3.1.3.1 物理处理技术
物理处理法就是通过机械、物理的作用分离和去除废水中不溶解的悬浮固体及油类污染物的方法,在处理过程中不改变污染物的化学性质。常用技术主要包括水质水量调解法、栅栏法、沉淀法、过滤法和泡沫分离法等。
水质水量调解法的优点是工艺简单、成本较低,但只能达到初级净化作用,常与其他方法结合使用。
栅栏法主要去除印染废水含有的少量棉绒、短纤、非溶解性化学药剂和尘土等漂浮物和悬浮物。
在使用沉淀法的场合,在重力作用下废水中比重大于1的悬浮物下沉,使其从废水中去除。这种方法既可以分离废水中原有的悬浮固体,也可分离在废水处理过程中生成的次生悬浮固体(如化学沉淀物、絮状体以及微生物复合体等),这种方法简单易行,分离效果好,在印染废水处理中得到广泛应用。
废水的过滤处理是使其通过具有孔隙的粒状滤层,如石英砂等,以截留水中微量残留悬浮物如胶体、絮凝物、藻类和细菌等,并使水获得澄清的过程。
泡沫分离法主要用来去除废水中的表面活性剂,当废水中的表面活性剂含量高时,表面活性剂能够形成分子胶团,当压缩空气被鼓入废水中,搅拌破坏了胶团的稳定性,使表面活性剂的疏水端进入气泡中并在气泡和水溶液界面形成水膜层,在气泡浮升过程中,水膜能吸附表面活性剂分子并在水面上形成泡沫层,除去泡沫层就可把表面活性剂从废水中分离出来。
3.1.3.2 化学处理技术
化学处理技术的主要目的是通过调节废水中的酸碱度,去除金属离子和氧化或还原有机化合物等,以净化或分离废水中的胶体物质和溶解性物质。常用的方法包括中和法、混凝法、气浮法、电解法、活性炭吸附法和氧化脱色法等。化学处理法在处理过程中必须投入化学药剂,故运行费较高,常与其他方法如物理处理或生物处理法等结合使用,以降低成本和提高效率。
(1)中和法
中和法的基本原理是使酸性废水中的H+离子与外加的OH-离子或使碱性废水中的OH-离子与外加的H+离子相作用生成水和盐,从而调节废水的酸碱度。在印染废水处理中,中和法作为预处理单元通常仅能调节废水的pH,并不能去除废水中的其他污染物质。中和法又分酸性废水中和法与碱性废水中和法。印染废水多呈碱性,pH一般为9~12,需进行中和处理。
(2)混凝法(www.daowen.com)
混凝剂能使在废水中呈胶体或悬浮状态的染料、表面活性剂和金属离子以及其他化合物发生凝聚形成较大颗粒而沉降,有效地降低废水的色度和COD值。通常而言,混凝技术包括凝聚(coagulation)和絮凝(flocculation)两种基本过程。其中凝聚是指胶体被压缩双电层而脱稳的过程,而絮凝则指胶体脱稳后聚结成大颗粒絮体的过程。凝聚过程可以是瞬时完成,而絮凝需要一定的时间才能完成,通常把能起凝聚和絮凝作用的物质统称为混凝剂。根据混凝剂的化学组成,其可分为无机混凝剂和有机混凝剂。目前应用最广泛的无机型絮凝剂是铁系和铝系金属盐,其中聚合氯化铝和聚合硫酸铝是最为常用的无机高分子絮凝剂,对各种废水都可达到比较好的絮凝效果,且适宜的pH范围较宽。有机高分子混凝剂具有用最少、混凝速度快、受盐类和pH及温度影响小、生成污泥量少且易处理等优点。目前常用的有机高分子混凝剂主要有聚丙烯酰胺和聚二甲基二丙烯基氯化铵等。
(3)气浮法
印染废水中存在大量呈乳浊状的油脂和纤维绒毛杂质,它们经过混凝所生成的絮凝体颗粒小、质量轻、沉淀性能差,难以通过沉淀法分离。此外,生物处理单元排出混合液中生物污泥的沉淀性能也较差,用沉淀法分离往往也不能获得良好的效果。然而印染废水所含上述杂质或生物污泥可直接采用气浮法分离,并且如果预先投加混凝剂进行处理,其分离效果将更为显著。
(4)电解法
利用电解过程中的化学反应能使废水中的杂质转化存在形式而被去除的方法称为废水电解处理法。在应用电解法处理废水中不同的污染物质时,可借助其不同的作用机制。研究表明,应用电解法能够净化含有多种染料的废水,对直接染料、硫化染料和分散染料印染废水,脱色率可达90%及以上,对酸性染料废水的脱色率一般也可超过70%。电解法具有下列特点:反应速度快、脱色率高、产泥量小;可在常温常压操作,管理方便,容易实现自动化;当进水中污染物质浓度发生变化时,可通过调整电压与电流的方法进行控制,保证出水水质稳定;处理时间短,设备占地面积少;需要直流电源,电耗和电极材料消耗量较大,适用于小水量废水处理。
(5)吸附法
吸附法是将活性炭或黏土等多孔物质的粉末或颗粒与废水混合,也可让废水通过其颗粒状物组成的滤床,使其中的污染物质被吸附在多孔物质表面或被过滤除去。目前吸附法已经在印染废水处理中得到广泛应用,特别适合低浓度印染废水以及初步净化废水的深度处理,具有投资小、方法简便易行、成本较低的优点。在吸附法中使用的吸附剂是含有许多微隙的多孔材料,比表面积巨大,通常在0.1~1.0km2/kg的范围内。一般而言,固体都具有一定的吸附能力,但只有具有很高选择性和巨大吸附容量的固体才能作为工业吸附剂。活性炭是迄今为止最优良的脱色吸附剂之一,采用活性炭可以有效去除印染废水中的有机物,如水溶性偶氮染料和表面活性剂类污染物。此外活性炭还对苯酚类化合物和金属离子都有独特的吸附能力,吸附率高,一般应用于浓度较低的染料废水处理或深度处理。利用煤炉渣表面积大和微孔特点能够对印染废水进行吸附脱色处理,以达到废物综合利用的目的。
(6)氧化脱色法
印染废水的重要特征之一就是带有较深的颜色,因此脱色处理也就成为印染废水处理的主要任务,对于减少生态污染和循环利用都具有关键性的意义。尽管生物法或混凝吸附法等处理对于色度的脱除具有一定的效果。但是在一般情况下,生物法的脱色效率较低,仅为40%~50%。混凝法的脱色效率较高,却又因染料品种和混凝剂的不同而存在很大差异,脱色率为50%~90%,采用混凝法处理后的出水仍有一定色泽,对排放和回用都很不利,为此必须进行深度脱色处理。而氧化法的脱色效率高且对染料适用性广而得到普遍应用。根据所使用氧化剂的种类和性状,氧化法可大致分为氯氧化法、臭氧氧化法和Fenton氧化法等。使用臭氧对印染废水的处理目前已有比较成熟的工艺,其氧化处理的主要影响因素包括水温、pH、悬浮物浓度、臭氧投加量、接触时间和光辐射强度等。比较而言,Fenton氧化脱色法处理废水所产生污泥量相对较少,废水的BOD和COD值下降非常显著,甚至几乎可以全部被去除。工业化实践证明,Fenton氧化脱色法目前已成为工业废水深度净化的重要方法之一。
3.1.3.3 生物处理技术
生物处理技术是利用微生物的氧化分解作用去除废水中有机物的方法。根据所使用细菌种类,把生物处理分为好氧生物处理和厌氧生物处理。其中好氧生物处理是指在有氧存在的条件下,借助于好氧菌的作用来净化废水的方法;而厌氧生物处理是指在无氧存在的条件下通过厌氧菌的作用来净化废水的方法。比较而言,好氧处理反应快,所需时间短,有机物分解比较彻底,分解产物无臭味,出水水质较好。而厌氧处理反应缓慢,所需时间长,有机物分解不彻底,分解产物中易产生有臭味的NH3和H2S,但是其优点是不需要氧气,并可获得有价值的甲烷气体。一般而言,有机物浓度较低的废水多采用好氧法处理;而有机物浓度高的废水和污泥多采用厌氧法。生产实践表明,生物处理法具有处理效率高,运转管理费用低的优点。
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