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DCB染料生產(chǎn)廢水處理技術(shù)分析
作者:西安金沃泰環(huán)??萍加邢薰?/font>
發(fā)稿日期:2016-11-09 23:12:08
1、常用染料工業(yè)廢水處理技術(shù)
當前有多種物理化學(xué)方法和生物方法均可用于染料廢水的脫色降解處理,國內外常用于工業(yè)染料廢水處理的方法有:生物處理法、化學(xué)絮凝法、化學(xué)氧化法、吸附法和電化學(xué)法等方法。其他如膜分離技術(shù)、輻照技術(shù)等也正在推廣應用。在具體城市下水道和污水處理中,廢水首先在工廠(chǎng)作預處理,達到城市下水道排放標準后進(jìn)行集中處理。廢水經(jīng)過(guò)預處理再排放可改善污水水質(zhì),降低城市污水廠(chǎng)處理負荷,同時(shí)便于根據不同的廢水水質(zhì)采取不同的預處理手段。在對印染廢水進(jìn)行最終處理時(shí),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(水解)好氧聯(lián)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。色度的去除,一般以物理化學(xué)方法為主,對于規模大、處理水平高的工廠(chǎng),可采用電解、化學(xué)絮凝、臭氧氧化等工藝,對于小規模的工廠(chǎng),可采用爐渣過(guò)濾。以下是國內外具體印染廢水處理工藝概要。
1.1生物處理法
生物處理法主要通過(guò)生物菌體的絮凝作用、吸附作用和生物的降解作用對廢水中發(fā)色物質(zhì)予以分離和降解。生物的絮凝和吸附作用屬于物理過(guò)程,并不能使得染料分子的結構發(fā)生化學(xué)變化,而生物的降解作用則是利用微生物酶來(lái)氧化或還原染料分子,破壞其發(fā)色基團和不飽和鍵,并通過(guò)一系列氧化、還原、水解、化合過(guò)程,將染料最終降解為簡(jiǎn)單無(wú)機物,或轉化成各種營(yíng)養物或原生質(zhì)。廢水中大部分有機物是可以生物降解的,即使是苯環(huán)結構,也能被諾卡氏菌、環(huán)形小球菌分解,在輔酶HSCOA的作用下,苯環(huán)裂解,分解為有機酸,最終氧化為CO2和H2O。因此,自上世紀以來(lái),由于生物處理法運營(yíng)成本低,經(jīng)濟適用,在染料廢水處理中得到廣泛應用。全世界80%以上的染料廢水仍以生物處理為主,其中好氧生物處理法占絕大多數。
生物處理法可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法。好氧處理法雖然對BOD的去除率較高,去除率可達80%,且運行費用較低。但對復雜大分子物質(zhì)降解效果較差,僅在50%左右。故對染料廢水色度和難降解有機物的去除率往往不太理想,尤其PVA等化學(xué)漿料、表面活性劑和坯布堿減量技術(shù)的廣泛應用,染料廢水CODcr可達3000mg·L-1,且可生化性明顯下降,BOD/CODcr一般低于0.2,僅單純采用好氧生物處理,其出水難以達標。相對于好氧處理法而言,厭氧生物處理法在一定條件下能夠對復雜大分子物質(zhì)有明顯的降解效果,是一種很有發(fā)展前途的工業(yè)廢水處理方法。但厭氧法處理工業(yè)廢水經(jīng)常伴隨著(zhù)腐臭味,且單獨運用厭氧處理法處理染料廢水效果也不理想,仍難以達標排放。因此,在當前染料工業(yè)廢水生物處理裝置后,通常串聯(lián)物理化學(xué)處理(混凝沉淀或氣浮)裝置作進(jìn)一步處理。后續處理中?;谏鲜錾锾幚矸ù嬖诘木窒藓彤斍叭玖舷蚩构饨饪股镅趸较虬l(fā)展,探索生物處理工藝優(yōu)化組合和篩選具有強降解能力、高效絮凝活性的降解菌成為當前研究的熱點(diǎn),并取得可喜的成果。
1.2絮凝法
絮凝法是向廢水中加入一定物質(zhì),通過(guò)物理或化學(xué)的作用,使原先溶于廢水中或呈細微懸浮狀態(tài)、不易沉降(或氣浮)、過(guò)濾的污染物集結成較大顆粒,以便與水分離的方法,從而使富集在廢水中的發(fā)色物質(zhì)分離、去除。絮凝法主要有混凝沉淀法和混凝氣浮法,采用的混凝劑可分為無(wú)機和有機兩大類(lèi)。無(wú)機混凝劑多半以鋁鹽和鐵鹽為主,常用的混凝劑包括石灰(Ca(OH)2)、硫酸鋁(Al2(SO4)3·14H2O)、氯化鐵(FeCl3)、硫酸亞鐵(FeSO4)、硫酸鐵(Fe2(SO4)3)等,以及無(wú)機高分子聚合物,如聚合氯化鋁,聚合硫酸鐵(PFS)、聚合硫酸鐵等。無(wú)機高分子聚合物混凝劑具有腐蝕性小、pH值范圍廣、混凝沉降性能好、脫水性能好和廢水處理效果好優(yōu)點(diǎn)。有機混凝劑是指能夠發(fā)揮絮凝作用的天然或人工合成的有機高分子物質(zhì),根據可離解基團特性,可分為陰離子型(基團—COOH、—SO3H、—OS3H等)、陽(yáng)離子型(基團—NH3OH、—NH2OH、—CONH3OH等)、兩性型(同時(shí)含有兩種基團)和非離子型(不能電離的非電解質(zhì))。在染料廢水中常用的有機高分子絮凝劑有:CG-A、DC-491、611陽(yáng)離子型高分子絮凝劑,mPAM(甲叉基聚丙稀酰胺)等。較無(wú)機絮凝劑而言,具有脫色效果好、投藥劑量小、pH范圍寬、產(chǎn)生淤泥體積小等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái),國外采用有機高分子混凝劑者日益增加,且有取代無(wú)機混凝劑之勢,但有機絮凝劑的價(jià)格高,影響其廣泛應用。絮凝法常作為單獨處理或與生化處理相結合的預處理。
絮凝法對疏水性染料脫色效率很高,色度去除率可達92%以上,但對親水性染料的脫色效果低,CODcr去除率低。因此,絮凝法常與其它處理方法(如:生化處理法、過(guò)濾等)聯(lián)用,處理后出水:CODcr去除率為70%~80%,BOD5去除率為90%~96%,色度去除率可達70%以上。絮凝法被認為是最有效、最經(jīng)濟的脫色技術(shù)之一,比生物處理方法還更經(jīng)濟,具有工程投資低、占地面積少、處理量大、對疏水性染料脫色效率很高等優(yōu)勢。但絮凝法具有:對親水性染料的脫色效果差、CODcr去除率低、處理時(shí)間長(cháng)、生成大量的泥渣且脫水處置困難等缺點(diǎn),這是影響該方法廣泛應用工程實(shí)踐的主要原因。因此,開(kāi)發(fā)新型多功能高效絮凝劑和優(yōu)化應用工藝是當前此法研究的重點(diǎn)。
1.3化學(xué)氧化法
化學(xué)氧化法是借助氧化作用破壞染料的共扼體系或發(fā)色基團是印染脫色處理的方法,是染料廢水脫色降解的主要方法之一。除常規的氯氧化法外,國內外研究重點(diǎn)主要集中在臭氧氧化、過(guò)氧化氫氧化、電解氧化和光氧化方面。但由于氯氧化法在脫色的同時(shí),易產(chǎn)生小分子、危險性更大的、引起動(dòng)物腫瘤、損壞神經(jīng)系統的三氯甲烷等有機鹵代物,現已極少使用;而過(guò)氧化氫法和光催化法雖具有效率高、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn),但受處理成本和能耗的制約,離產(chǎn)業(yè)化應用尚有一定的距離。臭氧是良好的脫色氧化劑,對于含水溶性染料廢水如活性、直接、陽(yáng)離子和酸性等染林其脫色率很高;對分散染料也有較好脫色效果;但對其他以懸浮狀態(tài)存在于廢水中的還原、硫化和涂料,脫色效果較差。臭氧氧化也可以與其他處理技術(shù)結合應用。如用FeSO4、Fe2(SO4)3、及FeCl3,凝聚后再用臭氧處理可提高脫色處理;臭氧加紫外輻射或同時(shí)進(jìn)行電離輻射也可提高氧化效率。由于臭氧氧化對染料品種適應性廣、脫色效率高,同時(shí)O3在廢水中的還原產(chǎn)物以及過(guò)剩O3,能迅速在溶液和空氣中分解為O2,不會(huì )對環(huán)境造成二次污染。因此O3脫色技術(shù)具有一定的工業(yè)化應用前景。目前臭氧氧化的主要缺點(diǎn)是運行費用相對偏高,因此,當前國內外應用于工業(yè)廢水處理的化學(xué)氧化法主要是臭氧氧化法。
1.4吸附法
吸附脫色的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)吸附的作用可將染料從水中去除,吸附過(guò)程保留了染料的結構。目前,國內外運用于染料工業(yè)廢水處理的吸附劑主要有:活性炭,硅聚物、大孔樹(shù)脂等比表面積大的材料作為吸附劑去除染料色度均具有良好的效果,但因成本相對較高尚未廣泛推廣應用;高嶺土、工業(yè)爐渣等低成本的材料作為吸附劑對染料廢水也具有一定的脫色作用,但目前還處于實(shí)驗探索階段。當前工業(yè)化處理染料廢水的吸附法主要為活性炭吸附法?;钚蕴孔鳛橐环N優(yōu)良吸附劑早已廣泛應用,至今仍是有色廢水的最好吸附劑?;钚蕴课椒▽θコ苄杂袡C物非常有效,對陽(yáng)離子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有較好的吸附性能,脫色率均在97%以上,CODcr的去除率為63%~95%。但活性碳吸附對高濃度、疏水性染料廢水處理表現出明顯的局限性,且由于活性炭使用成本較昂貴,單位廢水處理成本較高。因此,活性碳吸附法常結合其他方法一并使用,主要作廢水的預處理或深度處理。因此,當前研制開(kāi)發(fā)適用范圍寬、吸附效率高、再生容易、性能穩定、處理成本低的吸附劑是這一技術(shù)方法未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向。
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