理论教育 印染废水处理技术及废物循环利用

印染废水处理技术及废物循环利用

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:另外还可用酸洗或氧化后的废水处理含碱剂的废水,控制废水的pH,缓解环境的进一步恶化。染色漂洗水经过混凝脱色或专门的印染废水光催化回用设备处理后,可回用于染色后的漂洗,洗水回用可以降低废水排放总量。

印染废水处理技术及废物循环利用

1.纺织品前处理废水及废物的回收利用

(1)浆料的膜浓缩技术。乙烯醇和聚丙烯酸类浆料不易生物降解,有一定的危害性。用化学混凝方法和超滤技术回收合成浆料,可反复利用,降低污染负荷。美国Gaston County公司成功开发采用超滤法回收退浆废水中聚乙烯醇的技术,已在德国、瑞士和墨西哥等投入使用,国内也有少数应用。

用膜分离法浓缩回用退浆废水中的浆料,经过膜分离脱水再进行浓缩,可直接返回纺织厂使用,这样不仅减轻了印染污染源,更可产生一定的经济效益,实现浆料物流的闭合性,达到无废生产的最终要求。

据美国杜邦公司提供的信息,使用持续曝气方法可以去除退浆废水中70%~95%的PVA,如果使用对PVA可以接受的微生物,则可以提高对PVA的去除速度。

(2)碱回收。丝光淡碱回收技术是通过蒸发回收丝光洗水中的碱,再将碱回用于丝光和精练等工序,这样可以将废水中的碱度降低60%~70%,节约了原料,降低了废水的pH,减少了废水的排放量和污染。丝光废碱液,采用双效蒸发器回收。

涤纶仿真丝碱减量废碱液的回用,是将废液通过适当冷却,采用专用的加压过滤设备,使碱液保留在净化液中,经过补碱重新回用于生产。有研究涤纶仿真丝废水治理采用“加酸沉淀+好氧生化”工艺,首先加酸沉淀出难生化降解的大分子物质,可以去除大部分有机物,同时提高污水的可生化性,再经好氧生化,能充分分解剩余的有机物,达到规定排放标准。

(3)漂洗水的回用。漂洗水一般污染较轻,经过处理后能达到回用的要求。如将漂白和丝光洗水回用于精练,精练的洗水可再用于退浆。美国Clemson大学研究出回收漂白漂洗水用于连续煮练的工艺,该技术的使用可大大减少新鲜水消耗量,达到节约用水的目的。

(4)洗毛废水。首先回收洗毛工艺产生的油脂,再将回收羊毛脂后的洗毛废水采用预处理、厌氧生物处理、好氧生物处理和化学投药法相结合的治理技术路线。或在厌氧生物处理后,与其他浓度较低的废水混合,再进行好氧生物处理和化学投药处理相结合的治理技术路线。

(5)麻脱胶废水。麻纺脱胶宜采用生物酶脱胶方法,脱胶废水可以采用厌氧生物处理法、好氧生物处理法和物理化学方法相结合的治理技术路线。

湖北省重点攻关项目“麻绒纤维清洁生产工艺与设备”,结合苎麻生产工艺,将生产过程与污水处理有机结合,重点解决脱胶工艺中的污水处理问题,力求达到生产与污水处理一体化,同时节约生产成本,降低能耗。

(6)练漂碱性废水的利用。精练工序产生的废水pH高,若直接排放到污水处理站对设施会造成一定的冲击,若用酸中和会提高费用,而锅炉烟道气脱酸需大量碱性水,煮练废水用于烟道气脱酸效果不错,又使废水得到中和,大大降低了水、气的处理成本。

2.印染工艺废水处理及废物的回收利用

废水中的有害物,含硝基和氨基的染料化合物及铜、铬、锌、砷等重金属离子具有较大的生物毒性。废水中的有害物还包括可吸收的有机卤素化合物,对一些活性染料来说有机卤素含量还是较高的,应该引起重视和加强净化,或者选用不含活性卤素基团的染料,例如乙烯砜活性基,由于有机氟不属可吸收有机卤素化合物,所以氟代杂环活性染料不受限制。

(1)回收染化料。据统计,世界范围每年约生产45万吨各类染料,其中约有4.1万吨是在应用时废弃的,这些染料大多被排放掉,其中活性染料利用率最低。因此国内外对废水中的染料回收利用非常重视。染料回收利用最有可能的是还原染料,例如靛蓝,对于靛蓝染料的回收,目前较成熟的技术是采用超滤或反渗透等膜分离方法,可将靛蓝染色后的洗水加以浓缩至回用浓度。此外,用沉淀过滤法回收士林染料及硫化染料,使用超滤法回收还原和分散染料,不仅可降低污染负荷,而且可减少原材料消耗。

有采用混凝气浮—内电解—接触氧化组合工艺处理高浓度的硫化染料染色废水,集混凝、电化、吸附、氧化还原作用于一体,对硫化物、浆料、染料等去除效果显著,出水即能达到排放标准,该工艺可实现染色废水的综合利用,具有一定的推广应用价值。

由于设备和成本的因素,以及回收的复杂性,各生产单位对染液,烧碱残液和漂白废水很少回收利用,一般采取直接排放的方法。但是,从保护生态环境的角度出发,应该进行综合治理。例如,把重度污染和轻度污染的水分开,将低污染的水用来处理重污染的水,以减少污染程度。也可以将部分前处理后低浓度的漂洗水处理染色后有色的印染污水,降低污染色泽度。另外还可用酸洗或氧化后的废水处理含碱剂的废水,控制废水的pH,缓解环境的进一步恶化。

(2)印染废水治理。

①棉机织、毛粗纺、化纤仿真丝绸等印染产品加工过程中产生的废水,宜采用厌氧水解酸化、常规活性污泥法或生物接触氧化法等生物处理方法和化学投药(混凝沉淀、混凝气浮)、光化学氧化法或生物炭法等生物与化学处理方法相结合的治理技术路线。

②棉纺针织、毛精纺、绒线、真丝绸等印染产品加工过程中产生的废水,宜采用常规活性污泥法或生物接触氧化法等生物处理方法和化学投药(混凝沉淀、混凝气浮)、光化学氧化法或生物炭法等生物与化学处理相结合的治理技术路线。也可根据实际情况选择①中所列的治理技术路线。

(3)用活性炭吸附法回收重金属。采用活性炭吸附法回收重金属。在印花辊筒雕刻车间,铬消耗量大,废水中铬含量高。用活性炭吸附回收铬和印花废水中的重金属,能有效地减少铬等重金属对环境的污染。(www.daowen.com)

(4)水的回用。染色漂洗水经过混凝脱色或专门的印染废水光催化回用设备处理后,可回用于染色后的漂洗,洗水回用可以降低废水排放总量。

(5)印花糊料的回收再利用也有人研究,再用作印花是不现实的,但可作吸附材料其他用途,以减轻印花污水的公害。

3.复合法处理印染废水

在生产工艺过程或部分生产单元,选用吸附、过滤或化学治理等深度处理技术,提高废水再利用率,实现废水资源化。为提高效率,制备有效的膜吸附过滤、降解有害物的研究将进入发展的新阶段。

有研究报道印染废水在光催化后进行生化处理,比仅进行生化处理能达到更好的效果。将H2O2与Fe2+结合形成Fenton试剂,可以通过Fenton反应直接产生羟基自由基,有效氧化许多种类的有机物。Fenton反应后废水虽然还达不到排放要求,但反应已把那些难生物降解的有机物氧化分解为可生物降解的物质,通过后续的生化处理可达到排放要求。近年来人们把紫外光(UV)、O2引入Fenton反应,进一步增强了Fenton试剂的氧化能力,同时节约了H2O2的用量,降低了处理成本,提高了后续的生化处理的效率。

国家“863”重大科技专项“新型高效物化组合技术与设备”“基于无极紫外光源的光催化氧化水处理技术”等,结合光化学、微波化学、等离子体化学、自动化控制等多领域的最新研究成果,采取多学科交叉,利用高新技术改造传统产业,力求高效处理印染废水,达到直接回用的目的。

4.印染废水脱色技术成果与应用

(1)生物工程技术在印染废水脱色中的应用。广东省微生物研究所承担的“印染废水中染料脱色及苯胺类污染物生物降解研究”项目,研究人员率先采用基因工程降解菌进行印染废水处理的研究,设计了厌氧—好氧生物处理相结合的新型厌氧折流板反应器(ABR)和序批式好氧活性污泥曝气反应器(SBR)组合的新工艺,构建了实验室规模的处理系统,开展了高效脱色菌、苯胺降解菌、基因工程菌的选育及应用,并对活性污泥微生物的群落结构、数量及分布、印染废水生物处理中脱色和降解效率等关键因素进行研究。

科研人员从自然生态和现有废水处理系统的微生物中分离到具有染料脱色和苯胺降解功能的微生物500余株,发现了国际上尚未报道的具有广谱脱色能力的“希瓦氏菌株”及其质粒和偶氮染料氧化还原酶基因,利用苯环裂解的加氧酶基因构建了芳香族化合物降解工程菌,在ABR-SBR与高效脱色菌进行联合应用,投加的菌株可以保持长期稳定,基因工程菌株能强化脱色菌的脱色效率,并提高苯胺降解效率,为微生物高技术在废水处理中的应用奠定了良好的基础,也为有效控制处理系统正常运行、提高印染废水处理效率提供了理论依据。

ABR-SBR厌氧—好氧生物处理工艺,在各个反应室中驯化培养处于环境条件相适应的微生物菌群,充分发挥厌氧脱色和降解作用。使印染废水的染料脱色、苯胺等芳香族化合物的生物降解和氨氮的去除分别在ABR-SBR厌氧—好氧处理过程中先后有序发生,从而使印染废水处理效果和运行的稳定性得以提高,整体处理效果好,处理系统出水的色度、COD、苯胺等各项指标达到国家综合污水排放一级标准。

(2)光催化氧化脱色技术。武汉科技大学研制的“印染废水光化学脱色技术及设备”,采用紫外光催化氧化技术,可在5min内,对分散、活性、酸性、阳离子、直接、冰染染料等进行脱色,处理后的染色废水可直接用于后续的水洗,可减少染色废水的2/3,且不需另外加热。该技术不仅能节约能源,还大大降低了废水排放量和色度。

他们在“应用物化组合新技术系统处理印染废水”时,COD去除率大于90%,TOC(总有机碳)去除率大于80%,色度去除率大于95%,SS(悬浮性固体)去除率大于97%,处理后的废水出水可直接回用于水洗工序。在高效物化组合技术研究中,综合利用微波激发等离子体协同氧化技术、凝聚共沉淀集成技术,以微波诱导作用及吸附长效催化剂为核心,针对复杂的印染废水水质,形成分级处理的协同工艺。

据检测,平洗机逆流漂洗废水的温度高达85℃以上,蕴含可观的热能价值,每处理回收1 t这种水,企业可节约的费用及实现的效益超过10元,远低于处理废水的成本。经测算,一台平洗机一天的热水回用价值达2000余元,如果全国10万台平洗机和溢流染色机排放的废水都用此技术治理,一年节约水费及燃料费用可达60亿元。

目前,我国水资源利用相对粗放,用水效率不高,浪费严重。特别是在工业领域,工业用水重复率不足60%,比发达国家低了15%~25%,工业用水中海水及苦咸水利用量仅相当于日本的21.3%,美国的12.8%。全国每年排放的大量高温印染废水,既污染了环境,又流失了巨大的热能。

(3)煤渣、粉煤灰的脱色。印染废水的脱色一直困扰着企业,为达到脱色目的,有的用活性炭吸附,有的用次氯酸氧化,但活性炭再生困难,次氯酸氧化产生氯氨等问题。而印染企业大量的煤渣,粉煤灰有较高的吸附作用,可用于废水脱色悬浮物的过滤。色度去除率在一般在60%~70%,个别在90%以上,COD和悬浮物也是有所下降,故将色度较高的水经煤渣,粉煤灰脱色,可降低处理成本。

5.新型膜分离技术在水处理中的应用

基于新型分离技术——膜技术在污水处理方面的应用研究,膜技术及与其他技术集成形成一种全新的水处理技术,天津工业大学已完成这一技术的研究,并正在进行中空纤维膜生物反应器污水处理系列装置研究;膜技术在饮用水净化和废水处理中的应用;膜生物反应器集成技术应用研究等,如膜生物反应器(MBR)、连续微滤技术(CMF)、双膜法深度污水净化技术等,这些技术可针对不同水污染状况、用水水质要求将污水处理后回用,实现污水的资源化。

膜生物反应器(MBR)是传统活性污泥法与新兴的膜分离技术相结合的产物,它利用膜分离单元代替了传统工艺中的二沉池,不仅可大大减小占地面积,还显著提高了固液分离的效率,使出水水质得到明显改善。用于水处理领域的气流振荡内外双洗连续膜过滤技术(CMF)、膜生物反应器(MBR)、双向流(TWF)等三项技术已成为我国膜核心竞争技术,正迅速在国内外得到推广。

从印染各工序着手实行清洁生产,减少污水末端治理负荷,并在废水处理过程中开发出经济有效的清洁生产技术,以纺织品的消费安全性和降低纺织化学品的环境污染,以环保和节水为目的,对低污染型染料和整理剂的染色整理一浴法等新工艺新技术进行研究。同时,关注全球环境保护新技术的趋势,注重纺织化学工程与环境工程领域的交叉,应用环境化学的原理和方法分析,评价纺织工程中存在的环境污染现象,使之得到有效的防治。另外,借助纺织化学技术优势解决环境化学中污染物释放、迁移和控制与净化问题,最大限度地避免产生二次污染,实现废水资源化,将是今后废水处理的一个发展方向。

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