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印染廢水來源及處理現狀
印染廢水是一種水量大、色度高、組份復雜的廢水,水質變動范圍大。在城市下水道和污水處理廠建設較完善的城市,廢水首先在工廠作預處理,達到城市下水道排放標準后進行集中處理。廢水經過預處理再排放可改善污水水質,降低城市污水廠處理負荷,同時便于根據不同的廢水水質采取不同的預處理手段。在對印染廢水進行終處理時,有機物的去除一般以生物法為主,對難于生物降解的印染廢水,采用厭氧—好氧聯合處理較為合適,對易于生物降解的印染廢水,可采用一段生物處理。中試數據表明,印染廢水與鐵碳反應后的堿減量廢水混合處理的加藥量和處理效果,與各自單獨處理相比較,可節(jié)省加藥量約30%,并且出水水質更佳。色度的去除,一般以物理化學方法為主,對于規(guī)模大、處理水平高的工廠,可采用電解、化學絮凝、臭氧氧化等工藝,對于小規(guī)模的工廠,可采用爐渣過濾。
1.印染廢水來源及特點
印染廢水主要來自印染加工的各道工序,由退漿廢水、漂白廢水、煮練廢水、染色廢水、絲光廢水和印花廢水等組成[1],其主要特點是水量大、濃度高、成分復雜、色度深、水質水量變化大,部分廢水含有毒物質,屬于難處理的有機廢水。
印染廢水中的污染物主要是指各種纖維材料和加工使用的染料、化學藥劑、紡織用漿料、重金屬離子、表面活性劑和酸堿調節(jié)劑等,它們是印染廢水中主要的處理對象。
2.印染廢水的主要處理方法
2.1 吸附法
吸附法是應用比較多的物理處理方法,它是將活性炭、粘土等多孔物質的粉末或顆粒與廢水混合,或讓廢水通過由其顆粒狀物組成的濾料,使廢水中的染料、助劑等污染物被吸附在多孔物質的表面上而被過濾除去[2]。吸附技術特別適合低濃度印染廢水的深度處理,在工藝上具有成本少,投資小,方法簡便易行等優(yōu)點。1膜生物反應器(MBR)目前,我國研究的膜生物反應器(MBR)主要用于固液分離與截留,即分離膜反應器,它是懸浮生長反應器和膜過濾裝置的結合。
可用于吸附處理的吸附劑有很多種,應根據廢水水質來選擇吸附劑,工程中主要考慮吸附劑對染料的選擇性。研究表明,在pH=12的印染廢水中,用硅聚物(甲j氧)作吸附劑,陰離子染料去除率可達95%~。
高嶺土也是一種吸附劑,研究表明經長鏈有機陽離子處理,高嶺土能有效地吸附廢水中的黃色直接染料。此外,國內也應用活性硅藻土和煤渣處理傳統(tǒng)印染工藝廢水,費用較低,脫色效果較好,其缺點是泥渣產生量大,且進一步處理難度大。
2.2 氧化法
氧化法是在氧化劑作用下,通過氧化作用破壞染料帶色基團而脫色,同時將廢水中的有機物變成分子量較小的有機物或者無機物等。在國內外文獻中,涉及到的氧化法主要有三種:氯氧化法、臭氧氧化法和光氧化法。
氯氧化法在國內應用比較多,是采用如漂b粉、次氯s鈉和y氯等氯系氧化劑,去除廢水中的硫化物、q化物、醛類、酚類、油類等,并對廢水進行脫色、除臭、殺菌等處理。
臭氧氧化法對多數染料能獲得良好的脫色效果,但對硫化、還原、涂料等不溶于水的染料脫色效果較差。從國內外運行經驗和結果看,該法脫色效果好,但耗電多,大規(guī)模推廣應用有一定困難。
光氧化法處理印染廢水脫色效率較高,但設備投資和電耗還有待進一步降低。
2.3 電解法
電解法是利用外加直流電源進行溶液氧化還原反應的方法。利用電解過程的化學反應,使廢水中的有害雜質以轉化形式而被去除的方法稱廢水電解法,簡稱電解法[3]。日本從20世紀70年代就對印染廢水開始進行電解脫色處理。80年代,Elgal將化學混凝、電化學和臭氧氧化工藝組合在一起處理印染廢水,并取得了良好的效果[4]。但電解法需要直流電源,電能和電極材料消耗較大,故不適用于水量大的印染廢水,尤其對顏色深、COD高的印染廢水處理效果不好。優(yōu)勢高效生物法生物處理法是利用微生物酶來氧化或還原有機物分子,通過一系列氧化、還原、水解、化合等生命活動,最終將廢水中有機物降解成簡單無機物或轉化為各種營養(yǎng)物及原生質。
2.4 生物法
生物處理法是利用微生物的氧化分解作用,去除廢水中有機物的方法。生物處理法主要有好氧生物處理法和厭氧生物處理法兩種。前者是在有氧的條件下,利用好氧微生物的新陳代謝作用處理印染廢水中的有機物,被吸收的有機物在酶的作用下進行生化反應,將有機物質轉化或氧化成無機鹽類,同時部分有機物合成新的原生質為x菌生長、繁殖提供營養(yǎng)物質;后者是利用厭氧x菌的代謝過程來處理印染廢水中的有機物,使之降解、穩(wěn)定的一種無害化處理[5]。由于厭氧生物法的出水水質往往達不到水質排放標準,因而單純使用厭氧生物法的處理工藝較少,通常與好氧生物法串聯使用。格柵機主要有回轉式機械格柵機、網式轉鏈格柵機、固定式格柵機、反切式旋轉細格柵機等,我公司常用的主要有反切式旋轉細格柵機、網式轉鏈格柵機、固定式格柵機等。
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印染廢水回用技術方案
紡織行業(yè)是用水量多的三大行業(yè)之一,按照我國2005年單位生產總值平均取水量(306立法米/萬元)計算,紡織行業(yè)2005年的工業(yè)總產值為20632.23億元,取水量已經達到了631.34億立方米,占可利用水資源的7.77%。因此,紡織行業(yè)節(jié)水工作對全國節(jié)水工作影響很大。2007年中國紡織工業(yè)協會開展了“共建紡織行業(yè)節(jié)水型企業(yè)”活動,要求切實提高我國紡織工業(yè)企業(yè)的用水效率,實現節(jié)水等約束性指標,中水回用成為其中一項比較重要的項目。針對印染行業(yè)耗水量大、廢水成分復雜、水質色度較高和中水回用有難度的狀況,威士邦(廈門)膜科技有限公司研發(fā)部組織對印染行業(yè)中水回用進行攻關,通過大量的小試和現場中試,成功研發(fā)了印染廢水處理及回用的技術工藝,該工藝能使處理后的回用水水質大大好于國家一級排放標準,并能實現50%以上的中水回用率,使回用中水直接用于生產之中,每年能夠節(jié)約大量的新鮮水。在實現一級達標排放的基礎上,削減排污總量70%以上。對廢水進行降溫的方法通常采用熱交換的方式進行降溫冷卻,不同溫度的工藝廢水經混合后,進入熱交換器進行降溫處理,一般將水溫控制在42℃以下,利于生物的生長,提高處理效果。
廢水水質特點
印染廢水種類劃分:
高濃度印染廢水 機織布的退煮漂廢水、牛仔線的漿染廢水、印花廢水、蠟染廢水、堿減量廢水和繡花廢水等。
中等濃度印染廢水 毛織物染色、針織染色、絲綢染整、縫紉線染色及拉鏈染色等。
低濃度印染廢水 洗漂廢水。
印染廢水的水質隨加工的纖維種類和采用工藝以及使用的染化料的不同而異,污染物組分差異很大。
印染污泥干化和焚燒
熱干化是利用熱能將污泥烘干。干化后的污泥呈顆?;蚍勰睿w積僅為原來的1/5~1/4,而且由 于含水率在10%以下時,微生物活性受到抑制而避免產品發(fā)霉發(fā)臭,利于儲藏和運輸〔11〕。熱干化過程的高溫滅菌作用很徹底,產品可完全達到衛(wèi)生指標并使污泥性能全m改善,產品可作替代能源。但是需要說明的是污泥熱干化僅使污泥中的水分得到縮減,污泥中有機物含量并沒有減少,故其并不是穩(wěn)定化處理。⑧污泥處理系統(tǒng)設污泥濃縮池,物化污泥和剩余污泥均排至此,污泥濃縮池上清液流回調節(jié)池。
干化處理技術耗能量過高,應用于印染污泥處理成本較高。如果穩(wěn)定化工藝中厭氧消化產生的沼氣能夠充分利用,可以考慮使用消化過程中產生的 沼氣來輔助干化污泥。達到以廢治廢的目的。
污泥焚燒的優(yōu)點是可以迅速和d限度地實現減量化。它既為解決污泥的出路創(chuàng)造了條件,又充分消耗了污泥中的能源,且不必考慮病原菌的滅活處理。污泥焚燒的熱能可回收利用,有毒污染物被氧化,灰燼中的重金屬活性大大降低。缺點是高成本和可能產生污染廢氣、噪聲、震動、熱和輻射〔12〕。隨著將 二y化硫等作為大氣污染控制物,將對污泥的焚燒提出更加嚴格的要求。第二,由于國產染料上染率較低,印染企業(yè)一般都會超量投加,導致染色后剩余染料較多,不但造成資源浪費,而且加劇了廢水污染的程度。
印染污泥中含有大量有毒有害物質,燃燒過程中產生的有毒有害氣體也比普通污泥要多的多,燃燒過程中的條件不易控制,產生的污染物較難處理,而且 熱值不高,需耗費大量輔助燃料,一般不適宜單獨對印染污泥進行焚燒處理,有條件的可以用當地的城市固體廢物焚燒廠來混合焚燒處理印染污泥。生物法脫色是利用微生物酶來氧化或還原染料分子,破壞其不飽和鍵及發(fā)色基團。
格柵應用于印染廢水處理
紡織印染廢水具有水量大、有機污染物含量高、堿性大、水質變化大等特點,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、砂類物質、無機鹽等。目前用于印染廢水處理的主要方法有物化法、生化法、化學法以及幾種工藝結合的處理方法。而廢水處理中的預處理主要是為了改善廢水水質,去除懸浮物及可直接沉降的雜質,調節(jié)廢水水質及水量、降低廢水溫度,提高廢水處理的整體效果,從而確保整個處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性,因此預處理在印染廢水處理中具有極其重要的地位。特別由于近年來化纖織物的發(fā)展和印染后整理技術的進步,使PVA漿料、新型助劑等難生化降解有機物大量進入印染廢水,更是給處理增加了難度。
目前用于印染廢水處理中的預處理工藝主要有:格柵、篩網、沉砂、調節(jié)水量及水質、降溫等。根據不同的印染廢水水質采用不同的預處理工藝,去除一部分污染物,改善廢水水質,提高后續(xù)處理單元的處理效果。