印染廢水的水質(zhì)隨采用的纖維種類和加工工藝的不同而異,污染物組分差異很大。印染廢水一般具有污染物濃度高、種類多、含有毒有害成分及色度高等特點(diǎn)。一般印染廢水pH值為6~10,CODCr為400~1000mg/L,BOD5為100~400mg/L,SS為100~200mg/L,色度為100~400倍。
但當(dāng)印染工藝、采用的纖維種類和加工工藝變化后,廢水水質(zhì)將有較大變化。近年來(lái)由于化學(xué)纖維織物的發(fā)展,仿真絲的興起和印染后整理技術(shù)的進(jìn)步,使PVA漿料、人造絲堿解物(主要是鄰苯二甲酸類物質(zhì))、新型助劑等難生化降解有機(jī)物大量進(jìn)入印染廢水,其CODCr濃度也由原來(lái)的數(shù)百mg/L上升到2000~3000mg/L以上,BOD5增大到800mg/L以上,pH值達(dá)11.5~12,從而使原有的生物處理系統(tǒng)CODCr去除率從70%下降到50%左右,甚至更低。
印染廢水如何處理?我們需要從各個(gè)方面了解其情況,才更能有效的選擇合適的方法進(jìn)行解決。
一、印染各工序的排水情況
(1)退漿廢水:水量較小,但污染物濃度高,其中含有各種漿料、漿料分解物、纖維屑、淀粉堿和各種助劑。廢水呈堿性,pH值為12左右。上漿以淀粉為主的(如棉布)退漿廢水,其COD、BOD值都很高,可生化性較好:上漿以聚乙烯醇(PVA)為主的(如滌棉經(jīng)紗)退漿廢水,COD高而BOD低,廢水可生化性較差。
(2)煮煉廢水:水量大,污染物濃度高,其中含有纖維素、果酸、蠟質(zhì)、油脂、堿、表面活性劑、含氮化合物等,廢水呈強(qiáng)堿性,水溫高,呈褐色。
(3)漂白廢水:水量大,但污染較輕,其中含有殘余的漂白劑、少量醋酸、草酸、硫代硫酸鈉等。
(4)絲光廢水:含堿量高,NaOH含量在3%-5%,多數(shù)印染廠通過(guò)蒸發(fā)濃縮回收NaOH,所以絲光廢水一般很少排出,經(jīng)過(guò)工藝多次重復(fù)使用最終排出的廢水 仍呈強(qiáng)堿性,BOD、COD、SS均較高。
(5)染色廢水:水量較大,水質(zhì)隨所用染料的不同而不同,其中含漿料、染料、助劑、表面活性劑等,一般呈強(qiáng)堿性,色度很高,COD較BOD高得多,可生化性較差。有印染廢水需要處理的單位,也可以到污水寶項(xiàng)目服務(wù)平臺(tái)咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。
(6)印花廢水:水量較大,除印花過(guò)程的廢水外,還包括印花后的皂洗、水洗廢水,污染物濃度較高,其中含有漿料、染料、助劑等,BOD、COD均較高。
(7)整理廢水:水量較小,其中含有纖維屑、樹(shù)脂、油劑、漿料等。
(8)堿減量廢水:是滌綸仿真絲堿減量工序產(chǎn)生的,主要含滌綸水解物對(duì)苯二甲酸、乙二醇等,其中對(duì)苯二甲酸含量高達(dá)75%。堿減量廢水不僅pH值高(一般>12),而且有機(jī)物濃度高,堿減量工序排放的廢水中CODCr可高達(dá)9萬(wàn)mg/L,高分子有機(jī)物及部分染料很難被生物降解,此種廢水屬高濃度難降解有機(jī)廢水。
二、印染廢水處理工藝
組合工藝 |
處理費(fèi)用 |
處理水量 |
工程總投資 |
占地面積 |
工程單位造價(jià) |
單位總處理費(fèi)用 |
水解酸化-UASB-SBR |
0.6-0.8 |
2000 |
240 |
1500-2500 |
1200 |
1.9 |
水解酸化-生物接觸氧化 |
0.45 |
4800 |
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活性污泥-接觸氧化 |
0.79 |
700-1000 |
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椎流式曝氣增氧活性污泥 |
0.95 |
1200 |
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1100 |
2.05 |
渦凹?xì)飧?SPAN lang=EN-US>(CAF)-A/O工藝 |
1.93 |
500 |
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715 |
1517.6 |
3.43 |
缺氧-好氧-壓濾- |
0.7 |
2200 |
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改良厭氧-生物接觸氧化 |
1.85 |
400 |
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水膜除塵-水解酸化-接觸氧化 |
1.35 |
1000 |
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混凝-生物膜曝氣-氧化塘 |
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4000 |
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微電解-爐渣吸 |
0.41 |
148 |
30 |
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2143 |
2.51 |
新型內(nèi)電解鐵屑過(guò)濾塔-生物接觸氧化池 |
0.45 |
150 |
200 |
749 |
556 |
1 |
混凝-水解酸化-接觸氧化 |
0.8 |
3840 |
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接觸氧化—電解 |
1.45 |
400 |
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二級(jí)生物接觸氧化-砂濾-活性生物炭 |
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4000-5000 |
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水解-混凝-復(fù)合生物池 |
1.10 |
4000 |
460 |
2500 |
1150 |
2.2 |
水解-接觸氧化-氣浮 |
1.56 |
4000 |
380 |
2400 |
950 |
2.51 |
水解-接觸氧化-活性炭 |
2.25 |
1200 |
180 |
1000 |
1500 |
3.75 |
三、印染廢水處理方法
針對(duì)印染廢水如何處理的問(wèn)題,我們重點(diǎn)介紹幾種典型方法:
1.輻射技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用輻射處理對(duì)印染廢水色度的去除效果
印染廢水的脫色效果是評(píng)價(jià)廢水處理方法是否有效的關(guān)鍵指標(biāo)之一。由于目前的染色介質(zhì)以水為主,所以絕大部分染料均易溶于水,而且由于染料分子質(zhì)量較大,多數(shù)染料在水中都能形成親水性膠體,使得印染廢水的常規(guī)脫色變得非常困難[8]。輻射處理本質(zhì)上屬于高級(jí)氧化處理技術(shù),其在輻射過(guò)程中形成的大量·OH自由基和H2O2:,可以迅速氧化染料分子中的不飽和基團(tuán),破壞其發(fā)色基團(tuán)。
對(duì)活性染料水溶液的輻射脫色研究表明,輻射處理可以有效去除染料水溶液的顏色[9-12].對(duì)于低濃度(50mg/L)的偶氮類活性染料,如活性黑5和活性紅198,1kGy的輻射劑量即可以達(dá)到99%的脫色率(1戈瑞表示1kg受輻照物質(zhì)吸收1J能量)。而對(duì)于高質(zhì)量濃度(800mg/L)活性染料,如活性紅M一3BE、活性藍(lán)XBR和活性黃x—R水溶液,要想達(dá)到顯著的脫色效果,則需要加大輻射劑量。例如,偶氮類的活性紅M一3BE脫色率達(dá)到100%時(shí),吸收劑量約為27.8kGy[9];而對(duì)于蒽醌類的活性藍(lán)XBR,當(dāng)吸收劑量為25kGy時(shí),其脫色率也只能達(dá)到84%。這說(shuō)明染料的種類對(duì)其脫色率起著重要作用,在低吸收劑量(9.2kGy)下,蒽醌結(jié)構(gòu)的活性藍(lán)XBR脫色率只有33%,遠(yuǎn)低于偶氮結(jié)構(gòu)的活性黃x-R76%的脫色率[10].
除此之外,對(duì)于水溶性的酸性[13-16]和直接染料[17]輻射處理也有較好的脫色效果。顧建忠、朱錦梁等人對(duì)蒽醌染料酸性藍(lán)40溶液采用電子束輻射研究表明,采用0.3MeV電子加速器進(jìn)行輻射處理時(shí),隨著輻照時(shí)間的延長(zhǎng),酸性藍(lán)40水溶液的色度先是快速下降,之后逐漸趨于平穩(wěn),15min之后染液已經(jīng)無(wú)色;且染液濃度越大,達(dá)到完全脫色所需的輻照劑量也越大。AliVahdat等人則利用10MeV電子加速器對(duì)直接染料進(jìn)行了脫色研究,結(jié)果表明,對(duì)于50mg,/L的直接黑22,9kGy的吸收劑量即可以使其完全脫色;而當(dāng)染料質(zhì)量濃度升高到100,150和200mg/L時(shí),其脫色率則分別降低至61.7%,59.6%和52.9%。
對(duì)于難溶于水的分散染料,AgustinN.M.Bagyo¨馴等人的研究表明,R射線輻射對(duì)水溶液中偶氮類分散染料(TR-4G和TBCMS)的沉降和脫色效果也有重要影響。在氧氣飽和的分散染料溶液中,當(dāng)輻照劑量為6kGy以上時(shí),染液經(jīng)過(guò)’射線輻射后再利用硝酸調(diào)節(jié)pH值,染料的吸收峰、pH值以及總有機(jī)碳明顯降低。作者認(rèn)為這是由于分散染料膠體在輻射過(guò)程中被氧化,形成了一些分子質(zhì)量較大的有機(jī)酸,當(dāng)溶液中加入硝酸將pH值調(diào)至1左右時(shí),這些有機(jī)酸離子就成為不溶性的有機(jī)酸分子,從而發(fā)生沉淀。
另外,研究者們通過(guò)研究染料在輻射前后的紫外吸收光譜發(fā)現(xiàn),輻射處理后所有水溶性染料在可見(jiàn)光區(qū)的特征吸收峰都大幅度減弱甚至消失,而且吸收峰向短波方向移動(dòng);與此同時(shí),染液pH值也降低。這說(shuō)明染料分子在電子束的輻射作用下,其發(fā)色基團(tuán)已經(jīng)被破壞,同時(shí)生成了小分子的酸性物質(zhì),從而去除染液顏色,降低染液pH值。
輻射處理對(duì)廢水COD的去除效果
COD去除率是污水處理的一個(gè)最重要的指標(biāo),COD值越大,說(shuō)明水體受有機(jī)物的污染越嚴(yán)重。對(duì)印染廢水而言,COD值幾乎可以表示廢水中全部有機(jī)物氧化分解所需氧量,因而它是目前應(yīng)用最廣泛的間接表示廢水中有機(jī)物的重要污染指標(biāo)[19],也是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中廢污水排放的主要參數(shù)。按照國(guó)家紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn),COD日均排放質(zhì)量濃度不應(yīng)超過(guò)100mg/L[20].
在輻射處理廢水過(guò)程中,部分染料分子會(huì)被最終氧化或者還原成為無(wú)機(jī)物,因此對(duì)廢水的COD也有去除作用。
現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn),單獨(dú)采用輻射處理,廢水的COD去除率與吸收劑量和初始染料濃度都存在密切關(guān)系。隨著吸收劑量的增加,COD去除率逐步增大;而染料濃度增加,則會(huì)降低COD去除效果[9-12,15,21]例如,對(duì)初始質(zhì)量濃度分別為57mg/L和515mg/L的活性染料溶液進(jìn)行電子束輻射,當(dāng)吸收劑量為0.5kGy時(shí),其COD去除率分別為10%和0%;而當(dāng)吸收劑量提高到108kGy時(shí),其COD去除率則分別達(dá)到37%和13%[21].
與輻照脫色相比,在同樣的吸收劑量下,COD去除率比脫色率要低得多。這是因?yàn)槿玖先芤菏艿诫娮邮椪蘸,染料分子的一些化學(xué)鍵在活性自由基的作用下會(huì)發(fā)生斷裂或重排,其發(fā)色基團(tuán)被破壞,所以染液的顏色也隨之被除去。但是,染料分子化學(xué)鍵的破壞只是將其降解成為低分子有機(jī)物,而不會(huì)使其降解成無(wú)機(jī)物[10,22]COD反映的則是體系中所有的有機(jī)物含量,所以,在同樣試驗(yàn)條件下,COD去除率比脫色率小很多。
目前,印染污水處理常采用吸附、絮凝、過(guò)濾以及沉降工藝,主要包括生物活性污泥池處理法、物理化學(xué)處理法和膜處理法等。一級(jí)處理以絮凝為主,二級(jí)處理主要采用生化技術(shù),有表曝、空曝、接觸氧化、生物轉(zhuǎn)盤等。但這些方法在處理印染廢水的過(guò)程中都存在二次污染。近年來(lái)新出現(xiàn)的高級(jí)氧化處
如紫外輻射法、Fenton氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法以及輻射降解法等,以其高效降解、無(wú)二次污染等特點(diǎn)逐漸得到研究人員的廣泛關(guān)注。在諸多高能氧化方法中,輻射技術(shù)具備效率高,工藝簡(jiǎn)單,處理效果好,對(duì)環(huán)境影響小等特點(diǎn),是一種應(yīng)用前景較廣的廢水處理方法。
2.活性污泥法在印染廢水處理中的應(yīng)用
活性污泥系統(tǒng)的運(yùn)行方式有推流式、完全混合式、分段曝氣法、吸附-再生法、延時(shí)曝氣法等多種運(yùn)行方式。
推流式運(yùn)行方式中,有機(jī)物濃度和種類沿程發(fā)生變化,污泥負(fù)荷、耗氧速率前高后低。各斷面存在較大的濃度梯度,故降解速率較快,運(yùn)行靈活,適用于處理要求較高而水質(zhì)較穩(wěn)定的廢水。同時(shí)可以查看中國(guó)污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。
經(jīng)過(guò)多年的研究、比較,針對(duì)印染廢水濃度、色度較高,處理要求較高的特點(diǎn),采用推流式運(yùn)行方式;為了避免運(yùn)行中發(fā)生短流現(xiàn)象,對(duì)池型、曝氣方式都作了精心設(shè)計(jì),在運(yùn)行中,泥水混合效果好,在一定的時(shí)間及空間梯度內(nèi),微生物在有氧條件下充分分解有機(jī)物,處理后出水較好。
曝氣系統(tǒng)
⑴ 曝氣方式
曝氣池曝氣多用鼓風(fēng)曝氣,有平推流和旋轉(zhuǎn)推流兩種方式。
曝氣的目的一是供給微生物新陳代所需的氧量,二是使污泥與廢水充分混合,達(dá)到攪拌的目的。當(dāng)采用旋轉(zhuǎn)推流方式曝氣時(shí),如果風(fēng)機(jī)風(fēng)壓不夠,則達(dá)不到曝氣的目的,且池中易出現(xiàn)死角;當(dāng)要滿足曝氣的要求時(shí),風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓都要提高,則動(dòng)力費(fèi)用增大。
經(jīng)過(guò)比較,我公司設(shè)計(jì)采用平推流曝氣方式,可達(dá)到曝氣要求。
⑵ 曝氣量控制
針對(duì)傳統(tǒng)推流式方式存在池首曝氣不足,池尾供氣過(guò)量的缺點(diǎn),我公司根據(jù)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),根據(jù)廢水濃度在池體內(nèi)與溶解氧的關(guān)系,設(shè)計(jì)了具有梯度的曝氣方式,即從池首至池尾曝氣量逐漸減少,這樣既達(dá)到了高效凈化的目的,同時(shí)又節(jié)省了動(dòng)力費(fèi)用。
為控制曝氣量的大小,設(shè)計(jì)采用自控系統(tǒng),根據(jù)池中溶解氧量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)曝氣強(qiáng)度,提高了系統(tǒng)自動(dòng)化程度。
⑶ 曝氣裝置
曝氣池是否含有足夠的溶解氧,是活性污泥法有效運(yùn)行的基本條件。
傳統(tǒng)的平推流曝氣方式中曝氣裝置主要是在池底安裝曝氣圓盤曝氣,缺點(diǎn)是氧的利用率、充氧能力低,維修、更換不方便,動(dòng)力消耗大。