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印染廢水特點及處理工藝分析

印染廢水的水質隨采用的纖維種類和加工工藝的不同而異,汙染物組分差異很大。印染各工序的排水情況一般是:

退漿廢水:水量較小,但汙染物濃度高,其中含有各種漿料、漿料分解物、纖維屑、澱粉堿和各種助劑。廢水呈堿性,pH值為12左右。上漿以澱粉為主的(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(如滌棉經紗)退漿廢水,COD高而BOD低,廢水可生化性較差。

煮煉廢水:水量大,汙染物濃度高,其中含有纖維素、果酸、蠟質、油脂、堿、表麵活性劑、含氮化合物等,廢水呈強堿性,水溫高,呈褐色。

漂白廢水:水量大,但汙染較輕,其中含有殘餘的漂白劑、少量醋酸、草酸、硫代硫酸鈉等。

絲光廢水:含堿量高,NaOH含量在3%~5%,多數印染廠通過蒸發濃縮回收NaOH,所以絲光廢水一般很少排出,經過工藝多次重複使用最終排出的廢水仍呈強堿性,BOD、COD、SS均較高。

染色廢水:水量較大,水質隨所用染料的不同而不同,其中含漿料、染料、助劑、表麵活性劑等,一般呈強堿性,色度很高,COD較BOD高得多,可生化性較差。

印花廢水:水量較大,除印花過程的廢水外,還包括印花後的皂洗、水洗廢水,汙染物濃度較高,其中含有漿料、染料、助劑等,BOD、COD均較高。

整理廢水:水量較小,其中含有纖維屑、樹脂、油劑、漿料等。

堿減量廢水:是滌綸仿真絲堿減量工序產生的,主要含滌綸水解物對苯二甲酸、乙二醇等,其中對苯二甲酸含量高達75%。堿減量廢水不僅pH值高(一般>12),而且有機物濃度高,堿減量工序排放的廢水中CODCr可高達9萬mg/L,高分子有機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廢水。

下麵從物理法、化學法和生物法三個方麵的評述著手,介紹目前印染廢水處理的方法及研究的狀況。

物理法--吸附法

在物理處理法中應用最多的是吸附法,這種方法是將活性炭、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床,使廢水中的汙染物質被吸附在多孔物質表麵上或被過濾除去。

目前,國外主要采用活性炭吸附法(多半用於三級處理),該法對去除水中溶解性有機物非常有效,但它不能去除水中的膠體和疏水性染料,並且它隻對陽離子染料、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。

Saito T.等人的研究表明,活性炭的吸附率、BOD去除率、COD去除率分別達93%、92%和63%,活性炭吸附能力可達到500mgCOD/g炭,汙水如先曝氣,則會加快吸附速率。但若廢水BOD5>200mg/L,則采用這種方法是不經濟的。

吸附處理使用的吸附劑多種多樣,工程中需考慮吸附劑對染料的選擇性,應根據廢水水質來選擇吸附劑。研究表明,在pH=12的印染廢水中,用矽聚物(甲基氧)作吸附劑,陰離子染料去除率可達95%~100%。

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,國內也應用活性矽藻土和煤渣處理傳統印染工藝廢水,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。

化學處理法

混凝法

主要有混凝沉澱法和混凝氣浮法,所采用的混凝劑多半以鋁鹽或鐵鹽為主,其中以堿式氯化鋁(PAC)的架橋吸附性能較好,而以硫酸亞鐵的價格為最低。

近年來,國外采用高分子混凝劑者日益增加,且有取代無機混凝劑之勢,但在國內因價格原因,使用高分子混凝劑者還不多見。據報道,弱陰離子性高分子混凝劑使用範圍最廣,若與硫酸鋁合用,則可發揮更好的效果。

混凝法的主要優點是工藝流程簡單、操作管理方便、設備投資省、占地麵積少、對疏水性染料脫色效率很高;缺點是運行費用較高、泥渣量多且脫水困難、對親水性染料處理效果差.

氧化法

臭氧氧化法在國外應用較多,Zima S.V.等人總結出了印染廢水臭氧脫色的數學模式。研究表明,臭氧用量為0.886gO3/g染料時,淡褐色染料廢水脫色率達80%;

研究還發現,連續運轉所需臭氧量高於間歇運行所需臭氧量,而反應器內安裝隔板,可減少臭氧用量16.7%。因此,利用臭氧氧化脫色,宜設計成間歇運行的反應器,並可考慮在其中安裝隔板。

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、塗料等不溶於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。

生物處理法

厭氧好氧生物炭接觸氧化工藝

主要設計參數如下:調節池:HRT 8~10h;厭氧池:HRT 3~5h;好氧池:HRT 6~8h;生物炭池:HRT 1~2h。

試驗和實際應用表明,厭氧好氧生物炭流程在上述運轉參數下,對於CODCr為800~1000mg/L的印染廢水,處理效果完全可以達到國家排放標準,再稍加進一步處理還可回用,係統的汙泥趨於自身平衡。

目前已有多家生產廠采用該流程,運轉時間最長的達5年以上,處理效果穩定,而且從未外排汙泥,也沒發現厭氧池內汙泥過度增長。

厭氧好氧生物轉盤

將厭氧生物轉盤與好氧生物轉盤串聯起來,用於印染廢水處理,也取得了好的效果。該工藝中厭氧、好氧各有汙泥分離與回流裝置,整個係統的剩餘汙泥全部回流到厭氧生物轉盤。一是為了提高生物量,因而也縮短總的水力停留時間,二是為了將多餘的活性汙泥消化在係統內部。

該工藝流程也是兼備固著生長和懸浮生長的特點。還可通過向轉盤投加絮凝劑進一步提高COD去除率和脫色率。該流程對COD、色度等的去除率均達到70%以上。

適當投加微量絮凝劑,測得CODCr、色度的去除率可提高15%~20%。進一步提高厭氧池中的懸浮汙泥濃度也可以提高脫色率和COD去除率。但該工藝中轉盤的金屬構件有腐蝕現象,需進一步研究解決。

堿減量廢水處理方法

化學法處理堿減量廢水的理論依據是:堿減量廢水用酸中和使pH值達到4~6後,對苯二甲酸析出,去除對苯二甲酸的堿減量廢水再與滌綸仿真絲印染廢水中精煉、印染等其他工藝的廢水混合,綜合廢水的pH值一般小於11,CODCr不超過1400mg/L,在此情況下采用生化法進行治理,再經物化處理,出水即可達到國家排放標準。

通常堿減量廢水處理的流程為:堿減量廢水→調節池→中和池→PE過濾器→出水與其它廢水混合進一步生化處理。

采用化學法析出對苯二甲酸作為堿減量廢水預處理技術,然後用生物技術處理綜合廢水的方法是治理高濃度滌綸仿真絲印染廢水的有效方法,是目前治理該類廢水的主要途徑。

汕頭經濟特區新昌紡織印染廠有限公司實際應用表明:在原水水質濃度高、波動範圍大的情況下,排放水可達到國家規定的水質排放標準。該廠廢水采用此法治理投資為5500元/m3廢水;占地麵積0.61m2/m3廢水;電費為0.44元/m3廢水;藥費為0.9元/m3。

采用化學法處理堿減量廢水雖然處理效果較好,但仍存在一些問題:

(1)預處理工藝的最佳pH值在4~6的範圍內,而堿減量廢水pH值為12~14,降低pH值需耗用一定數量的酸,從而使運行費用提高,這是亟待解決的問題。

(2)預處理產生的對苯二甲酸白色粉狀物在工業上有回收利用價值,但市場銷路有待開拓。

結論及存在問題

印染廢水是一種水量大、色度高、組份複雜的廢水,水質變動範圍大。在城市下水道和汙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後進行集中處理。

廢水經過預處理再排放可改善汙水水質,降低城市汙水廠處理負荷,同時便於根據不同的廢水水質采取不同的預處理手段。

在對印染廢水進行最終處理時,有機物的去除一般以生物法為主,對難於生物降解的印染廢水,采用厭氧(水解)好氧聯合處理較為合適,對易於生物降解的印染廢水,可采用一段生物處理。

色度的去除,一般以物理化學方法為主,對於規模大、處理水平高的工廠,可采用電解、化學絮凝、臭氧氧化等工藝,對於小規模的工廠,可采用爐渣過濾。

從我國染料行業廢水治理技術的現狀來看,盡管經過多年努力,已取得一批實用技術,解決了不少問題,但總體上沒有實質性的突破,特別是產品結構及工廠布局等不合理因素的存在,加重了廢水的治理難度。

因此,認為解決廢水問題的根本出路在於工藝改革,通過采用先進的生產工藝來減排或不排廢水。這方麵國內已有許多成功的例子,如苯胺和鄰甲苯胺的生產將鐵粉還原改為氫化還原,徹底消除了鐵泥水的汙染;又如以氫化還原代替硫化堿還原用於氨基苯甲醚的生產,徹底消除了含硫廢水等。

預防和治理印染廢水的汙染是相輔相成的兩個方麵,如果既采用預防措施,又采用各種方法積極治理,並做到處理後的水循環使用,這不僅能降低水的消耗,而且能有效地減輕印染廢水對環境的汙染。

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