印染废水处理工艺

印染废水现状，处理方法，运行现状一、印染废水现状•纺织印染工业作为中国具有优势的传统支柱行业之一．20世纪90年代以来获得迅猛发展．其用水量和排水量也大幅度增长。据不完全统计．我国日排放印染废水量为3000～4000kt是各行业中的排污大户之一。同发达国家相比．中国纺织印染业的单位耗水量是发达国家的2-3倍．单位排污总量是发达国家的1．2～1．8倍。加强印染废水的处理可以缓解我国水资源严重匮乏的问题．对保护环境、维持生态平衡起着极其重要的作用．•1．1来源印染加工的四个工序都要排出废水，预处理阶段(包括烧毛、退浆、煮炼、漂白、丝光等工序)要排出退浆废水、煮炼废水、漂白废水和丝光废水，染色工序排出染色废水，印花工序排出印花废水和皂液废水，整理工序则排出整理废水。印染废水是以上各类废水的混合废水，或除漂白废水以外的综合废水。•1．2印染废水的特点。印染废水水质中的污染物大部分为有机物，并随采用的纤维种类和加工工艺的不同而异。一般情况下，印染废水水质pH值为6～10，COD为400～1000mg／L，BOD5为100～400mg／L，SS为100～200mg／L，色度为100～400倍。从处理技术角度看，印染废水不是一种废水，而是很复杂的一大类废水。其特点之一是污染物成分差异性很大，很难归类求同。特点之二是主要污染指标COD高，BOD5／COD比值一般在0．25左右，可生化性较差。特点之三是色度高，混合水中色母分子离子微粒大小重量各异性大，较难脱色。•印染废水具有以下特性¨•(1)水量大。纺织印染行业是纺织工业中用水量较大的行业。据1999年统计，全国国有纺织企业和销售额500万元以上的非国有纺织企业用水60．6亿m3，其中新鲜用水量(取水量)为34．1亿m3。在新鲜用水中，各类纺织印染行业为18亿m3。其余均为纺纱、制造过程中空调用水。•(2)可生化性差。印染工艺过程中排放的废水所含的有机污染物，主要以人工合成有机物为主，由剩余染料(染料的上染率一般为80％～90％，因此染色加工过程中的10％～20％染料排入废水中)和大量助剂(匀染剂、渗透剂、柔软剂、油剂等)产生。有些染料、染料母体及染料降解产物在自然界中是致癌和致突变的，废水毒性较大。其共同的特点是BOD5／COD值均很低，一般在0．1～0．2，可生化性差，因此需要采取措施，使BOD5／COD值提高到0．3左右或更高些，以利于进行生化处理。•(3)碱性大。印染废水中的碱减量废水，其COD值有的可达10万mg／L作用，pH值12。因此必须进行预处理，把碱回收，并投加酸降低pH值，经预处理达到一定要求后，再进入调节它，与其它的印染废水一起进行处理。(4)色度高。染料随纺织废水排放到环境，甚至在低浓度(lmg／L)下，依然可见度很高，有的色度可高达4000倍以上。减弱了水体的透光性，阻碍溶解氧渗透到自然水体，影响水生生物钧生长。所以印染废水处理的重要任务之一就是进行脱色处理。纺织染整工业水污染物排放标准二、印染废水处理技术•印染废水既含有剩余染料，又含有相当量的助剂及纤维上被去除的各种天然有机污染物和人工合成的有机污染物。因此，印染废水总体上属于含有一定色度、一定量难生物降解物质的有机性废水。针对不同类型的印染废水，在实际中常用的处理方法有：物理法、化学法及生物处理技术1、物理处理法•物理处理法。物理脱色法主要有吸附法、萃取法、膜分离法等。•在物理方法中吸附脱色用的最多，即利用多孔性的固体介质，将染料分子吸附在其表面，从而达到脱色的效果。1、1活性炭吸附法•吸附剂包括再生吸附剂如活性炭、离子交换纤维和不可再生吸附剂如各种天然矿物(膨润土、硅藻土)、工业废料(煤渣、粉煤灰)及天然废料(木炭、锯屑)等。这种方法是将活性炭、粘土等多孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或让废水通过其颗粒状物质组成的滤床，使废水中的污染物质被吸附在多孔物质表面上或被过滤而除去。生产中应用的活性炭种类有很多，一般制成粉末状或颗粒状。粉末状的活性炭吸附能力强、制备容易、价格较低，但再生困难，一般不能重复使用。颗粒状的活性炭价格较贵，但可再生重复使用，并且使用时劳动条件较好、操作管理方便，因此，在水处理中较多采用颗粒状活性炭。1、1活性炭吸附法•活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。吸附是一种界面现象，与表面张力、表面能的变化有关。引起吸附的推动力有两种：一种是溶剂水对疏水物质的排斥力；另一种是固体对溶质的亲和吸引力。废水处理中的吸附，多数是这两种力综合作用的结果。活性炭的吸附可分为物理吸附和化学吸附。物理吸附主要发生在活性炭去除液相和气相杂质的过程中。活性炭的多孔结构提供了大量的表面积，从而使其非常容易达到吸收杂质的目的。就像磁力一样，所有的分子之间都具有相互引力。正因为如此，活性炭孔壁上大量的分子可以产生较强的吸附力，从而达到将介质中的杂质吸引到孔径中的目的。除了物理吸附之外，化学反应也经常发生在活性炭的表面。活性炭不仅含碳，而且在其表面含有少量的化学结合、功能团形式的氧和氢，例如羧基、羟基、酚类、内脂类、醌类和醚类等。这些表面上的氧化物或络合物，可以与被吸附的物质发生化学反应，从而与被吸附物质结合聚集到活性炭的表面。取一个典型的例子：水处理过程中活性炭可以与水中的亚氯酸盐发生反应使亚氯酸盐变成氯离子形式，从而达到去除水中亚氯酸盐的目的，使水不再有令人反感的味道和气味。1、1活性炭吸附法•活性炭处理印染废水国内外研究现状活性炭吸附剂是由动物性炭、木炭、沥青炭等含炭为主的物质经高温炭化和活化而成。活性炭具有很大的比表面积，是一种优良的吸附剂，在水处理工业中广泛应用，至今仍是废水脱色的最好吸附剂。近年来，国内外都进行了很多的研究工作1、1活性炭吸附法•活性炭对染料废水有良好的脱色效果。染料废水的脱色率随温度的升高而增加，pH值对染料废水的脱色效果没有太大的影响。在最佳的吸附工艺条件下，酸性品红、碱性品红和活性黑B133染料废水的脱色率均超过97％，出水的色度稀释倍数不50倍，COD50mg／L，达到国家一级排放标准。虽然活性炭的吸附效果很好，但它一般只适用浓度较低的废水和深度废水处理。对于染色废水，颗粒状活性炭只能吸附水中可溶性染料(如阳离子染料、酸性染料、活性染料等)，而对悬浮状不溶性染料的去除效果则很差，加之活性炭再生费用较高，使活性炭吸附法的应用受到限制。•活性炭处理染料废水在国内外都有研究，但大多数是和其他工艺耦合，其中活性炭吸附多用于深度处理或将活性炭作为载体和催化剂，单独使用活性炭处理较高浓度染料废水的研究很少。1、2膜分离技术•膜分离技术是近几十年来发展起来的一类新型分离技术，以选择透过性膜为分离介质，在膜两侧加以某种推动力时，原料侧的组分选择性的透过膜，从而达到分离或提纯的目的。印染废水处理所用的膜分离过程主要有微滤、超滤、纳滤和反渗透。它们都以压力差为传递分离的推动力微滤膜能截留大于0.1-1微米之间的颗粒。允许大分子和溶解性固体（无机盐）等通过，但会截留住悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质。超滤膜能截留大于0.01微米的物质。超滤膜允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，纳滤膜：能截留纳米级（0.001微米）的物质。纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间，其截留有机物的分子量约为200-800MW左右，截留溶解盐类的能力为20%-98%之间，对可溶性单价离子的去除率低于高价离子，反渗透膜：能截留大于0.0001微米的物质，是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过。1、2膜分离技术•微滤(Micr。filtration，MF)又称微孔过滤。一般认为，MF分离的机理与传统的过滤筛分机理基本相同，膜孔的大小是决定分离效果的一个决定性因素。；膜材料的亲水性也对分离效果有着一定的影响。此外，吸附和电性能等因素对截留率也有影响。在MF用于印染废水处理方面，人们也已经做了很多工作。例如：王振余等人采用孔径为0．11微米的炭膜考察了甲基紫、蒽醌兰、直接染料大红、直接染料翠兰等多种染料的脱色效果，染料的截留率都在95％以上。氧化铝微滤膜对不溶性染料的截留率能高达98％；而对于各种可溶性离子染料，经加入表面活性剂预处理后，脱色率也可达96％～98％•由于微滤膜的截留颗粒直径一般在0．02～10微米之间，比印染废水中的多数物质的直径大，因而微滤的应用相当有限。尽管MF可与絮凝等技术结合使用，以提高分离效率，但这会增加处理成本，并产生二次污染。因而，MF主要被用于染色废浆和洗涤水中不溶物和悬浮固体物(如胶体)等的脱除，以及超滤、纳滤和反渗透过程的前处理。•超滤(Ultrafitration，UF)是依靠膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离的过程。当液体混合物在一定压力下流经膜表面时，小分子溶质透过膜，而大分子物质则被截留，使原液中大分子浓度逐渐提高，从而实现大、小分子的分离、浓缩及净化的目的。超滤主要用于去除废水中的固体颗粒和大分子物质，常被用于二次印染废水的单级处理，其透过液可以作为冲洗水或洗涤水回用，但一般不能作为高级印染工艺水使用，如浅色纱布的染整。超滤也常被用作反渗透和纳滤的前处理•反渗透(ReverSeOsmoSis，Ro)是利用反渗透膜选择性地只允许溶剂(通常是水)透过而截留离子性物质的特性，以膜两侧静压差为推动力，克服溶剂的渗透压，实现对液体混合物分离的膜过程。反渗透膜的选择透过性与组分在膜中的溶解、吸附和扩散有关，因而与膜孔的大小、结构有关、膜的物理化学性质有密切关系。在反渗透分离过程中，化学因素(膜及其表面特性)起主导作用。•纳滤(Nandiltration，NF)也是一种压力驱动型膜分离过程。纳滤膜的截留分子量介于反渗透和超滤之间，约为200～2000Da，其膜孔约为1nm左右。纳滤膜多为荷电的复合膜，具有不对称结构，其表面分离层由聚电解质构成，因而对无机盐具有一定的截留率。物料的荷电性、离子价数和浓度对膜的分离效都有很大影响。NF能够截留低分子量化合物和二价盐，并对水具有软化作用。直接染料和活性染料等水溶性染料，其分子量约在400～1300之间，用超滤法处理分离效果很差，常用纳滤进行分离处理•膜分离技术处理印染废水是一条在经济性和技术上都具有很强可行性的途径，并已在一些印染废水的处理方面得到了实际应用。膜分离法不仅可以有效地处理印染废水，达到排放标准，而且可以回收部分染料和印染助剂、提高水的利用率和能量利用率，因而其必将具有广阔的应用前景。然而，需要指出的是，膜分离技术在印染废水的应用方面还存在着一些需要解决的问题，如污垢的形成和膜孔的堵塞问题，有机膜的耐热性和防菌性差、无机膜的成本高的问题，膜的寿命问题，膜分离设备一次性投资高的问题，高效清洁廉价的浓缩液和截留物的后处理技术问题，等等。只有当这些问题得到较好的解决，膜分离在印染废水的处理方面才能得到广泛运用•国外科学家Rozzi等分别采用微滤(MF)、纳滤和反渗透对印染废水进行处理，发现微滤、纳滤和反渗透后的出水水质良好．但是，随着新型染料开发与染整技术的进步，印染废水中溶人大量难生化降解的有机物，用超滤单独处理印染废水，出水能够回用于要求较低的漂洗、水洗工序，不能满足染色等要求严格的工序．因此，采用单一膜技术已经不能满足现代印染技术发展的要求和现代污水排放标准．膜技术集成已成为印染废水处理技术的重要发展方向．•“双膜”组合处理印染废水•膜与其他方法集成处理印染废水目前所采用的技术由于过程或功能的单一性，都无法从根本上解决膜污染问题．将膜分离与其他技术相结合实现膜的多功能化和高效性，来解决膜污染问题成为近些年的研究热点．•萃取是采用与水互不相溶，但能很好溶解污染物的萃取剂，使其与废水充分混合接触后，利用污染物在水中和溶剂中不同的分配比分离和提取污染物，从而净化废水。2、化学处理法•印染废水脱色的化学方法主要有混凝法、氧化法、还原法、电化学法等。2、1混凝法•混凝法是通过向污