摘要:隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展,我國紡織工業(yè)的發(fā)展越來(lái)越好。印染廢水的排放量不斷增加。紡織印染技術(shù)的發(fā)展導致印染廢水的成分日趨復雜,無(wú)形中增加了廢水處理的難度。目前,廢水處理包括物理處理、化學(xué)處理、生物處理等技術(shù)。從處理機制、效果和優(yōu)缺點(diǎn)方面進(jìn)行了分析。同時(shí),依據紡織印染廢水的特點(diǎn),采用不同處理方法和工藝技術(shù),實(shí)現對紡織印染廢水的徹底處理。結果顯示,以生物處理技術(shù)為核心,物理、化學(xué)處理技術(shù)為輔助的綜合廢水處理方案,非常適合紡織印染行業(yè)進(jìn)行廢水處理。
當前,印染廢水污染成分復雜、有機污染物濃度高、堿性強,因此,大量的印染廢水排放而不加處理會(huì )嚴重污染水源、土壤和空氣,危害人類(lèi)健康。因此,對印染廢水的處理研究已迫在眉睫。
1 印染廢水特點(diǎn)
印染廢水的特點(diǎn)有:污染物含量高,水質(zhì)變化劇烈,處理難度高;濃度高,可生化性低;色度深,堿性和pH值變化大,染料品種繁多而且酸堿度變化很大,給廢水脫色處理帶來(lái)技術(shù)上的困難;有機污染物中含有苯、氮、胺等基團組成的有毒物質(zhì)等。
2 紡織印染廢水的性質(zhì)和來(lái)源
紡織印染生產(chǎn)工序復雜,各工序使用不同的化學(xué)原料,所產(chǎn)生的廢水成分也不盡相同,最終廢水成分更加復雜。紡織印染廢水主要為退漿廢水、煮練廢水、漂白廢水、絲光廢水、染色廢水、印花廢水和整理廢水。退漿廢水約占15.2%,成分包括漿料、纖維碎屑。淀粉退漿時(shí),廢水可生化性較好,BOD5/CODCr>0.3;PVA退漿時(shí),可生化性差,BOD5/CODCr<0.1。煮練廢水量大,pH=9.4,色度深,有機物含量高,漂白廢水含量高,但污染程度較輕,屬于清潔廢水,可以直接排放或者循環(huán)使用。絲光廢水經(jīng)蒸發(fā)、濃縮處理后可以循環(huán)利用,但末端排放的少量廢水堿性強。染色廢水水質(zhì)變化大、色澤深、堿性強,特別在使用硫化染料后水中含有大量硫離子,水體pH=10.2。印花廢水主要包括調色、印花滾筒和篩網(wǎng)沖水以及皂洗、水洗廢水等,還含有樹(shù)脂、甲醛和表面活性劑等,廢水量相對較少。
3 物理處理技術(shù)
3.1 吸附法
吸附法即利用吸附劑多孔的物理組織和較大的比表面積實(shí)現印染廢水的吸附凈化。吸附劑是影響其應用效果的重要因素,對廉價(jià)高效吸附劑的探索研究是印染廢水吸附凈化研究的重要內容,而廢棄固體廢棄物是吸附劑材料探索的重要方向,如林朝萍等利用廢舊布袋活性炭(WFBAC)深度處理印染廢水尾水,研究發(fā)現,WFBAC對廢水的COD的去除率達到77%,比同等條件下,商業(yè)活性炭對COD的去除率高24%。吸附劑改性是吸附劑吸附性能提高的重要途徑,目前,吸附劑的改性主要有酸堿鹽改性、水熱合成改性等,在印染廢水凈化中應用效果良好,如朱巨建等研究發(fā)現與未改性殼聚糖相比,聚合氯化鋁改性后的蝦殼基殼聚糖分布更加均勻,粒徑尺寸更加均一,且其表面引入更多的有利于印染廢水吸附沉降的O—H和N—H,其對實(shí)際印染廢水COD的去除率及脫色率分別達到88.7%和96.9%,大大優(yōu)于未改性吸附劑。吸附法與其它方法聯(lián)用,發(fā)揮不同方法的凈化優(yōu)勢,是實(shí)現印染廢水深度凈化的重要途徑。采用吸附-Fenton法處理活性印花廢水,研究發(fā)現該工藝中吸附法起到了重要的預處理作用,該工藝對印染廢水COD的去除率在72%以上,出水達到了《染整工業(yè)水污染物排放標準》直接排放要求。
但是使用后吸附劑若不妥善安置,易造成資源浪費和二次污染,因此,應在吸附劑再生利用等方面做進(jìn)一步研究。
3.2 磁分離法
磁分離技術(shù)是對不同磁性的物質(zhì)在磁場(chǎng)作用力下做物理分離的一種方法,通過(guò)對廢水中微量粒子磁化后再分離達到去除染料的效果。國外高梯度磁分離法已步入實(shí)用階段,目前的研究熱點(diǎn)是超導高梯度磁分離技術(shù)。大阪大學(xué)的Fang等研究了2種含硫酸鹽的鐵磁粉末,分別對甲基橙、莧菜紅、直接紅80、甲基藍、結晶紫和Ci-bacron亮黃等6種染料的廢水進(jìn)行處理,采用超導高梯度磁分離裝置,能高效地去除這幾種染料。
3.3 膜分離技術(shù)
膜分離技術(shù)包括微濾、超濾、納濾和反滲透,過(guò)濾精度依次降低。膜分離技術(shù)主要通過(guò)納濾、反滲透進(jìn)行廢水預處理,然后依據處理標準選擇微濾、超濾。膜分離技術(shù)水平高,但材料成本也高,濃縮后的處理液會(huì )出現鹽增加問(wèn)題。利用微濾-納濾技術(shù)對印染廢水進(jìn)行深度處理,CODCr去除率達87%以上,色度去除率達100%;通過(guò)超濾-反滲透對印染廢水進(jìn)行處理,超濾后濁度去除率可達90%,而CODCr去除率僅為21%左右,鹽類(lèi)物質(zhì)的去除率為0;配合反滲透處理后,水質(zhì)達到預期效果,符合《紡織印染工業(yè)水污染物排放標準》(GB4287-2012),而且部分廢水可以循環(huán)使用。通過(guò)實(shí)際工程實(shí)驗發(fā)現,膜分離技術(shù)可以對印染廢水進(jìn)行深度處理,而且循環(huán)使用率高。
4 化學(xué)法
4.1 電化學(xué)法
電化學(xué)法主要是指在外加電場(chǎng)條件下,電極在電壓或電場(chǎng)作用下產(chǎn)生氧化基團(如·OH自由基)和強還原離子,發(fā)生氧化還原反應,從而達到水質(zhì)凈化的過(guò)程。鐵碳微電解法和電化學(xué)氧化法是電化學(xué)法處理印染廢水的兩種主要類(lèi)型。其既能通過(guò)氧化還原反應直接降解去除小分子物質(zhì)和易生物降解物質(zhì),又能將大分子有機污染物質(zhì)分解為小分子物質(zhì),提高廢水的可生化性,廢水處理效果顯著(zhù);利用電化學(xué)氧化法處理高污染綜合印染廢水,研究發(fā)現其對印染廢水的色度、COD去除率最高可達80%,60%。但是,研究發(fā)現電化學(xué)法/活性炭組合工藝可將高濃度煤化工廢水的TOC和色度的去除率分別由單純電化學(xué)法的75%,82%提高到90%,92%。因此基于電化學(xué)法的組合工藝研究是提高其工程化應用效率的重要研究趨勢。陽(yáng)極表面是有機物電化學(xué)氧化的主要發(fā)生區域,因此,陽(yáng)極材料催化性能研究是電化學(xué)氧化法工程化應用研究的熱點(diǎn)之一,研究發(fā)現Fe改性的膨潤土粒子電極與DSA電極形成的三維電極體系,顯著(zhù)提高了電催化氧化效率,對玫瑰精B廢水的COD、色度去除率分別達92%,99%。同時(shí)電極優(yōu)化設計是該方法應用研究的另一重要內容,研究發(fā)現復極性三維三相電極對印染廢水的脫色率、COD的去除率最高可達98.5%,87.6%,且在運行過(guò)程的前30min具有很高的電能利用率。因此,電極優(yōu)化設計對反應電流效率的提高,電極極化的降低有重要意義。
4.2 超臨界水氧化法
超臨界水氧化法主要是利用超臨界水的低黏度和高擴散系數特性實(shí)現無(wú)機鹽的沉降去除,同時(shí)利用反應過(guò)程中的·OH自由基和過(guò)氧化物ROO·對有機污染物降解清除。具有環(huán)保高效,可工程化強等特點(diǎn),研究發(fā)現超臨界水氧化法對印染廢水COD去除率可達96.6%。印染廢水處理中,對工藝條件的研究是其應用研究的熱點(diǎn)內容。在超臨界水氧化法處理印染廢水中,pH對COD去除率有顯著(zhù)的影響,在pH為9.1、反應溫度580℃、反應壓力27MPa,過(guò)氧量200%的條件下,廢水的去除率可達99.8%;研究發(fā)現溫度是影響TOC降解的最重要因素,而NH3-N的降解與反應溫度和氧化劑量密切相關(guān),在最佳反應條件下,廢水TOC和NH3-N的降解率分別達98.94%和94%,但是600℃沒(méi)有氧化劑存在時(shí)氨不易降解。這對超臨界水氧化法的工程化應用有重要意義。
總之,印染廢水處理過(guò)程中,需要結合水質(zhì)、水量等特質(zhì),了解不同技術(shù),調整相關(guān)參數,進(jìn)行規范化、合理化的廢水處理。在使用生物電解技術(shù)、Fenton氧化、催化氧化等深化處理技術(shù)過(guò)程中要注重經(jīng)濟性、實(shí)效性。