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谈印染废水处理新技术

来源:网络|发布时间:2020-11-17|浏览次数:
谈印染废水处理新技术 摘要:印染废水中含有成分复杂而又种类繁多的染料,具有浓度高、色度深、不易降解等特点。日趋严格的排放标准使得各国研究人员不断深入探索印染废水的新型处理技术。文章对磁分离法、辐射法、等离子体法等新型工艺进行了归纳,概述了印染废水处理技术的研究进展,并对新技术的应用进行了初步展望,可为将来印染废水的处理研究提供一定的参考。

关键词:印染废水;废水处理;新技术

作为全球纺织印染第一大国,我国极大推动着染料需求量的增加。染料的生产和消耗会产生大量废水,相关废水已成为主要的水污染源之一,严重威胁了生态环境。印染废水未经处理或超标排放,会导致自然生态的污染,因此国内外环保界持续关注着印染废水处理技术的研究进展。据测算,每生产1t染料,废水排放量约744m3,生产和使用中约有10%~20%的染料被排放到水体中。2014年我国工业废水排放量为205.3亿t,纺织工业废水排放废水量21.6亿t,占工业废水总量的10.5%,其中大部分为印染废水。当前发展印染行业需要解决的突出问题是有效解决废水处理问题。本文简要介绍了印染废水处理技术,重点对当前染料废水处理新型技术和新工艺手段做了全面的阐述。

1印染废水特点

印染废水的特点有:污染物含量高,水质变化剧烈,处理难度高;浓度高,可生化性低;色度深,碱性和pH值变化大,染料品种繁多而且酸碱度变化很大,给废水脱色处理带来技术上的困难;有机污染物中含有苯、氮、胺等基团组成的有毒物质等。

2印染废水常规处理方法

2.1物理法

2.1.1混凝沉降法混凝沉降是较成熟、效果较稳定的常用废水处理方法之一。通过投加混凝剂使细小的悬浮颗粒聚集成较大的颗粒,再利用沉降作用除去废水中的污染物。混凝法因为具有投资成本低、操作简单易实现、适用面广等优点而得到广泛应用。刘芝玲研究了含磺酸基的水溶性染料废水,并制取了亚氨基絮凝剂PYM与其产生反应,脱色率达97%~99.9%,COD去除率达65%~86%,实验结果证明PYM作为优质絮凝剂对染料废水脱色处理具有不错的表现。2.1.2吸附法吸附法是借助吸附剂表面的多孔结构或是利用极性基团的选择性吸附污染物。吸附法处理低浓度的印染废水具有实现方法简单和投资成本低的优点。活性炭、活化煤、活性硅藻土和煤渣是工业处理频繁使用的吸附剂。Mahmoodi等研究了活性紫5的偶氮类染料废水,将活性炭作为吸附剂,在室温下pH值为2,活性紫5废水浓度为10mg/L的条件下,研究发现经过活性炭吸附处理10min,其脱色率达到98%。

2.2化学法

利用化学反应原理及方法分离或改变污染物性质来实现无害化处理废水的一种方法。张华春等用焚烧法经济地处理高COD和高热值的偶氮染料废水,证明物化或物化-生化法能消除高浓度的印染废水。

2.3生物法

生物法是染料废水处理和行业污水治理的常规手段之一,采用生物处理法可有效解决废水可生化性低的难题。生物法主要分为好氧和厌氧2种方法。2.3.1好氧生物处理法好氧生物处理是好氧微生物在有游离氧的条件下,对有机物进行降解和稳定处理的方法。好氧生物处理法去除染料废水的BOD有较明显效果,去除率约为80%左右。生物膜法是利用填料表面生长的微生物集聚附着形成的生物膜来净化染料废水的方法。郭冀峰等研究了偶氮染料废水使用物化-生物膜联合法处理实验,结果脱色率达到95%,COD去除率达到97%。2.3.2厌氧生物处理法厌氧生物法在处理不同浓度的有机废水时均可适用。康晓鹃等对酸性大红GR染料废水做了研究,使用厌氧折流板反应装置,在35℃条件下利用活性污泥法处理染料废水6d后,染料脱色率和COD去除率分别达到了98.9%和92.5%。印染废水的传统处理方法是把有机物从液相转变成固相或气相,虽然设备操作简单,工艺成熟,但是无法有效去除色度深、难降解、有毒性的有机物。随着国内外新兴技术的研究日益广泛,研究者们开始热衷于寻找废水中有用物质再利用技术。

3印染废水处理的新技术

目前染料废水处理更高效和更环保的一系列新型技术越来越引起人们的关注,国内外已经在新技术领域取得了长足进步。

3.1磁分离法

磁分离技术是对不同磁性的物质在磁场作用力下做物理分离的一种方法,通过对废水中微量粒子磁化后再分离达到去除染料的效果。国外高梯度磁分离法已步入实用阶段,目前的研究热点是超导高梯度磁分离技术。大阪大学的Fang等研究了2种含硫酸盐的铁磁粉末,分别对甲基橙、苋菜红、直接红80、甲基蓝、结晶紫和Ci-bacron亮黄等6种染料的废水进行处理,采用超导高梯度磁分离装置,能高效地去除这几种染料。

3.2辐射法

电离辐射、紫外辐射等辐射处理法在染料废水治理方面有进一步发展。国外研究者采用γ射线辐射法处理阳离子染料废水,脱色率得到了有效提升。Solman等研究了活性染料脱色处理和降解过程,采用β射线辐射法作为手段,结果表明活性蓝5和活性黑5两种染料的脱色和降解效果均比较理想。

3.3超声波法

超声波是高于20kHz频率的声波,水分子在超声波辐射的高能量下裂解生成H2O2及•H、•OH自由基,并与废水中的小分子化合物反应而实现净化效果,是一种简便有效的新型处理技术。刘静以超声电化学技术为手段,降解处理活性紫染料废水,发现了超声波能够提高活性紫染料的脱色效率,在槽电压5V、浓度370mg/L、pH值为2的实验条件下处理60min,其脱色率达96.6%。

3.4湿式氧化法

湿式氧化法是备受关注的高级氧化技术之一。在反应温度为125~320℃、压力为0.5~200MPa的条件下,有机污染物在氧气的氧化分解作用下为分解成水和二氧化碳等无机物或小分子物质。该方法具有速度快、效率高、反应彻底、提高可生化性等特点。周书天等采用湿式氧化法处理高浓度偶氮染料甲基橙的废水,废水COD去除率为85%,脱色率达到99%。

3.5臭氧氧化法

臭氧氧化法是利用臭氧在不同的催化剂下产生•OH自由基的一种高级氧化技术,具有效能强、杀菌除臭、脱色去污效果明显等优点,处理后臭氧易分解且不会造成污染,符合绿色环保的理念。赵莎等发现在40~50℃时臭氧氧化优尼素红B-B模拟染料废水的脱色率最高,达到99.5%。

3.6Fenton氧化法

Fenton氧化法是铁盐为催化剂,利用H2O2的氧化作用降解染料有机污染物,该技术成本费用低,设备操作简单,反应速度快。Chateau等构建超声/异相Fenton体系降解活性蓝69废水,在超声体系、异相Fenton体系、超声/异相Fenton体系中废水的降解率分别为100%、68%和4%。

3.7超临界水氧化法

超临界水氧化技术具有应用广、降解彻底、无污染、易分离等优点,是一种新型、高效的废水和废物的绿色处理技术。超临界状态下(374.3℃,临界压力22.05MPa)利用氧化剂和有机污染物均相发生氧化反应而达到去除目的。颜婉茹等研究了采用超临界水氧化处理雅格素藏青-R废水,COD去除率达98.06%。

3.8光催化氧化法

光催化氧化法是一种环境友好的新型催化技术,它具有氧化能力强、反应条件温和、应用范围广的特点。二氧化钛、过氧化氢、草酸铁等催化剂是光催化氧化法常用的无机试剂。许佩瑶等对直接冻黄G染料进行光催化降解实验,采用纳米TiO2为催化剂,紫外灯为光源,光照6h处理后的色度去除率98.5%,COD的去除率为80%。

3.9菌类降解法

菌类降解技术是创新型生物技术。菌类对染料脱色机理主要通过分泌胞外特殊降解酶系,将各种合成染料彻底降解为二氧化碳和水来实现染料脱色的效果。因为菌类降解技术对有害、难降解物质具有高效安全的特点,使其具有很好的应用前景。贾丹等通过3种方法固定化白腐真菌处理染色废水,得出细菌纤维素静态吸附法固定化的白腐真菌对甲基橙、刚果红、次甲基蓝和孔雀石绿废水的处理效果最好,对单一染色废水的去除率均达到98%以上,对混合染料废水的色度去除率也达92%以上,且有生物可降解、固定化操作简单等特点,适合于工业化生产。

3.10膜分离法

膜分离技术是目前蓬勃发展的新型技术,印染废水中的溶质或溶剂通过特殊的半透膜而渗透出来,再过滤后达到水体净化的目的。其技术主要分为微滤、超滤、纳滤、反渗透和电渗析,前4种技术均是利用压力差实现膜分离,而电渗析是利用电场作用实现膜分离。杨泽志等将陶瓷动态膜微滤技术用于处理二沉池出水的印染废水,采用陶瓷动态微滤膜制备、废水混凝处理膜过滤和活性炭处理等多重工艺进行试验,结果表明出水色度和浊度均为0,COD去除率为85%,实现了印染生产废水的再利用。

3.11低温等离子体法

低温等离子体法是综合净化污水的新技术,该技术的特点是能耗比低、效率高、净化效果明显。研究发现,等离子源在湿润的空气中以放电方式生成•OH和NO•自由基,利用自由基的强氧化性破坏分子结构达到染料脱色和降解处理。Hao等采用低温等离子体添加TiO2光催化剂对4-氯苯酚废水进行降解,结果表明废水脱色率和有机物降解率得到了明显提高。与传统处理技术相比,染料废水处理新技术具有效率高、应用广、反应快和污染小等特点。新型处理技术在印染废水深层次治理中将会有更大的发展潜力。我国积极开展新处理技术的研究与应用,不仅对解决印染废水处理效果不佳和出水水质不达标的问题具有现实意义,还对发展高新技术用于环境保护具有更深远的意义。

4结语

传统的印染生产会不可避免地产生大量染料废水。国内外的研究主要关注废水资源再利用技术,热衷于研究污染物再利用的新型技术来替代当前技术。印染废水的新型处理技术是目前众多研究学者关注的问题。除了对氧化、吸附、降解等单一技术的研究以外,研究人员还引入了电、磁、光、热等进一步处理难降解物质,拓宽了理论和技术范围。新兴的治污技术对印染废水的处理效果明显,将成为未来的发展主流。开发完善的印染工艺和深入研究高效的印染废水处理新技术,对治理水污染和保护水环境具有非常重要的意义。

作者:陈晓燕 何秉宇 张雯

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