印染絲光廢水處理
絲光是將織物在氫氧化鈉濃溶液中進(jìn)行處理,以提高纖維的張力強(qiáng)度,增加纖維的表面光澤,降低織物的潛在收縮率和提高對染料的親和力。絲光廢水一般經(jīng)蒸發(fā)濃縮后回收,由末端排出的少量絲光廢水堿性較強(qiáng)。
針對印染絲光廢水處理的問題,本文著重介紹一下印染廢水的相關(guān)情況及其處理方法。
一、印染廢水水質(zhì)及水量
1.不同產(chǎn)品排放的廢水水質(zhì)
印染產(chǎn)品由于原料纖維、產(chǎn)品種類和生產(chǎn)工藝等不同,使用的染料、助劑種類和品種不同,加工的工藝方法不同,漂洗次數(shù)不同,因此其排放廢水的水質(zhì)亦不同。另外,由于不同化學(xué)纖維的含量在各類產(chǎn)品中所占的比重不同,其使用染料和助劑的種類也不斷變化,因此所排放的廢水中各污染物含水量也不相同。
在棉混紡織產(chǎn)品中由于化學(xué)纖維(主要為滌綸)的增加(一般占65%),其經(jīng)紗上漿時(shí)采用變性淀粉和聚乙烯醇混合漿料。而在印染前處理工藝過程產(chǎn)生的退漿廢水中,由于含有一定量的聚乙醇,使廢水中增加了難生物降解物質(zhì),降低了廢水的可生物降解性。因此棉印染廢水屬于較難生物降解的工業(yè)廢水之一。
在毛紡染色產(chǎn)品中,由于天然纖維所占比例較大,化學(xué)纖維占的比例相對較少,而且織造過程中也不需上漿,故毛混紡染整產(chǎn)品加工過程產(chǎn)生的廢水水質(zhì)相對較為穩(wěn)定,廢水的可生物降解性優(yōu)于棉紡產(chǎn)品排放的印染廢水。洗毛廢水由于可生物降解性能好,一般在提取羊毛脂后宜采用生物處理方法。
真絲綢印染產(chǎn)品加工過程中排放的印染廢水屬于中低濃度的有機(jī)性廢水,可生物降解性好。
化纖仿真絲產(chǎn)品的堿減量工藝中產(chǎn)生的廢水,由于含有相當(dāng)量的對苯二甲酸和乙二醇,總體看廢水的可生物降解性能較差,但與印染廢水混合后,水質(zhì)稍有改善。
2.廢水水量
印染廢水排放量約為全廠用水量的60%~80%。廢水量隨工廠的類型、生產(chǎn)工藝、機(jī)械設(shè)備、加工產(chǎn)品的品種不同,差異較大。根據(jù)國內(nèi)外的資料估算,每加工一匹棉織物,用水量約為1~1.2m3。
二、印染廢水的特點(diǎn)和危害
1、廢水的特點(diǎn)
(1)水量大。 (2)濃度高。 (3)水質(zhì)波動(dòng)大。 (4)以有機(jī)物污染為主。 (5)處理難度較大。 (6)部分廢水含有毒有害物質(zhì)。
2、廢水的危害
印染廢水含大量的有機(jī)污染物,排入水體將消耗溶解氧,破壞水生態(tài)平衡,危及魚類和其它水生生物的生存。沉于水底的有機(jī)物,會(huì)因厭氧分解而產(chǎn)生硫化氫等有害氣體,惡化環(huán)境。
印染廢水的色澤深,嚴(yán)重影響受納水體外觀。造成水體有色的主要因素是染料。在紡織品印染加工中,有10%~20%的染料作為廢物排出。印染廢水的色度尤為嚴(yán)重,用一般的生化法難以去除。有色水體還會(huì)影響日光的透射,不利于水生物的生長。
印染廢水大部分偏堿性,進(jìn)入農(nóng)田,會(huì)使土地鹽堿化;染色廢水的硫酸鹽在土壤的還原條件下可轉(zhuǎn)化為硫化物,產(chǎn)生硫化氫。
三、印染廢水處理的基本方法
印染廢水是以有機(jī)污染為主的,成分復(fù)雜的有機(jī)廢水,處理的主要對象是BOD5、不易生物降解或生物降解速度緩慢的有機(jī)物、堿度、染料色素以及少量有毒物質(zhì)。雖然印染廢水的可生化性普遍較差,但除個(gè)別特殊的印染廢水(如純化纖織物染色)外,仍屬可生物降解的有機(jī)廢水。其處理方法以生物處理法為主,同時(shí)需輔以必要的預(yù)處理和物理化學(xué)深度處理。
一、預(yù)處理
印染廢水污染程度高,水質(zhì)水量波動(dòng)大,成分復(fù)雜,一般都需進(jìn)行預(yù)處理,以確保生物處理法的處理效果和運(yùn)行穩(wěn)定性。
1.調(diào)節(jié)(水質(zhì)水量均化)
印染廢水的水質(zhì)水量變化大,因此,印染廢水處理工藝流程中一般都設(shè)置調(diào)節(jié)池,以均化水質(zhì)水量,為防止纖維屑、棉籽殼、漿料等沉淀于池底,池內(nèi)常用水力、空氣或機(jī)械攪拌設(shè)備進(jìn)行攪拌。水力停留時(shí)間一般為8小時(shí)左右。
2.中和
印染廢水的pH值往往很高,除通過調(diào)節(jié)池均化其本身的酸、堿度不均勻性外,一般需要設(shè)置中和池,以使廢水的pH值滿足后續(xù)處理工藝的要求。
3.廢鉻液處理
在有印花工藝的印染廠中,印花滾筒鍍筒時(shí)需使用重鉻酸鉀等,滾筒剝鉻時(shí)就會(huì)產(chǎn)生鉻污染。這些含鉻的雕刻廢水含有重金屬,必須進(jìn)行單獨(dú)處理,以消除鉻污染。
4.染料濃腳水預(yù)處理
染色換品種時(shí)排放的染料濃腳水,數(shù)量少,但濃度極高,COD可達(dá)幾萬甚至幾十萬。對這一部分廢水進(jìn)行單獨(dú)預(yù)處理可減少廢水的COD濃度,這對于小批量、多品種的生產(chǎn)企業(yè)尤其重要。
二、生物處理技術(shù)
生物處理工藝主要為好氧法,目前采用的有活性污泥法、生物接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤和塔式生物濾池等。為提高廢水的可生化性,缺氧、厭氧工藝也已應(yīng)用于印染廢水處理中。
1.活性污泥法
活性污泥法是目前使用最多的一種方法,有推流式活性污泥法、表面曝氣池等。活性污泥法具有投資相對較低、處理效果較好等優(yōu)點(diǎn)。其中,表面曝氣池因存在易發(fā)生短流,充氧量與回流量調(diào)節(jié)不方便、表面活性劑較多時(shí)產(chǎn)生泡沫覆蓋水面影響充氧效果等弊端,近年已較少采用。而推流式活性污泥法在一些規(guī)模較大的工業(yè)廢水處理站仍得到廣泛應(yīng)用。
污泥負(fù)荷的建議值通常為0.3~0.4kg(BOD5)/kg(MLSS)?d,其BOD5去除率大于90%,COD去除率大于70%。據(jù)上海印染行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)表明,當(dāng)污泥負(fù)荷在小于0.2kg(BOD5)/kg(MLSS)?d時(shí),BOD5去除率可達(dá)90%經(jīng)上,COD去除率為60%~80%。
2.生物接觸氧化法
生物接觸氧化法具有容積負(fù)荷高、占地小、污泥少、不產(chǎn)生絲狀菌膨脹、無需污泥回流、管理方便、填料上易保存降解特殊有機(jī)物的專性微生物等特點(diǎn),因而近年來在印染廢水處理中被廣泛采用。生物接觸氧化法停止進(jìn)行后,重新運(yùn)行啟動(dòng)快,對企業(yè)因節(jié)假日和設(shè)備檢修停止生產(chǎn)無廢水排放對生物處理效果的影響較小。因此,盡管生物接觸氧化法投資相對較高,但因能適應(yīng)企業(yè)廢水處理管理水平較低、用地較緊張等困難處境,應(yīng)用越來越廣泛。其特別適用于中小水量的印染廢水處理,通常,容積負(fù)荷為0.6~0.7kg(BOD5)/kg(MLSS).d時(shí),BOD5去除率大一起90%,COD去除率為60%~80%。
3.缺氧水解好氧生物處理工藝
如前所述,缺氧段的作用是使部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、難降解的高分子有機(jī)物,在兼性微生物的作用下轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物,提高其可生化性,并達(dá)到較好的處理效果。缺氧段的水力停留時(shí)間,一般是根據(jù)進(jìn)水COD濃度來確定的。當(dāng)缺氧段采用填料法時(shí),通常建議按每100mg/L的COD需水力停留時(shí)間1h累計(jì)取值。好氧段負(fù)荷限值有兩種方法,一是不計(jì)缺氧段去除率,此時(shí)好氧段負(fù)荷的限值略高于一般負(fù)荷值;另一計(jì)算法是按缺氧段BOD5去除率為20%~30%計(jì),而好氧段的負(fù)荷按一般負(fù)荷值計(jì)算。經(jīng)這一工藝處理后,BOD5去除率在90%以上,COD去除率一般大于70%,色度去除率較單一的好氧法也有明顯提高。
4.生物轉(zhuǎn)盤、塔式濾池
生物轉(zhuǎn)盤、塔式濾池等工藝在印染廢水的處理中也曾采用,取得了較好的效果,有的廠目前還在運(yùn)行。但由于這些工藝占地較大,對環(huán)境的影響總是較多,處理效果相對其他工藝低,目前已很少采用。
5.厭氧處理
對濃度較高、可生化性較差的印染廢水,采用厭氧處理方法能較大幅度地提高有機(jī)物的去除率。厭氧處理在實(shí)驗(yàn)室研究、中試中已限得了一系列成果,是有發(fā)展前途的新工藝。但其生產(chǎn)運(yùn)行管理要求較高,在厭氧處理法后面還需好氧法處理才能達(dá)到出水水質(zhì)要求。
三、物化處理與其他處理技術(shù)
印染廢水處理中,常用的物化處理工藝主要是混凝沉淀法與混凝氣浮法。此外,電解法、生物活性炭法和化學(xué)氧化法等有時(shí)也用于印染廢水處理中。
1.混凝法
混凝法是印染廢水處理中采用最多的方法,有混凝沉淀法和混凝氣浮法兩種。混凝法對去除COD和色度都有較好的效果?;炷稍O(shè)置在生物處理前或生物處理后,有時(shí)也作為唯一的處理設(shè)施。
混凝法設(shè)置在生物處理前時(shí),混凝劑投加量較大,污泥量大,易使處理成本提高,并增大污泥處理與最終處理的難度。
混凝法的COD去除率一般為30%~60%,BOD5去除率一般為20%~50%。
作為廢水的深度處理,混凝法設(shè)置在生物處理構(gòu)筑物之后,具有操作運(yùn)行靈活的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)進(jìn)水濃度較低,生化運(yùn)行效果好時(shí),可以不加混凝劑,以節(jié)約成本;當(dāng)采用生物接觸氧化法時(shí),可以考慮不設(shè)二次沉淀池,讓生物處理構(gòu)筑物的出水直接進(jìn)入混凝處理設(shè)施。在印染廢水處理中,多數(shù)是將混凝法設(shè)置在生物處理之后。其COD去除率一般為15%~40%。
當(dāng)原廢水污染物濃度低,僅用混凝法已能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí),可考慮只設(shè)置混凝法處理設(shè)施。
2.化學(xué)氧化法
化學(xué)氧化法一般作為深度處理設(shè)施,設(shè)置在工藝流程的最后一級。主要的目的是去除色度,同時(shí)也降低部分COD。經(jīng)化學(xué)氧化法處理后,色度可降到50倍以下,COD去除率較低,一般僅5%~15%。常用的脫色處理法有氧化法和吸附法兩種。氧化脫色法有氯氧化法、臭氧氧化法和光氧化法三種。
(1)氯氧化脫色法
氯作為消毒劑已廣泛地應(yīng)用于給水處理,其作為氧化劑時(shí)的功能與消毒有所不同。氯氧化脫色法就是利用存在于廢水中的顯色有機(jī)物比較容易氧化的特性,應(yīng)用氯或其化合物作為氧化劑,氧化顯色有機(jī)物并破壞其結(jié)構(gòu),達(dá)到脫色的目的。
氯氧化劑并不是對所有染料都有脫色效率。對于易氧化的水溶性染料如陽離子染料、偶氮染料和易氧化的不溶性染料如硫化染料,都有良好的脫色效果。對于不易氧化的水不溶性染料如還原染料、分散染料和涂料等,脫色效果較差。當(dāng)廢水中含有較多懸浮物和漿料時(shí),該法不僅不能去除此類物質(zhì),反而要消耗大量氧化劑。況且在氧化過程中,并不是所有染料都被破壞,其中大部分是以氧化態(tài)存在于出水中,經(jīng)過放置,有的還可能恢復(fù)原色。所以單獨(dú)采用此法脫色并不理想,宜與其他方法聯(lián)用,可獲得較好的脫色效果。
常用氯氧化劑有液氯、漂白粉和次氯酸鈉等。
(2)臭氧氧化脫色法
臭氧作為強(qiáng)氧化劑,在廢水脫色及深度處理中也得到廣泛應(yīng)用。臭氧具有強(qiáng)氧化作用的原因,曾經(jīng)認(rèn)為是在分解時(shí)生成新生態(tài)的原子氧,表現(xiàn)為強(qiáng)氧化劑。目前認(rèn)為,臭氧分子中的氧原子本身就是強(qiáng)烈親電子或親質(zhì)子的,直接表現(xiàn)為強(qiáng)氧化劑是更主要的原因。
染料顯色是由其發(fā)色基團(tuán)引起,如:乙烯基、偶氮基、氧化偶氧基、羰基、硫酮、亞硝基、亞乙烯基等。這些發(fā)色基團(tuán)都有不飽和鍵,臭氧能使染料中所含的這些基團(tuán)氧化分解,生成分子量較小的有機(jī)酸和醛類,使其失去發(fā)色能力。所以,臭氧是良好的脫色劑。但因染料的品種不同,其發(fā)色基團(tuán)位置不同,其脫色率也有較大差異。對于含水溶性染料廢水,如活性、直接、陽離子和酸性等染料,其脫色率很高。含不溶性分散染料廢水也有較好的脫色效果。但對于以細(xì)分散懸浮狀存在于廢水中的不溶性染料如還原、硫化染料和涂料,脫色效果較差。
(3)光氧化脫色法
光氧化脫色法是利用光和氧化劑聯(lián)合作用時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈氧化作用,氧化分解廢水中的有機(jī)污染物質(zhì),使廢水的BOD、COD和色度大幅度下降的一種處理方法。
光氧化脫色法中常用的氧化劑是氯氣,有效光是紫外線。紫外線對氧化劑的分解和污染物質(zhì)的氧化起催化作用。有時(shí),某些特殊波長的光對某些物質(zhì)有特效作用。因此,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇相應(yīng)的特殊紫外線燈作為光源。
光氧化脫色法的特點(diǎn)有:氧化作用強(qiáng)烈,沒有污泥產(chǎn)生,適用范圍廣,可作為廢水的高級處理,裝置緊湊,占地面積小。光氧化脫色印染廢水,除對一小部分分散染料的脫色效果較差外,其他染料脫色率都在90%以上。
3.電解法
借助于外加電流的作用產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過程稱電解。利用電解的化學(xué)反應(yīng),使廢水的有害雜質(zhì)轉(zhuǎn)化而被去除的方法稱為廢水電解處理法,簡稱電解法。
電解法以往多用于處理含氰、含鉻電鍍廢水,近年來才開始用于處理紡織印染廢水的治理,但尚缺乏成熟的經(jīng)驗(yàn)。研究表明,電解法的脫色效果顯著,對某些活性染料、直接染料、媒染染料、硫化染料和分散染料印染廢水,脫色率可達(dá)90%以上,對酸性染料廢水脫色率達(dá)70%以上。電解法對于處理小水量的印染廢水,具有設(shè)備簡單、管理方便和效果較好的特點(diǎn)。固定床電解法在工程上也有應(yīng)用,取得了較好的效果。其缺點(diǎn)是耗電較大、電極消耗較多,不適宜在水量較大時(shí)采用。電解法一般作為深度處理,設(shè)置在生物處理之后。其COD去除率為20%~50%,色度可以降到50倍以下。
當(dāng)原廢水濃度低,僅用電解法已能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí),可考慮只設(shè)置電解法處理設(shè)施。僅用電解法處理時(shí),COD去除率為40%~75%。
電解法具有下列特點(diǎn):
(1)反應(yīng)速度快,脫色率高,產(chǎn)泥量??; (2)在常溫常壓下操作,管理方便容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化; (3)當(dāng)進(jìn)水中污染物質(zhì)濃度發(fā)生變化時(shí),可以通過調(diào)節(jié)電壓與電流的方法來控制,保證出水水質(zhì)穩(wěn)定; (4)處理時(shí)間短,設(shè)備容積小,占地面積小; (5)電解需要直流電流,電耗和電極消耗量較大,宜用于小水量廢水處理。
4.活性炭吸附法
活性炭吸附技術(shù)在國內(nèi)用于醫(yī)藥、化工和食品等工業(yè)的精制和脫色已有多年歷史。70年代開始用于工業(yè)廢水處理。生產(chǎn)實(shí)踐表明,活性炭對水中微量有機(jī)污染物具有卓越的吸附性,它對紡織印染、染料化工、食品加工和有機(jī)化工等工業(yè)廢水都有良好的吸附效果。一般情況下,對廢水中以BOD、COD等綜合指標(biāo)表示的有機(jī)物,如合成染料、表面性劑、酚類、苯類、有機(jī)氯、農(nóng)藥和石油化工產(chǎn)品等,都有獨(dú)特的去除能力。
吸附是一種物質(zhì)附著在另一種物質(zhì)表面上的過程。吸附是一種界面現(xiàn)象,其與表面張力、表面能的變化有關(guān)。引起吸附的推動(dòng)能力有兩種,一種是溶劑水對疏水物質(zhì)的排斥力,另一種是固體對溶質(zhì)的親和吸引力。廢水處理中的吸附,多數(shù)是這兩種力綜合作用的結(jié)果?;钚蕴康谋缺砻娣e和孔隙結(jié)構(gòu)直接影響其吸附能力,在選擇活性炭時(shí),應(yīng)根據(jù)廢水的水質(zhì)通過試驗(yàn)確定。
對印染廢水宜選擇過渡孔發(fā)達(dá)的炭種。此外,灰分也有影響,灰分愈小,吸附性能愈好;吸附質(zhì)分子的大小與炭孔隙直徑愈接近,愈容易被吸附;吸附質(zhì)濃度對活性炭吸附量也有影響。在一定濃度范圍內(nèi),吸附量是隨吸附質(zhì)濃度的增大而增加的。另外,水溫和pH值也有影響。吸附量隨水溫的升高而減少,隨pH值的降低而增大。故低水溫、低pH值有利于活性炭的吸附。
活性炭吸附法較適宜用作水量小,一般的生化與物化方法不能處理達(dá)標(biāo)時(shí)的深度處理方法。其優(yōu)點(diǎn)是效果好,缺點(diǎn)是運(yùn)行成本高。
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