清洁技术
印染废水处理技术研究进展
佚名
2017/9/24
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印染废水处理技术研究进展

1·印染废水处理面临的问题
印染行业是工业废水排放大户。印染废水具有水量大、有机污染物含量高、成份复杂、色度高、碱性大、水质变化大等特点,属难处理的工业废水。近年来,随着环境污染的加剧以及人们环保意识的提高,我国加大了对印染废水的治理力度,排放标准日益严格。同时,随着化纤织物的发展和印染后整理技术的进步,新型助剂、染料、整理剂等在印染行业中大量应用,难降解、有毒有机成分的含量也越来越多,对环境尤其是水环境的威胁和危害越来越大,给印染废水的处理带来了难度。因此,开发经济有效的印染废水处理技术日益成为当今环保行业关注的课题。
2·印染废水处理方法及其研究进展
印染废水是以有机污染为主的成分复杂的有机废水,处理的主要对象是BOD5、不易生物降解或生物降解速度缓慢的有机物、碱度、染料色素以及少量有毒物质。其处理方法有物理处理法、化学处理法和生物处理法三种。
2.1物理处理法
2.1.1吸附法
吸附法是利用吸附剂吸附印染废水中的杂质,从而净化印染废水的方法,特别适合低浓度印染废水的深度处理。吸附剂种类较多,应用最广的为活性炭。活性炭只对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能,对去除水中溶解性有机物也非常有效,但是不能去除水中的胶体疏水性染料,且再生费用高。目前,研究的重点主要为开发新的吸附剂以及对传统的吸附剂进行改良。胡文伟等[1]研究了用“流炭法”处理印染废水,Ramakrishna等[2]研究了有机膨润土和泥煤对染料的脱色作用,效果显著。此外,王湖坤等[3]研究了吸附—氧化联合法处理印染废水,其效果比单独用活性炭处理好。
2.1.2膜分离技术
膜分离技术是利用膜的微孔进行过滤,运用膜的选择透过性,将废水中的某些物质分离出来,使水质得以净化。该技术是一种新兴的高效分离、浓缩、提纯和净化的技术,具有低能耗、操作简单、可回收有用物质等优点。膜技术主要有超滤、纳滤和反渗透。QinJian-jun等[4]运用纳米膜处理印染废水,染料的去除率达99.1%,且70%的印染废水可以得到回用。当前关于膜分离技术的研究主要集中在与其他处理技术的结合方面,形成废水深度处理及回收利用极有前途的物理化学处理新技术。RenataZylla等[5]运用膜技术—生物技术处理活性低温染料印染废水,先运用纳米膜处理废水,色度和CODCr降低90%以上,然后通过厌氧生物降解处理,CODCr的去除率平均达到50%,并且处理的水可以用来进行重复染色。


1·印染废水处理面临的问题
印染行业是工业废水排放大户。印染废水具有水量大、有机污染物含量高、成份复杂、色度高、碱性大、水质变化大等特点,属难处理的工业废水。近年来,随着环境污染的加剧以及人们环保意识的提高,我国加大了对印染废水的治理力度,排放标准日益严格。同时,随着化纤织物的发展和印染后整理技术的进步,新型助剂、染料、整理剂等在印染行业中大量应用,难降解、有毒有机成分的含量也越来越多,对环境尤其是水环境的威胁和危害越来越大,给印染废水的处理带来了难度。因此,开发经济有效的印染废水处理技术日益成为当今环保行业关注的课题。
2·印染废水处理方法及其研究进展
印染废水是以有机污染为主的成分复杂的有机废水,处理的主要对象是BOD5、不易生物降解或生物降解速度缓慢的有机物、碱度、染料色素以及少量有毒物质。其处理方法有物理处理法、化学处理法和生物处理法三种。
2.1物理处理法
2.1.1吸附法
吸附法是利用吸附剂吸附印染废水中的杂质,从而净化印染废水的方法,特别适合低浓度印染废水的深度处理。吸附剂种类较多,应用最广的为活性炭。活性炭只对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能,对去除水中溶解性有机物也非常有效,但是不能去除水中的胶体疏水性染料,且再生费用高。目前,研究的重点主要为开发新的吸附剂以及对传统的吸附剂进行改良。胡文伟等[1]研究了用“流炭法”处理印染废水,Ramakrishna等[2]研究了有机膨润土和泥煤对染料的脱色作用,效果显著。此外,王湖坤等[3]研究了吸附—氧化联合法处理印染废水,其效果比单独用活性炭处理好。
2.1.2膜分离技术
膜分离技术是利用膜的微孔进行过滤,运用膜的选择透过性,将废水中的某些物质分离出来,使水质得以净化。该技术是一种新兴的高效分离、浓缩、提纯和净化的技术,具有低能耗、操作简单、可回收有用物质等优点。膜技术主要有超滤、纳滤和反渗透。QinJian-jun等[4]运用纳米膜处理印染废水,染料的去除率达99.1%,且70%的印染废水可以得到回用。当前关于膜分离技术的研究主要集中在与其他处理技术的结合方面,形成废水深度处理及回收利用极有前途的物理化学处理新技术。RenataZylla等[5]运用膜技术—生物技术处理活性低温染料印染废水,先运用纳米膜处理废水,色度和CODCr降低90%以上,然后通过厌氧生物降解处理,CODCr的去除率平均达到50%,并且处理的水可以用来进行重复染色。


2.1.3超声波技术
该方法的原理是废水经调节池加入选定的絮凝剂后进入气波振室,在额定的振荡频率的激烈振荡下,废水中的一部分有机物被开键成为小分子,在加速水分子的热运动下,絮凝剂迅速絮凝,废水中色度、CODCr、苯胺浓度等随之下降,起到降低废水中有机物浓度的作用。目前,超声波技术在水处理上的研究已取得了较大的成果,但绝大部分的研究都还局限于实验室水平上。
2.1.4高能物理法
高能物理法是一种新的水处理技术,当高能粒子束轰击水溶液时,水分子发生激发和电离,生成离子、激发分子、次级电子,这些辐射产物在向周围介质扩散前会相互作用产生反应能力极强的物质HO·自由基和H原子,与有机物质发生作用而使其分解。高能物理法处理印染废水的特点是设备占地小、有机物去除率高、操作简便。但是用来产生高能粒子的装置昂贵、技术要求高、能耗大。若要真正投入实际运行,还需进行大量的研究工作。
2.2化学处理法
2.2.1絮凝法
絮凝法是采用絮凝剂将染料分子和其它各类杂质进行吸附、絮凝、沉降,以污泥形式排出,使印染废水净化的方法,常用的絮凝剂为铁盐、铝盐、镁盐、有机高分子和生物高分子。印染废水的处理效果主要由絮凝剂的效能决定,传统絮凝法对疏水性染料脱色效率很高,但需随着水质变化改变投料条件,对亲水性染料的脱色效果差,CODCr去除率低,生成大量的泥渣且脱水困难。目前对于该技术的研究,主要集中在选择高效的絮凝剂和有效的脱色絮凝工艺上。潘涌璋等[6]研究了絮凝—水解—接触氧化—混凝气浮工艺处理印染废水,取得了很好的效果。
2.2.2化学氧化法
化学氧化法是目前印染废水脱色较为成熟的方法,利用各种氧化剂,把染料基团的不饱和键断开,形成分子质量较小的有机物或无机物,从而使染料失去发色能力。氧化剂一般采用Fenton试剂、臭氧、氯气、次氯酸钠等。按氧化剂和氧化条件的不同,可将化学氧化法分为臭氧氧化法和Fenton试剂氧化法。
臭氧氧化法不产生污泥和二次污染,而且臭氧发生器简单紧凑、占地少,容易实现自动化控制,处理成本高,不适合大流量废水的处理,且CODCr去除率低。通常很少采用单一的臭氧法处理印染废水,而是将它与生物法、混凝法等其他方法相结合,彼此互补以求达到最佳的废水处理效果。赵伟荣等[7]研究了臭氧与生化组合处理印染废水的工艺,生化—物化—O3法处理出水的色度指标可完全满足《纺织染整工业水污染物排放标准》的一级排放要求。此种方法不仅可以提高出水水质,而且可以降低臭氧消耗量。


Fenton试剂氧化处理印染废水,就是利用羟基自由基超强氧化性与有机物发生反应,实现其对难以降解物质的深度氧化。Fenton试剂通过催化分解产生羟基自由基(·OH)进攻有机物分子,并使其氧化为CO2、H2O等无机物质。传统Fenton试剂氧化法反应条件温和、设备简单、适用范围广,但是氧化能力相对较弱。刘诗燕等[8]用Fenton试剂对鲜红印染废水的处理进行了实验研究。当印染废水的浓度是20mg/L时,最佳处理条件为:温度为50℃,pH等于4.5,时间为20min,加药摩尔比(FeSO4∶H2O2)为1∶3.1,鲜红印染废水的脱色率为97.7%。随着人们对Fenton法研究的深入,近年来又把紫外光(UV)、草酸盐等引入Fenton法中,使Fenton法的氧化能力大大增强。
2.2.3电化学法
该技术是利用电解氧化、电解还原、电解絮凝或电解上浮等作用破坏分子的结构或存在状态而脱色,具有设备小、运行管理简单、CODCr去除率高和脱色好等优点。但是沉淀生成量及电极材料消耗量较大,运行费用较高。传统的电化学法可分为电絮凝法、电气浮法、电氧化法以及微电解法、电解内法等。随着电化学技术的发展,各种高效率反应器的出现会使处理成本大幅下降。
2.2.4光化学氧化法
光化学氧化法有光分解、光敏化氧化、光激发氧化和光催化氧化4种,目前研究和应用较多的是光催化氧化法。该方法是利用一种氧化物半导体发光激发产生电子/空穴对,空穴与H2O相作用形成HO·,从而氧化有色污染物。该技术能有效地破坏许多结构稳定的有机污染物,几乎所有的有机物在光催化作用下可以完全氧化为CO2、H2O等简单无机物,具有节能高效、污染物降解彻底等优点。但光催化氧化方法对高浓度废水处理效果不太理想。
目前关于光催化氧化降解染料的研究主要集中在对光催化剂的研究上,其中TiO2化学性质稳定、难溶、无毒、成本低,是理想的光催化剂。近年来,TiO2催化剂的掺杂化、改性化成为研究的热点。孙剑辉等[9]用掺杂纳米TiO2对难降解废水的处理进行了研究.认为掺杂纳米TiO2可以大大提高TiO2的光催化性能。孙柳等[10]研究了镧掺杂TiO2光催化降解酸性红B的性能,降解率可达92.9%。
2.3生物法
2.3.1好氧处理法
好氧生物处理是一种在有氧条件下,以好氧微生物为主,使有机物降解的一种方法,又分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥既能分解大量的有机物质,又能去除部分色度,还可以微调pH,运转效率高且费用低,出水水质较好,适合处理有机物含量较高的印染废水;生物膜法对印染废水的脱色作用较活性污泥法高。好氧生物处理对BOD5去除效果明显,一般可达80%左右,但色度和CODCr去除率不高。
2.3.2厌氧法
厌氧法是指在无氧条件下,以厌氧微生物为主对有机物进行降解的一种方法。厌氧生物处理的目的主要不是降低CODCr,而是降低可生化性(B/C)。李亚新等[11]设计的厌氧生物滤池实验取得了较好的效果,色度去除率为60%~84%,CODCr去除率达70%~86%,且出水水质稳定。
2.3.3厌氧一好氧处理工艺
单一的好氧生物处理法只能去除废水中部分易降解的有机物,而无法解决色度问题。为了降低消耗及去除废水中较难降解的有机污染物,开发出了厌氧—好氧新型处理工艺:先由厌氧过程中的产酸阶段,去除部分较易降解的有机污染物,将较难降解的大分子有机物分解为较简单的小分子有机物,再通过好氧生物处理过程进一步去除。厌氧—好氧法具有除污染效率高、运行稳定和较强的耐冲击负荷能力等特点,相对于其他生物法具明显优势。王峰等[12]研究了微电解—厌氧—好氧组合工艺处理染料废水,处理效果好,达到工业水污染物排放一级标准(GB8978—1996)。尤隽等[13]研究了厌氧—缺氧—好氧工艺处理印染废水,处理结果也达到工业水污染物排放一级标准。


3·结语
随着印染工艺的发展,新型染料和染料助剂的推广使用,印染废水的处理较过去会更为艰难。传统单一的处理方法往往将难以达到国家规定的排放标准,不同印染废水处理技术的优化组合势必会成为印染废水处理技术的研究重点。
参考文献
[1]胡文伟,屠继延,刘娣.“流炭法”处理印染废水[J].印染助剂,2006,(2):37-38.
[2]RAMAKRISHNAKR,VIRARAGH-AVANTT.DyeRemovalusinglowcostadsorbents[J].WaterScienceTechnology,1997,36(2):189-196.
[3]王湖坤.任静.吸附一氧化联合法处理印染废水的研究[J].印染助剂,2008,(2):28-30.
[4]QinJJ,OO Maung Htun,KEKRE K A.Nanofihration for recovering wastewater from a specific dyeing facility[J],Separation and Purification Technology,2007,2(56):199-203.
[5]Renata Zylla,JADWIGA SojkaLedakowicz,EWA Stelmach.et a1. Coupling of membrane filtration with biological methods for textile wastewater treatment[J].Desalination,2006,198(1/3):316-325.
[6]潘涌璋,陈永进,吴戍元.混凝一水解一接触氧化一混凝气浮工艺处理印染废水[J].印染,2007,(7):31-33.
[7]赵伟荣,周威明,刘万生,等.臭氧与生化组合处理印染废水研究[J].工业水处理.2006,(5):75-78.
[8]刘诗燕,张艳,陈欣义,等.Fenton法处理印染废水的试验研究[J].广东化工,2009,36(8):166-167.
[9]孙剑辉,王晓蕾.掺杂纳米TiO2在难降解废水处理中的研究进展[J].工业水处理,2006,(5):1-4.
[10]孙柳,王鹏.镧掺杂TiO2光催化降解酸性红B的研究[J].染整技术,2006,(5):27-30.
[11]李亚新,李莉,马志敏,等.塑料孔板波纹填料厌氧生物滤池处理印染废水实验研究[J].中国给水排水,1995,11(5):16-67.
[12]王峰,龚跃鹏,赵玲玲,等.微电解一厌氧一好氧组合工艺处理染料废水[J].水处理技术,2007,(11):60-63.
[13]尤隽,任洪强,严永红.厌氧/缺氧/好氧工艺处理印染废水[J].中国给水排水,2007,(18):63-64.
 



              

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