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印染废水处理技术

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  摘   要:印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点,属于难处理的工业废水之一。根据印染废水的特点,针对近几年出现的染料废水处理技术进行了归纳总结。
  关键词:印染废水;特点;处理技术
  在经济的发展过程中,人们的生活水平在不断提高,环保意识也在不断增强。纺织印染工业的发展,使印染废水对环境的影响日益加剧,平均每印染加工1 t纺织品,就需要耗水100~200 t,其中80%~90%成为废水排出。因此,对印染废水的处理就显得尤为重要。
  1    印染废水的特点
  印染加工需要4个基本工序,预处理阶段(包括烧毛、退浆、煮炼等)、染色工序、印花工序、整理工序。以上4道工序都需要排出廢水,包括退浆废水、煮炼废水、漂白废水、丝光废水和皂洗废水等,印染废水就是以上各类废水的混合废水。
  因此,印染废水具有数量庞大、成分复杂、变化无常、色度深、有机污染物含量高、毒性大难降解、染料抗光解、抗氧化性强等特点。且印染废水含有多种具有生物毒性或导致“三致”(致癌、致畸、致突变)性能的有机物,对环境的危害非常大。
  2    印染废水常用的处理技术
  印染废水常用的处理方法包括物理法、化学法、生物法以及联合处理技术。
  2.1  物理法
  印染废水的物理处理法包括吸附法、混凝沉淀法、气体浮选法等。
  吸附法是应用较多的物理处理方法,是利用多孔性的固体吸附剂将水样中的一种或数种组分吸附于表面,再用适宜溶剂、加热或吹气等方法将预测组分解吸,达到分离和富集的目的。
  Taye S.Kazeem等[1]利用铝(Al)改性活性炭(AC)制备出简便有效的吸附剂。通过使用不同质量分数(1%,2%,5%和10%)的Al,制得不同比例的掺杂活性炭AC-Al,并研究复合材料对废水中亚甲蓝的吸附效果。结果表明,掺杂2%Al的AC-Al吸附剂性能最佳,最大吸附容量为181.82 mg/g。
  混凝沉淀法是工业用水和生活污水处理中最基本也是极为重要的处理过程,通过向水中投加一些药剂(通常称为混凝剂及助凝剂),使水中难以沉淀的颗粒能互相聚合而形成胶体,然后与水体中的杂质结合形成更大的絮凝体。絮凝体具有强大吸附力,不仅能吸附悬浮物,还能吸附部分细菌和溶解性物质。絮凝体通过吸附,体积增大而下沉。混凝沉淀法具有出水水质好、工艺运行稳定可靠、经济实用、操作简便等优点。
  田磊等[2]将阴离子型聚丙烯酰胺(PAM)作为助凝剂,氯化铁作为混凝剂,利用混凝的方法处理煤气化灰水结垢离子,Ca2+,Mg2+,SiO2+。结果表明,在偏碱性环境中,有利于去除SiO2+,经过混凝处理,结垢离子的残余质量浓度在0.1 mg/L以下,去除效果很好。
  巫炜宁等[3]对玻璃纤维薄毡生产废水采用混凝沉淀工艺进行处理,结果表明,在pH为10左右时,废水浊度的去除率达到97%,COD的去除率达到90%以上,拥有较好的去除效果。
  管锡珺等[4]对锂电池的盖板冲洗废水采用芬顿-混凝沉淀法处理,结果表明,在硫酸铁投加量为4.0 g/L,过氧化氢投加量为12.5 mL/L,反应时间1 h,pH等于2.5的条件下,化学需氧量COD去除率可达91.81%。当PAC投加量为80 mg/L,COD去除率可达93.90%。
  2.2  化学处理法
  化学处理法是通过利用废水中的污染物质与化学反应剂,通过化学反应(如氧化)的作用来去除、分离各种污染物分子。目前,我们通常使用的化学处理法有光催化处理法、电解法等。
  光催化处理法[5]是近几十年出现的水处理技术,是指在光的作用下,材料吸收了特定波长的电磁辐射后,受激产生电子激发活跃状态,诱导发生化学反应,将大分子有机污染物逐步氧化成为低分子中间产物,最终生成CO2,H2O等,避免了二次污染,简单高效。
  Sayed M等[6]利用水热法合成颗粒直径尺寸为200~250 nm的ZnO纳米球,并将氧化锌纳米球作为纳米催化剂,光催化降解甲基橙染料。结果表明,甲基橙降解率很好,ZnO纳米球在多种光催化过程中的再利用率很高。
  Krit等[7]通过溶胶-凝胶技术合成二氧化钛(TiO2)光催化剂,并通过刮刀技术涂覆在不同的基材(即透明玻璃,釉面瓷砖和不锈钢)上,将涂覆的基材用于亚甲基蓝染料废水脱色。结果表明,在UVC照射下,TiO2涂层玻璃的脱色率最高(93.03±0.66)%。同时,发现颜色去除率随pH降低而降低。
  王光友等[8]将镍负载在MOFs上,合成Ni-MOFs,并在不同条件下测试其对亚甲基蓝印染废水的光催化降解效率。结果表明,当投加量为50 mg,pH=12,初始质量浓度为15 mg/L时,降解率达到96.89%。
  电解法处理废水主要是应用电解的基本原理,使废水中有害物质在外电场的作用下,阳极失去电子发生氧化反应,阴极获得电子发生还原反应,进而将污染物质转化成为无害物质以实现废水净化的方法。电解法的操作简单,管理方便,在污水处理领域达到了广泛关注。
  Chi[9]以木质素为稳定剂合成了膨润土-木质素纳米零价铁。将膨润土-木质素纳米零价铁作为粒子电极、涂覆钌/铱的钛板作为三维电极系统来处理纸浆和造纸二次废水。结果表明,有机溶剂木质素能有效防止纳米零价铁颗粒的聚集。在膨润土-木质素纳米零价铁的用量为2.0 g/L的最佳条件下,COD去除率和脱色率分别达到87.6%和93.1%。
  Zhi等[10]在恒定的50 mA/cm2的电流下,采用电沉积法,处理45 min,将0.1 mol/L HNO3,0.5 mol/L Pb(NO3)2,0.05 mol/L Ce(NO3)3和0.02 mol/L NaF电沉积在Ce/TiO2/NiO电极上,形成新型电极,并用来处理苯酚和TOC。结果表明,在最佳条件下,苯酚和TOC的去除率分别达到100.0%和98.1%。合成的新型电极是一种很有前途的新型降解有机污染物的材料。   2.3  生物处理法
  生物处理法,就是利用微生物新陈代谢功能,降解污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物,并将其转化为无害的物质,使得废水得以净化。根据使用微生物的种类,生物处理法通常可分为好氧法、厌氧法和生物酶法等。在城镇污水的二级处理工艺中,活性污泥法的日处理能力在20万m3以上,是最佳方法。其他较为常用的二级处理工艺近年来还有氧化沟法、SBR法、AB法等。该方法的处理比较环保,符合我国“绿色环保”的生态理念,二次污染物少,且重复率好。主要适用于油田生产污水、城市污水、农村生活污水等有机物含量比较丰富的环境中。
  3    结语
  印染废水产生量大、水质复杂、处理难度大,在实际操作中需要根据印染废水水质情况,综合考虑各种处理技术的优缺点,选择合适的处理工艺或者优化组合进行处理,减少印染废水对环境的影响。
  [参考文献]
  [1]TAYE S K,SAHEED A L,SAHEED A G,et al. Wound callose synthesis in response to Russian wheat aphid and Bird cherry-oat aphid feeding on barley CV clipper[J].Journal of Cleaner Production,2018,205(20):303-312.
  [2]田   磊,武思拓,马红鹏.化学混凝去除煤气化灰水结垢离子研究[J].工业水处理 2019,39(1):65-68.
  [3]巫煒宁,李雯香,王   洁.混凝沉淀法预处理玻璃纤维薄毡生产废水的试验研究[J]. 绿色科技,2018,13(24):63-64.
  [4]管锡珺,仇模凯,夏丽佳,等.Fenton—混凝沉淀法预处理锂电池加工高浓度废水[J].工业水处理,2018,38(12):76-80.
  [5]IMRAN,ALIGI BEOMHAN,JONG OHKIM.Reusability and photocatalytic activity of bismuth-TiO2 nanocomposites for industrial wastewater treatment[J].Environmental Research,2019,170(23):222-229.
  [6]SAYED M,SALEH.ZnO nanospheres based simple hydrothermal route for photocatalytic degradation of azo dye[J].Spectrochimica Acta Part A:Molecular and Biomolecular Spectroscopy,2019,211(15):141-147.
  [7]KRITSIRIRERKRATANA,PATIYAKEMACHEEVAKUL,SURAWUTCHUANGCHOTE. Color removal from wastewater by photocatalytic process using titanium dioxide-coated glass,ceramic tile,and stainless steel sheets[J]. Journal of Cleaner Production,2019,215(1):123-130.
  [8]王光友,韩颖慧,许佩瑶,等.印染废水亚甲基蓝的MOFs光催化降解[J].纺织科学与工程学报,2018,35(4):86-89.
  [9]ZEXU CHI,ZHEN WANG,YU LIUA,et al. Preparation of organosolv lignin-stabilized nano zero-valent iron and its application as granular electrode in the tertiary treatment of pulp and paper wastewater[J]. Chemical Engineering Journal,2018(331):317-325.
  [10]ZHICHENG W,MAI X,FENGWU W,et al. Preparation and characterization of a novel Ce doped PbO2 electrode based on  NiO modified Ti/TiO2NTs substrate for the electrocatalytic degradation of phenol wastewater[J].Electrochimica Acta,2017(247):535-547.
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