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解决印染废水的出路和对策
集萃印花网  2009-07-21 00:00:00

    【集萃网观察】1.印染废水概况

    1.1印染废水的概念、来源及特点

    印染废水是在印染过程中对棉、麻、化学纤维及其混纺产品等各类纺织材料进行物理和化学处理时产生的废水,水量大、色度高、组分复杂、水质变动范围大。印染加工的每道工序都要排出废水,预处理阶段要排出退浆废水、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。印染废水的水质随加工的纤维种类和采用工艺以及使用的染化料的不同而异,污染物组分差异很大。一般印染废水pH值为6~13,色度可高达1000倍,CODCr(采用重铬酸钾作为氧化剂测定出的化学耗氧量)为400~4000mg/L,BOD5(5日生物需氧量)为100~1000mg/L,具有污染物浓度高、种类多、含有毒害成分及色度高等特点。

    1.2印染化学品的使用

    印染化学品的使用包括染料的使用和染整助剂的使用

    染色过程中能使纤维获得色泽的物质称为染料。染料一般能直接溶于水或通过化学处理而溶于水,对纤维有一种结合能力,并在织物上有一定的色牢度。根据其性质和应用可分为直接染料、不溶性偶氮染料、还原染料、硫化染料、分散染料等。

    染整助剂是能缩短加工周期、提高产品质量、改善产品性能,在染整过程中投加的药剂,主要包括表面活性剂、金属络合剂、还原剂、树脂整理剂和染色载体等。

    2. 印染生产工艺废水特性分类说明

    2.1棉纺织品印染废水特性

    棉纺织品印染工艺废水可分为机织布的印染废水和针织布的染色废水。

    机织布印染加工的多个工序都要排出废水,包括退浆、煮炼、漂白、丝光、染色、印花等废水,其特点为pH值高、水温高、色度高。

    针织布由于针织坯布不含浆料,因而不需退浆,其余工序与棉机织产品加工过程类似。

    2.2丝绸印染废水特性

    丝绸印染废水包括真丝织物、人造丝织物和合成纤维丝织物印染工艺废水。

    真丝产品印染废水的有机污染物浓度较低,可生化性好,特点是一般呈弱酸性。

    人造丝的印染所使用的染料助剂等与棉纺织物的印染相类似。

    合成纤维一般以涤纶纤维应用较多,涤纶仿真丝绸产品的碱减量生产工序产生的废水浓度极高,其pH值在13以上。

    2.3毛织物染整废水特性

    毛纺织物染整主要使用酸性染料、阳离子染料和分散染料,废水污染物浓度不高,大多呈中性,可生化性较好。

    2.4其他织物染整废水特性

    麻纺织物染色工艺及其使用的染料助剂与棉纺印染相近,因此,与棉纺品印染的废水水质近似。

    缝纫线的染色大多使用分散染料,一般在高温高压的筒子缸内染色,因而其废水的温度很高、水量少、可生化性很强。

    拉链布带和织带的染色根据其原料不同而采用不同的染色工艺,其废水水质变化大、水量少、温度有时很高、有机污染物浓度高、可生化性很差。

    印花废水特征是污染物浓度高、悬浮物高、使用淀粉浆的废水可生化性较好,使用化学浆的废水可生化性差,处理难度大。

    3. 印染废水的处理技术

    目前,国内外的印染废水处理技术以生化法为主,有的还将物化法与之串联。由于近年来化纤织物的发展和印染后整理技术的进步,使PVA浆料、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水,给处理增加了难度。色度的去除是印染废水处理的一大难题,旧的生化法在脱色方面一直不能令人满意。此外,PVA(聚乙烯醇树脂)等化学浆料造成的COD(化学需氧量)占印染废水总COD的比例相当大,但由于它们很难被普通微生物所利用而使其去除率只有20%~30%。

    针对上述问题,近年来国内外都开展了一些研究工作,主要是新的生物处理工艺和高效专门细菌以及新型化学药剂的探索和应用研究,其中具有代表性的有厌氧、好氧生物处理工艺、高效脱色菌和PVA降解菌的筛选与应用研究、高效脱色混凝剂的研制等。下面从物理法、化学法和生物法3个方面的评述着手,介绍目前印染废水处理的方法及研究的状况。

    3.1印染废水的物理处理法

    在印染废水物理处理法中应用最多的是吸附法,这种方法是将活性炭、黏土等多孔物质的粉末或颗粒与废水混合,或让废水通过由其颗粒状物组成的滤床,使废水中的污染物质被吸附在多孔物质表面上或被过滤除去。

    吸附处理使用的吸附剂多种多样,工程中需考虑吸附剂对染料的选择性,应根据废水水质来选择吸附剂。

    3.2印染废水的化学处理法

    3.2.1混凝法

    主要有混凝沉淀法和混凝气浮法,所采用的混凝剂多半以铝盐或铁盐为主,其中以碱式氯化铝的架桥吸附性能较好,而以硫酸亚铁的价格为最低。混凝法的主要优点是工艺流程简单,操作管理方便,设备投资少,占地面积少,对疏水性染料脱色效率很高;缺点是运行费用较高,泥渣量多且脱水困难,对亲水性染料处理效果差。

    3.2.2氧化法

    臭氧氧化法在国外应用较多,研究表明,臭氧用量为0.886gO3/g染料时,淡褐色染料废水脱色率达80%;研究还发现,连续运转所需臭氧量高于间歇运行所需臭氧量,而反应器内安装隔板,可减少臭氧用量16.7%。因此,利用臭氧氧化脱色,宜设计成间歇运行的反应器,并可考虑在其中安装隔板。

    臭氧氧化法对多数染料能获得良好的脱色效果,但耗电多,大规模推广应用有一定困难。

    3.2.3电解法

    电解对处理含酸性染料的印染废水有较好的处理效果,脱色率为50%~70%,但对颜色深、CODCr高的废水处理效果较差。各类染料在电解处理时其CODCr去除率的大小顺序为:硫化染料、还原染料>酸性染料、活性染料>中性染料、直接染料>阳离子染料。目前这种方法正在推广应用。

    3.3印染废水的生物处理法

    上世纪70年代以来,国内对印染废水以生物处理为主,尤以好氧生物处理法占绝大多数。我国印染废水生物处理法中以表面加速曝气和接触氧化法占多数,但由于生物对色度去除率不高,一般在50%左右。所以,当出水色度要求较高时,需辅以物理或化学处理。

    好氧生物处理对BOD去除效果明显,一般可达80%左右,但色度和COD去除率不高,尤其如PVA等化学浆料、表面活性剂、溶剂及匹布碱减量技术的广泛应用,不但使印染废水的COD 达到2000~3000mg/L,而且BOD/COD也由原来的0.4~0.5下降到0.2以下,单纯的好氧生物处理难度越来越大,出水难以达标。此外,好氧法的高运行费用及剩余污泥处理或处置问题历来是废水处理领域没有解决好的一个难题。由于上述原因,印染废水的厌氧生物处理技术开始受到人们的重视。

    厌氧的主要处理构筑物是厌氧罐,染料中的偶氮基因、三苯甲烷基因以及单氮基因聚合物,都能通过厌氧分解,通常在中温条件下进行(37℃),水力停留时间6h,主要含甲基红染料的污水颜色能完全去除。有研究表明厌氧处理丝绸印染废水,在HRT(水力停留时间)=1.0~1.1d,COD 去除率74%~82%。用UASB和管道厌氧消化器直接处理高浓度染料废水的中长期运行结果表明,废水中的色度和 COD去除率分别稳定在80%和90%以上。

    为了探求高效、低耗、低投资的印染废水处理新技术,近年来在厌氧法与好氧法的结合方面进行了大量的试验研究,获得了很大的成功。此时与好氧法结合的厌氧处理已不是传统的厌氧消化,它的HRT一般为3~5h,只发生水解和酸化作用。这一工艺流程的提出主要是针对印染废水中可生化性很差的一些高分子物质,期望它们在厌氧段发生水解、酸化,变成较小的分子,从而改善废水的可生化性,为好氧处理创造条件。采用这一流程,较好地解决了PVA、染料的处理问题。这一流程的另一大特点是,好氧段所产生的剩余污泥全部回流到厌氧段,厌氧段有较长的固体停留时间(SRT),有利于污泥厌氧消化,从而显著降低了整个系统的剩余活性污泥量。因此,厌氧、好氧系统中的厌氧段具有双重的作用:一是对废水进行预处理,改善其可生化性能,吸附、降解一部分有机物;二是对系统的剩余污泥进行消化。

    采用这一流程,目前主要开发了两种工艺:厌氧-好氧-生物炭接触工艺和厌氧-好氧生物转盘工艺。

    3.4 碱减量废水处理方法

    据资料介绍,目前处理碱减量废水的成熟技术在国内仍是空白。在研究该项废水的处理时通常采用化学法,化学法去除对苯二甲酸有较好的作用,但仍存在不少问题。

    化学法处理碱减量废水的理论依据是,碱减量废水用酸中和使pH值达到4~6后,对苯二甲酸析出,去除对苯二甲酸的碱减量废水再与涤纶仿真丝印染废水中精炼、印染等其他工艺的废水混合,综合废水的pH值一般小于11,CODCr不超过1400mg/L,在此情况下采用生化法进行治理,再经物化处理,出水即可达到国家排放标准。

    通常碱减量废水处理的流程为:碱减量废水→调节池→中和池→PE过滤器→出水与其他废水混合进一步生化处理。采用化学法析出对苯二甲酸作为碱减量废水预处理技术,然后用生物技术处理综合废水的方法是治理高浓度涤纶仿真丝印染废水的有效方法,是目前治理该类废水的主要途径。

    江苏省泗洪县经济开发区新泽纺织印染有限公司实际应用表明,在原水水质浓度高、波动范围大的情况下,排放水可达到国家规定的水质排放标准。该厂废水采用此法治理投资为5500元/m3废水;占地面积0.61m2/m3废水;电费为0.44元/m3废水;药费为0.9元/m3废水。?采用化学法处理碱减量废水虽然处理效果较好,但仍存在一些问题:

    预处理工艺的最佳pH值在4~6的范围内,而碱减量废水pH值为12~14,降低pH值需耗用一定数量的酸,从而使运行费用提高,这是亟待解决的问题;

    预处理产生的对苯二甲酸白色粉状物在工业上有回收利用价值,但市场销路有待开拓。

    4. 结语

    印染废水是一种水量大、色度高、组分复杂、水质变动范围大的废水。在对印染废水进行处理时,有机物的去除一般以生物法为主,对难于生物降解的印染废水,采用厌氧(水解)-好氧联合处理较为合适,对易于生物降解的印染废水,可采用一段生物处理。色度的去除,一般以物理化学方法为主,对于规模大、处理水平高的工厂,可采用电解、化学絮凝、臭氧氧化等工艺,对于小规模的工厂,可采用炉渣过滤。

    解决废水问题的根本出路在于工艺改革,印染企业应采用清洁生产工艺和技术,严格控制其生产过程中的用水量、排水量和产污量。积极推行ISO14000环境管理体系系列标准,采用现代管理方法,提高环境管理水平。

    预防和治理印染废水的污染是相辅相成的两个方面,如果既采用预防措施,又采用各种方法积极治理,并做到处理后的水循环使用,这不仅能降低水的消耗,而且能有效地减轻印染废水对环境的污染。

    来源: 印染在线

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