印染行業(yè)廢水深度處理及回用技術(shù)
1 國內(nèi)印染廢水處理及回用現(xiàn)狀
我國對印染廢水回用已有較多的研究,從目前研究及應(yīng)用的情況來看主要有以下特點(diǎn):
(1)回用技術(shù)大多處于試驗(yàn)研究階段,多為小試和中試,實(shí)際工程應(yīng)用較少,且水的回用率較低,一般不超過50%,主要回用于對水質(zhì)要求不高的前道工序,缺乏有利于提高回用水水質(zhì)及回用率的高效技術(shù)的推廣應(yīng)用。
(2)回用處理主要是對印染廢水在達(dá)標(biāo)處理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行處理,達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。處理工藝主要采用混凝、吸附、過濾和氧化等技術(shù),其中對去除鹽度和硬度的關(guān)鍵技術(shù)研究較少。
(3)由于現(xiàn)有技術(shù)水平的限制,印染廢水大量回用對生產(chǎn)及廢水處理系統(tǒng)會帶來一系列問題,包括有機(jī)污染物和無機(jī)鹽的積累。目前對廢水長期回用的水質(zhì)問題及對水處理系統(tǒng)的影響研究不多,特別是無機(jī)鹽的積累問題基本沒有涉及。
2 印染廢水深度處理回用技術(shù)及工藝
印染廢水深度處理主要對常規(guī)二級處理系統(tǒng)出水進(jìn)行處理,去除的污染物主要是色度、COD 和鹽度(電導(dǎo)率)等,使出水水質(zhì)滿足生產(chǎn)工藝要求。印染工藝和產(chǎn)品質(zhì)量要求不同,對回用水的水質(zhì)要求也不同。因此,我國尚沒有統(tǒng)一的印染廢水回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn),水質(zhì)指標(biāo)都必須控制在用水指標(biāo)之內(nèi)。因此,紡織印染業(yè)對回用水水質(zhì)的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于城市生活雜用水的水質(zhì)要求。
2.1 深度處理單元技術(shù)
2.1.1 吸附處理技術(shù)
將廢水通過由吸附劑組成的濾床,污染物質(zhì)被吸附在多孔物質(zhì)表面上或被過濾除去?;钚蕴渴怯∪緩U水深度處理中常用的吸附劑,其微孔多,比表面積可高達(dá)500~600 m2/g,具有很強(qiáng)的吸附脫色性能,特別適合相對分子質(zhì)量小于400 的水溶性染料的脫色吸附。但活性炭對疏水性染料吸附效果較差,其再生也比較復(fù)雜且費(fèi)用昂貴,限制了吸附法在印染廢水深度處理中的應(yīng)用。天然礦物如高嶺土、硅藻土、活性白土以及煤粉等也具有較高的吸附性能,在印染廢水的深度處理中也有使用。
2.1.2 膜分離技術(shù)
膜對不同物質(zhì)具有透過性差異,膜分離技術(shù)就是利用膜的這種特性,在一定的傳質(zhì)推動力下,對混合物進(jìn)行分離的方法。印染廢水深度處理所用的膜分離技術(shù)主要有微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)和反滲透(RO)。MF 和UF 常作為NF 和RO 的預(yù)處理; UF 能分離大分子有機(jī)物、膠體、懸浮固體;NF 能實(shí)現(xiàn)脫鹽與濃縮的同時進(jìn)行;RO 能去除可溶性金屬鹽、有機(jī)物、膠粒等并截留所有離子。
膜分離技術(shù)的優(yōu)勢為: 其不僅能去除水中殘余的有機(jī)物,降低色度,還能脫除無機(jī)鹽類,防止系統(tǒng)中無機(jī)鹽的積累,是印染廢水深度處理中具有前景的一項(xiàng)技術(shù)。然而,膜處理工藝的成本較高,且膜組件易被污染而縮短其使用壽命。只有通過控制并降低膜污染來延長膜壽命,從而降低成本,膜分離技術(shù)在印染廢水深度處理中才會得到更加廣泛的應(yīng)用。
2.1.3 高級氧化深度處理技術(shù)
(1)化學(xué)氧化技術(shù)。在印染廢水深度處理中,O3 和Fenton 試劑是比較常用的氧化劑。O3 具有較強(qiáng)的脫色作用,雖然對COD 的去除效果很小,但是可以改變廢水的B/C,從而提高廢水的可生化性。O3 氧化的主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單緊湊、占地面積小、容易實(shí)現(xiàn)自動化控制;主要缺點(diǎn)是處理成本高,不適合大流量廢水的處理。
Fenton 試劑是由H2O2 和Fe2+復(fù)合而成的氧化劑,在酸性條件下產(chǎn)生的·OH 具有*的氧化作用,特別適合處理成分比較復(fù)雜的染料廢水。Fenton 氧化對COD 和色度具有較強(qiáng)的去除能力,但是鐵離子的存在可能會影響水的顏色,而且反應(yīng)的pH 較低,可能對其他處理工序有影響。
(2)光催化氧化技術(shù)。利用強(qiáng)氧化劑在UV 輻射下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的·OH 來處理廢水,具有低能耗、無二次污染、氧化*等優(yōu)點(diǎn),常用的有 UV/Fenton、UV/O3、UV/H2O2 等。光催化研究較多的還有以光敏化半導(dǎo)體為催化劑,其中TiO2 光催化劑應(yīng)用廣,且處理效果好。TiO2 在光輻射下,其價帶上會產(chǎn)生電子空穴(h+)對,TiO2 表面吸附的有機(jī)物被具有強(qiáng)氧化性的h+活化、氧化而降解。利用活性炭的吸附性能,有助于解決TiO2 的流失、分離和回收問題,提高光催化劑的處理效果。但廢水本身的透光性和光利用率制約著光催化技術(shù)在廢水處理工業(yè)中的應(yīng)用。
(3)電化學(xué)氧化技術(shù)。在外加電場作用下,在特定反應(yīng)器內(nèi),通過一定化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)過程或物理過程,產(chǎn)生大量的自由基,利用自由基的強(qiáng)氧化性對廢水中的污染物進(jìn)行降解的過程。電化學(xué)技術(shù)具有易控制、無污染或少污染、高度靈活等特點(diǎn)。
2.1.4 高效生物處理技術(shù)
印染廢水二級出水污染物可生化性不高,生物降解有一定難度,生物法的重點(diǎn)在于開發(fā)強(qiáng)化生物技術(shù)的新型生物反應(yīng)器,以進(jìn)一步去除COD 和色度。
(1)曝氣生物濾池(BAF)。印染廢水經(jīng)二級生化處理后,水中COD 及BOD 相對較低,曝氣生物濾池填料上生長的貧營養(yǎng)微生物如假單胞菌、芽孢桿菌等,比表面積較大,對廢水中的有機(jī)物有較強(qiáng)的親和力。曝氣生物濾池中生物濃度和有機(jī)負(fù)荷高,處理效果穩(wěn)定,出水水質(zhì)好。濾池中的濾料粒徑越小處理效果越好,但是小粒徑又會使工作周期變短,濾料不易清洗,相應(yīng)的反沖洗水量也會增加。因此選用合適的濾料粒徑是充分發(fā)揮曝氣生物濾池功能的關(guān)鍵。
(2)移動床生物膜反應(yīng)器(MBBR)。MBBR 是一種新型的生物膜反應(yīng)器。微生物在反應(yīng)器內(nèi)的填料上富集,填料懸浮于反應(yīng)器內(nèi)并隨著混合液流動,因此氣、水、填料三者能夠在反應(yīng)器內(nèi)充分接觸,氧的利用率和有機(jī)污染物的傳質(zhì)效率高,且生物膜的活性較高,老化的生物膜易從填料表面脫落。MBBR 還具有不需要反沖洗、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)、出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
印染廢水中有機(jī)污染物品種較多,生物填料上的多菌種體系有較大的降解能力,所以MBBR 作為深度處理工藝對有機(jī)物濃度較低的二級生化處理出水具有很大的優(yōu)勢。未來可以將MBBR 在印染廢水深度處理中的研究和應(yīng)用作為一個發(fā)展方向。
(3)膜生物反應(yīng)器(MBR)。膜生物反應(yīng)器集膜分離與生物降解于一體,可去除廢水中大部分殘余的COD、色度和所有的SS。而后通過NF(RO)工藝進(jìn)一步處理,去除大部分鹽度,出水水質(zhì)一般能達(dá)到回用水要求。MBR 的優(yōu)點(diǎn)在于工藝流程短、占地面積少、出水水質(zhì)穩(wěn)定;缺點(diǎn)和膜分離技術(shù)類似,主要是膜污染導(dǎo)致的膜壽命短、成本高和電耗高。
2.2 印染廢水深度處理回用集成工藝
2.2.1 傳統(tǒng)技術(shù)組合工藝
由于印染廢水水質(zhì)復(fù)雜,廢水回用只靠單一技術(shù)難以實(shí)現(xiàn),因此需要將各種方法有機(jī)結(jié)合起來,采用組合工藝進(jìn)行綜合處理。單一技術(shù)用于深度處理,難以同時解決脫色、降COD 和除鹽等問題,將各種單一技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,能得到較好的處理效果,還能保證充分發(fā)揮各技術(shù)的優(yōu)勢,提高污染物去除率。
2.2.2 膜技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的集成工藝
印染廢水成分復(fù)雜,如選用膜技術(shù)處理印染廢水,必須選擇合適的前處理工藝來阻止廢水中的膠體、有機(jī)質(zhì)、懸浮物等對膜造成污染。膜的污染問題限制了膜技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用,采用O3 氧化等預(yù)處理手段來控制膜污染,從而增加膜的使用壽命,降低處理成本,是未來印染廢水深度處理的一大趨勢。
2.2.3 集成膜處理回用工藝
國外很多研究證明,將不同的膜分離技術(shù)結(jié)合,構(gòu)成集成膜工藝,是印染廢水深度處理的一個重要方向。NF 或RO 作為深度處理方案是可行的,RO 出水可回用于任何印染工序,NF 在脫鹽和去除礦物質(zhì)方面不如 RO,但運(yùn)行成本低于RO。
這些研究都表明了未來廢水深度處理技術(shù)的發(fā)展方向,即充分利用多種工藝技術(shù)集成,提高廢水處理程度,達(dá)到廢水循環(huán)回用是z終目標(biāo)。
3 結(jié)語和展望
印染廢水已經(jīng)對我國水環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅,隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng),印染廢水深度處理和回用越來越受到政府的關(guān)注。針對印染廢水深度處理的單一技術(shù)較多且各具優(yōu)缺點(diǎn),但均難以達(dá)到排放及回用標(biāo)準(zhǔn),要根據(jù)印染廢水水質(zhì)的特點(diǎn),合理選擇和優(yōu)化組合處理工藝。膜分離技術(shù)是印染廢水深度處理的一個重要研究方向。未來研究可以在單元技術(shù)改進(jìn)的基礎(chǔ)上,包括生化、物化處理效果的提高、難降解有機(jī)物處理技術(shù)的改進(jìn)和膜組件污染的控制等,而后形成一套出水滿足回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、回用率高且運(yùn)行高效經(jīng)濟(jì)的印染廢水回用集成技術(shù)。
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