(shí), 應(yīng)先充分考慮各種處理方法的優(yōu)缺點(diǎn), 同時(shí)根據(jù)實(shí)際技術(shù)水平和生產(chǎn)狀況, 在不同的條件下對(duì)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)進(jìn)行比較, 必要時(shí)可以采用幾種工藝的聯(lián)合處理,從而確定最佳處理及回收方案。各種新技術(shù)的應(yīng)用為印染廢水處理開辟了新途徑, 但不少新技術(shù)的工業(yè)化還存在一些亟待解決的實(shí)際問題。
環(huán)境問題不僅要治標(biāo)更要治本, 應(yīng)嚴(yán)格控制污染源, 盡量改革完善生產(chǎn)工藝, 把印染廢水的危害消滅在生產(chǎn)源頭, 使污染控制貫穿于整個(gè)印染生產(chǎn)全過程, 而不是單純的末端處理。為此, 應(yīng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和環(huán)保一體化, 即提倡清潔生產(chǎn), 盡量使用先進(jìn)的印染生產(chǎn)工藝。最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一, 這樣才能達(dá)到工業(yè)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求。 來源:印染在線 作者：胡濤, 汪玉祥, 許干, 張紅梅
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