印染废水物化处理技术研究

随着经济的发展,我国纺织工业的发展越来越好。印染废水的排放量不断增加。纺织印染技术的发展导致印染废水的成分日趋复杂,无形中增加了废水处理的难度。目前,废水处理包括物理处理、化学处理、生物处理等技术。从处理机制、效果和优缺点方面进行了分析。同时,依据纺织印染废水的特点,采用不同处理方法和工艺技术,实现对纺织印染废水的彻底处理。结果显示,以生物处理技术为核心,物理、化学处理技术为辅助的综合废水处理方案,非常适合纺织印染行业进行废水处理。


当前,印染废水污染成分复杂、有机污染物浓度高、碱性强,因此,大量的印染废水排放而不加处理会严重污染水源、土壤和空气,危害人类健康。因此,对印染废水的处理研究已迫在眉睫。


1 印染废水特点


印染废水的特点有:污染物含量高,水质变化剧烈,处理难度高;浓度高,可生化性低;色度深,碱性和pH值变化大,染料品种繁多而且酸碱度变化很大,给废水脱色处理带来技术上的困难;有机污染物中含有苯、氮、胺等基团组成的有毒物质等。


2 纺织印染废水的性质和来源


纺织印染生产工序复杂,各工序使用不同的化学原料,所产生的废水成分也不尽相同,最终废水成分更加复杂。纺织印染废水主要为退浆废水、煮练废水、漂白废水、丝光废水、染色废水、印花废水和整理废水。退浆废水约占15.2%,成分包括浆料、纤维碎屑。淀粉退浆时,废水可生化性较好,BOD5/CODCr>0.3;PVA退浆时,可生化性差,BOD5/CODCr<0.1。煮练废水量大,pH=9.4,色度深,有机物含量高,漂白废水含量高,但污染程度较轻,属于清洁废水,可以直接排放或者循环使用。丝光废水经蒸发、浓缩处理后可以循环利用,但末端排放的少量废水碱性强。染色废水水质变化大、色泽深、碱性强,特别在使用硫化染料后水中含有大量硫离子,水体pH=10.2。印花废水主要包括调色、印花滚筒和筛网冲水以及皂洗、水洗废水等,还含有树脂、甲醛和表面活性剂等,废水量相对较少。


3 物理处理技术


3.1 吸附法


吸附法即利用吸附剂多孔的物理组织和较大的比表面积实现印染废水的吸附净化。吸附剂是影响其应用效果的重要因素,对廉价高效吸附剂的探索研究是印染废水吸附净化研究的重要内容,而废弃固体废弃物是吸附剂材料探索的重要方向,如林朝萍等利用废旧布袋活性炭(WFBAC)深度处理印染废水尾水,研究发现,WFBAC对废水的COD的去除率达到77%,比同等条件下,商业活性炭对COD的去除率高24%。吸附剂改性是吸附剂吸附性能提高的重要途径,目前,吸附剂的改性主要有酸碱盐改性、水热合成改性等,在印染废水净化中应用效果良好,如朱巨建等研究发现与未改性壳聚糖相比,聚合氯化铝改性后的虾壳基壳聚糖分布更加均匀,粒径尺寸更加均一,且其表面引入更多的有利于印染废水吸附沉降的O—H和N—H,其对实际印染废水COD的去除率及脱色率分别达到88.7%和96.9%,大大优于未改性吸附剂。吸附法与其它方法联用,发挥不同方法的净化优势,是实现印染废水深度净化的重要途径。采用吸附-Fenton法处理活性印花废水,研究发现该工艺中吸附法起到了重要的预处理作用,该工艺对印染废水COD的去除率在72%以上,出水达到了《染整工业水污染物排放标准》直接排放要求。


但是使用后吸附剂若不妥善安置,易造成资源浪费和二次污染,因此,应在吸附剂再生利用等方面做进一步研究。


3.2 磁分离法


磁分离技术是对不同磁性的物质在磁场作用力下做物理分离的一种方法,通过对废水中微量粒子磁化后再分离达到去除染料的效果。国外高梯度磁分离法已步入实用阶段,目前的研究热点是超导高梯度磁分离技术。大阪大学的Fang等研究了2种含硫酸盐的铁磁粉末,分别对甲基橙、苋菜红、直接红80、甲基蓝、结晶紫和Ci-bacron亮黄等6种染料的废水进行处理,采用超导高梯度磁分离装置,能高效地去除这几种染料。


3.3 膜分离技术


膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透,过滤精度依次降低。膜分离技术主要通过纳滤、反渗透进行废水预处理,然后依据处理标准选择微滤、超滤。膜分离技术水平高,但材料成本也高,浓缩后的处理液会出现盐增加问题。利用微滤-纳滤技术对印染废水进行深度处理,CODCr去除率达87%以上,色度去除率达100%;通过超滤-反渗透对印染废水进行处理,超滤后浊度去除率可达90%,而CODCr去除率仅为21%左右,盐类物质的去除率为0;配合反渗透处理后,水质达到预期效果,符合《纺织印染工业水污染物排放标准》(GB4287-2012),而且部分废水可以循环使用。通过实际工程实验发现,膜分离技术可以对印染废水进行深度处理,而且循环使用率高。


4 化学法


4。1 电化学法


电化学法主要是指在外加电场条件下,电极在电压或电场作用下产生氧化基团(如·OH自由基)和强还原离子,发生氧化还原反应,从而达到水质净化的过程。铁碳微电解法和电化学氧化法是电化学法处理印染废水的两种主要类型。其既能通过氧化还原反应直接降解去除小分子物质和易生物降解物质,又能将大分子有机污染物质分解为小分子物质,提高废水的可生化性,废水处理效果显著;利用电化学氧化法处理高污染综合印染废水,研究发现其对印染废水的色度、COD去除率最高可达80%,60%。但是,研究发现电化学法/活性炭组合工艺可将高浓度煤化工废水的TOC和色度的去除率分别由单纯电化学法的75%,82%提高到90%,92%。因此基于电化学法的组合工艺研究是提高其工程化应用效率的重要研究趋势。阳极表面是有机物电化学氧化的主要发生区域,因此,阳极材料催化性能研究是电化学氧化法工程化应用研究的热点之一,研究发现Fe改性的膨润土粒子电极与DSA电极形成的三维电极体系,显著提高了电催化氧化效率,对玫瑰精B废水的COD、色度去除率分别达92%,99%。同时电极优化设计是该方法应用研究的另一重要内容,研究发现复极性三维三相电极对印染废水的脱色率、COD的去除率最高可达98.5%,87.6%,且在运行过程的前30min具有很高的电能利用率。因此,电极优化设计对反应电流效率的提高,电极极化的降低有重要意义。


4。2 超临界水氧化法


超临界水氧化法主要是利用超临界水的低黏度和高扩散系数特性实现无机盐的沉降去除,同时利用反应过程中的·OH自由基和过氧化物ROO·对有机污染物降解清除。具有环保高效,可工程化强等特点,研究发现超临界水氧化法对印染废水COD去除率可达96.6%。印染废水处理中,对工艺条件的研究是其应用研究的热点内容。在超临界水氧化法处理印染废水中,pH对COD去除率有显著的影响,在pH为9.1、反应温度580℃、反应压力27MPa,过氧量200%的条件下,废水的去除率可达99.8%;研究发现温度是影响TOC降解的最重要因素,而NH3-N的降解与反应温度和氧化剂量密切相关,在最佳反应条件下,废水TOC和NH3-N的降解率分别达98.94%和94%,但是600℃没有氧化剂存在时氨不易降解。这对超临界水氧化法的工程化应用有重要意义。


结语


总之,印染废水处理过程中,需要结合水质、水量等特质,了解不同技术,调整相关参数,进行规范化、合理化的废水处理。在使用生物电解技术、Fenton氧化、催化氧化等深化处理技术过程中要注重经济性、实效性。


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