1. 染料廢水處理設計方案
染料品種數以萬計,印染加工過程中約有10%~20%的染料隨廢水排出,每排放1t染料廢水,就會污染20t水體。廢水中的染料能吸收光線,降低水體透明度,造成視覺上的污染。染料廢水是難處理的工業廢水之一,具有色度深、鹼性大、有機污染物含量高和水質變化大的特點。大多數染料為有毒難降解有機物,化學穩定性強,具有致癌、致畸、致突變作用;直接危害人類健康,還嚴重破壞水體、土壤及生態環境,造成難以想像的後果。有效解決染料廢水治理問題是消除印染行業發展瓶頸的關鍵所在。
1 、染料廢水及其污染
染料工業污染中尤以染料廢水的污染問題最為突出。近些年來,我國每年污水排放量達390多億噸,其中工業污水佔51%,而染料廢水又占總工業廢水排放量的35%,而且還以1%的速度在逐年增加。每排放1t染料廢水,就能造成20t水體的污染。各行業中,印染紡織業的COD排放量排在第4位,而且排放比重還在逐年增加。「三河三湖」中,染料廢水對太湖、淮河流域造成的污染狀況尤其嚴重。
染料廢水主要來自於染料及染料中間體的生產企業,由染整過程中排放出的染料、漿料、助劑等組成。隨著印染工業的迅猛發展,染料廢水已成為水體中幾種最主要的污染源之一。目前世界染料年產量約為(8~9)x105t。我國是紡織品生產和加工大國,紡織品出口額已多年來列居世界首位,每年的染料生產量達1.5×105 t,其中大約10%~15%的染料會直接隨廢水排入水體中。
染料廢水色度高、水量大、鹼性大、組成成分復雜,屬於比較難處理的工業廢水之。染料是染料廢水中的主要污染物,帶有各類顯色基團(如-N=N-,-N=O等)和部分極性基團(-SO3Na,-OH,-NH2),成分復雜,大多數是以芳烴和雜環為母體,屬較難降解的有機污染物,也是我國各大水域的重要污染源。
大多數有機染料化學穩定性強,具有三致(致癌、致畸、致突變)作用,是典型有毒難降解有機污染物。此外,廢水中的染料能吸收光線,降低水體的透明度,對水生生物、微生物的生長不利,並且降低了水體的自凈能力,同時導致視覺污染,嚴重破壞水體、土壤及生態環境,直接和間接地危害人類身體健康。
2、 染料廢水的處理方法
對染料行之有效的降解和處理技術是治理染料廢水的重要前提。針對大多數染料化學性質穩定、難以降解的特點,各國科學家都高度重視染料及染料廢水的降解和處理方法的研究。隨著科技進步以及污染治理技術的不斷發展,人類也找到了很多行之有效的處理染料廢水的方法,概括起來不外乎物化法、生物法、物化一生物聯合法。
2.1 物化法
2.1.1 混凝沉降法
混凝沉降法是目前處理染料廢水效果比較穩定、工藝較為成熟的方法。普遍接受的機理有橋聯作用、壓縮雙層、網捕和電中和作用。混凝劑自身特性決定了其沉降性能的好壞,很多環境因素包括溫度、pH和Eh等則可能對沉降功能起促進或抑製作用。近年來,IPF(無機高分子絮凝劑)成為研究混凝絮凝行為和機理的熱點。與普通的混凝劑相比,IPF能形成更多的有效絮凝的形態A13+。混凝法的主要研究方向是開發有效混凝劑,尤其是有機一無機復合混凝劑。
張凱松等人副研製的無機一有機復合混凝劑,對染料廢水的處理效果比聚合氯化鋁(PAC)更為明顯。吳敦虎等人¨列對利用硼泥復合混凝劑處理染料污水的研究結果表明:當劑量為0.3~0.6 g/L,pH值為4.0~11.5時,脫色率達到92%以上,優於PAC。
2.1.2膜分離法
膜分離技術具有工藝簡單、低能耗、不對環境產生污染的優勢。通過自行研製醋酸纖維素(CA)納米濾膜,郭明遠等人指出:CA納濾膜對活性染料廢水的處理和回收染料效果明顯。摻入活性炭填充共混的改性殼聚糖超濾膜,適當交聯後對酸性紅染料廢水的最大脫色截留率達98.8%。馮冰凌等人採用殼聚糖超濾膜處理染料廢水,脫色率超過95%,COD去除率達80%左右。吳開芬u引利用超濾法對靛藍染料的廢水進行處理,可實現染料的高濃度溶液的直接回用,透過液則可作為中性水被再循環利用。Soma等人mo利用氧化鋁微濾膜,對不溶性染料廢水進行過濾時的截留率高達98%。
由於膜污染、濃差極化和過快的更換頻率,加之膜的價格較貴,使得膜分離技術處理染料廢水的成本過高,大大限制了膜分離技術在染料廢水治理行業的應用和推廣。
2.1.3催化氧化法
催化氧化法是通過催化作用加快體系中氧化劑的分解,並使之與水中有機物迅速反應,在較短的時間內致使有機污染物氧化降解。針對採用高級化學氧化法和好氧生物處理法處理分散染料廢水時效果不太理想這一問題,周建等人採用催化氧化法對內電解處理後不能達標的染料廢水進行處理,不僅日處理蒽醌系列分散染料達2500t,還降低了內電解處理後未達標染料廢水的色度和COD值,大大減少了運行費用。ArslanLt引採用Fe2+催化臭氧氧化法對分散染料廢水進行處理,研究結論指出,單獨採用臭氧(應用劑量為2300 mg/L)氧化法時,只在pH=3的條件下有一定的降解效果,脫色率也只有77%,COD的去除率僅為ll%;但採用Fe2+絮凝、臭氧氧化和Fe2+催化臭氧氧化相結合的方法處理時,Fe「使用劑量為0.09~18 mmol/L、染料廢水pH值為3—13的范圍內,脫色率達到了97%,對COD的去除率也提高到54%。
2.1.4 Fenton試劑法
以Fe3+或Fe2+為催化劑,在H202存在時產生的強氧化性,能使許多有機分子氧化,而且反應體系不需要高溫高壓,反應條件不苛刻,反應設備也比較簡單,適用范圍較廣。陳文松等人利用低劑量Fenton氧化一混凝法處理模擬和實際染料廢水的研究結論指出,該方法對處理同時含有親水性和疏水性染料、成分復雜的染料廢水特別適合,而且操作方便、運行成本不高。近年來一些學者把紫外光(uV)、草酸鹽等也引入Fenton法中,使得Fenton法的氧化能力大大提高,處理效果也更加顯著。K.Swaminathan等人心川就光助Fenton體系對偶氮染料活性橙-4進行了脫色研究,其研究結論指出,光助Fenton體系降解能力遠強於一般Fenton體系。
Fenton法的不足之處在於:氧化能力相對較弱,出水因含大量鐵離子而顯色。近年來,鐵離子的固定化技術,成為Fenton氧化法的重要方向。
2.1.5 光氧化法
光氧化法是利用光化學反應降解污染物,包括無催化劑和有催化劑參與2種,前者也稱光化學氧化,後者又稱光催化氧化。光降解通常是指有機物在光的作用下,逐步氧化成低分子中間產物,最終生成CO2、H20和其他一些離子,如PO43-、NO3-、Cl-等。有機物的光降解過程可分為直接光降解和間接光降解。直接光降解是指有機物分子吸收光能後進一步發生化學反應。間接光降解則是周圍環境存在的某些物質吸收光能形成激發態後,再誘導有機污染物產生一系列的氧化降解反應,它在處理環境中難生物降解的有機污染物時更為有效。
2.1.6臭氧氧化法
臭氧的氧化能力極強,除分散染料外,它能夠破壞有機染料的發色或助色基團而具有一定的脫色作用。H.Y.Shu等人對8種偶氮染料在單獨O3,氧化和UV/O3氧化作用下的降解進行了比較,研究結果表明,可能是因為染料廢水色度過深,吸收了大部分紫外光,引入UV後有機染料的降解速度並沒有明顯加快。史惠祥等人口刮利用臭氧降解偶氮染料陽離子紅x-GRL的研究結論中指出,臭氧對染料的脫色以直接氧化為主。
由於臭氧在水中的溶解度較低,如何更有效地提高臭氧在水溶液中的溶解量,已成為研究臭氧氧化技術的熱點和關鍵。此外,臭氧的使用會產生一些副產品,尤其要重視的是羰基化合物中的甲醛、乙醛等醛類,因這類物質具有急性和慢性毒性和一定的致癌、致畸、致突變性,容易導致二次污染,另外,臭氧發生器的成本相對較高,因此單獨使用不夠經濟。
2.1.7 超聲氧化法
隨著超聲化學的研究深入,超聲氧化法被認為是一種清潔且具良好應用前景的方法,成為處理水污染的一項有效技術。超聲波作用下產生的聲空化效應形成的高溫高壓促使空化氣泡內部的水蒸汽與其他氣體發生離解產生自由基,引發超聲化學反應的進行。N.Ince等人對pH和染料分子結構對超聲降解效率的影響研究表明:pH對染料的降解有重要影響,降解程度隨pH的減小而增加;分子質量越小,結構越簡單,且具有偶氮基臨位羥基取代基的染料分子越易被降解。G.Tezcanli—Gtiyer等人剛發現羥基自由基首先進攻染料的發色基團,染料的脫色過程快於芳香環的破壞過程。J.Ge等人研究也指出,引入超聲能有效加快染料的降解,並提高礦化速率。
2.1.8 電化學法
電化學處理技術近年來進展很快,原基礎上增加了氧化、光催化氧化或催化氧化的協同作用,微電解技術的局限性問題得到了較好地解決。周光元等人處理含鹽染料廢水的研究表明,處理過程中余氯的產生對脫色和去除COD起關鍵作用,電解l h後,脫色率可達85%,COD的去除率也達到99.8%。章婷曦等人採用內電解-催化氧化-氧化塘法處理染料廢水時COD的去除率和脫色率都超過95%。祁夢蘭等人採用微電解一催化氧化一飛灰吸附的組合工藝處理活性染料廢水脫色率達99.9%,COD去除率在95%以上。
目前,電化學方法主要應用在去除具有生物毒性的有機污染化合物方面,這種方法最具吸引性的一大特點是能發揮電化學方法所特有的電催化性能,可以有選擇性地將有機污染物降解到某一特定程度。此外,電化學方法與其他處理方法有較好的協同性,可實現聯用,達到理想的處理效果。但是,利用電化學法徹底降解水中的有機污染物設備投入過高,而且需要消耗大量能源。
2.2 生物法
生物處理法是通過生物菌體的絮凝、吸附功能和生物降解作用,對染料進行分離和氧化降解。生物絮凝和生物吸附並不使染料發生化學變化。而生物降解過程則是利用微生物酶等的作用對染料分子進行氧化或還原,破壞染料的發色基團和不飽和鍵,並通過一系列氧化、還原、水解、化合等過程,將染料分子最終降解成為簡單的無機物,或轉化成各種微生物自身需要的營養物或原生質。生物處理法有好氧處理、厭氧處理和厭氧-好氧聯合處理3種。
針對傳統的生物處理法對紡織、染料廢水中的有機染料不能起到有效的處理作用這一實際情況,一些學者近些年來著力研究開發厭氧一好氧聯用技術,並取得了意想不到的效果。一些研究表明,同時應用好氧法和厭氧法,通過實現優勢互補,很多好氧生物法不能氧化降解或降解程度有限的有機染料,通過厭氧法都能實現不同程度的降解。
作為實用的水污染處理技術之一,微生物處理染料廢水的開發和研究已有多年的歷史。微生物脫色降解機理非常復雜多樣,很多降解過程和反應機制還很不清楚,有待不斷探討。
由於對各種有毒有害的、難以降解的、在環境中宿存的異生物質具有低耗、高效、廣譜、適用性強的生物降解作用,以黃孢原毛平革菌為代表的白腐真菌成為治理多種污染物的有效武器,近些年來發展起來的真菌技術被很多學者稱之為創新環境生物技術。可能是由於其在次生代謝階段產生的木質素過氧化酶和錳過氧化酶的作用,許多白腐真菌對染料有廣譜的脫色和降解能力。培養條件對白腐真菌脫色及降解活性有較大的影響。Conneely等人認為,白腐真菌對一些染料廢水,如Rem.azol綠藍G133、酞菁染料、Everzol綠藍和Heli.gon藍等生物吸附作用較強,並通過胞外酶的代謝作用使染料脫色降解。
利用微生物對染料廢水進行處理的發展方向之一是選育和培養高效降解工程菌。微生物對有機染料的脫色、降解,以前多集中在兼性厭氧菌,如芽孢桿菌、假單胞菌和一些光合細菌,近年來逐漸篩選到了不少新品種。一些學者採用假單胞菌屬對多種印染工業廢水進行處理,研究結果表明,食油假單胞菌對其中的甲基橙、B15染料的脫色率都能達到80%以上,並且在高濃度染料環境中,食油假單胞菌表現出很強的耐受性。
20世紀80年代初,固定化微生物技術成為國內外有機工業廢水處理的研究熱點。這種技術是將可降解染料的微生物固定在特定載體的表面,提高微生物降解效率。用於固定化的微生物有單一和混合等多種方式。相關研究指出,混合菌脫色降解作用更好。隨著固定化脫色菌載體技術的發展,脫色降解反應時問也在大大縮短。
生物強化技術是在生物處理體系中投加具有特定功能的微生物來改善原有處理體系的處理性能,用於對難降解有機物的去除。實施生物強化技術的途徑主要有:投加高效降解的微生物;投加遺傳工程菌(GEM);對現有處理體系的營養供給進行優化,通過添加基質或底物類似物質,來刺激微生物的生長或提高其活力。
膜生物反應器也是近些年來發展起來的一種新型污水處理技術。最早應用於發酵工業,20世紀80年代,膜生物反應器技術引起了學術界高度重視。膜技術能截流生物體,減少出水中所含的生物。通過無泡鼓氣、膜生物反應器使氧的利用最大化。近年來,膜生物反應器已成功地應用於處理水道污水、糞便污水和垃圾滲濾液,並開始應用於處理染料廢水。很多學者認為,含酶膜生物反應器將是未來處理染料廢水的重要方向。由於膜製造費用高且易堵塞,膜生物反應器技術在水處理領域全面推廣還受到了一定限制。
盡管生物法得到了很大發展,但隨著染料廢水的可生化度降低,受到微生物對營養物質、pH值、溫度等條件有苛刻要求的限制,在實際應用處理染料廢水時,生物法很難適應染料廢水水質波動大、染料種類多、毒性高的實際狀況。如微生物的高效化及固定化等生物強化技術。許多專家和學者都致力於高效降解菌的篩選和基因工程菌的構建等研究工作,實現利用大自然現有的豐富資源來為人類服務,但是實踐表明,新開發的高效菌應用於染料廢水的處理時,並不一定能夠完全達到預期的強化作用。此外,微生物本身還存在著安全性問題,高效菌與基因工程菌流落到自然環境中,可能對自然環境和生態平衡造成威脅,因而,這些生物方法的應用必須事先經過嚴格的環境安全性檢查和評估。同時,微生物對染料的降解機理以及微生物的代謝機制還需要進一步研究和探討。
2. 國家污水排放標准 最新
工業廢水(instrial wastewater )包括生產廢水、生產污水及冷卻水,是指工業生產過程中產生的廢水和廢液,其中含有隨水流失的工業生產用料、中間產物、副產品以及生產過程中產生的污染物。工業廢水種類繁多,成分復雜。例如電解鹽工業廢水中含有汞,重金屬冶煉工業廢水含鉛、鎘等各種金屬,電鍍工業廢水中含氰化物和鉻等各種重金屬,石油煉制工業廢水中含酚,農葯製造工業廢水中含各種農葯等。由於工業廢水中常含有多種有毒物質,污染環境對人類健康有很大危害,因此要開發綜合利用,化害為利,並根據廢水中污染物成分和濃度,採取相應的凈化措施進行處置後,才可排放。
國家 《污水綜合排放標准》涵蓋了各類工業污水排放指標,概括了《污水綜合排放標准》2020年《污水綜合排放標准》2019年《污水綜合排放標准》2018年等最新排放標准。
第一種是按工業廢水中所含主要污染物的化學性質分類,含無機污染物為主的為無機廢水,含有機污染物為主的為有機廢水。例如電鍍廢水和礦物加工過程的廢水是無機廢水,食品或石油加工過程的廢水是有機廢水,印染行業生產過程中的是混合廢水,不同的行業排除的廢水含有的成分不一樣。
第二種是按工業企業的產品和加工對象分類,如冶金廢水、造紙廢水、煉焦煤氣廢水、金屬酸洗廢水、化學肥料廢水、紡織印染廢水、染料廢水、製革廢水、農葯廢水、電站廢水等。
第三種是按廢水中所含污染物的主要成分分類,如酸性廢水、鹼性廢水、含氰廢水、含鉻廢水、含鎘廢水、含汞廢水、含酚廢水、含醛廢水、含油廢水、含硫廢水、含有機磷廢水和放射性廢水等。
前兩種分類法不涉及廢水中所含污染物的主要成分,也不能表明廢水的危害性。
國內所有工業行業廢水分類如下:
冶金廢水、造紙廢水、焦化廢水、金屬酸洗廢水、化學肥料廢水、印染廢水、紡織廢水、染料廢水、製革廢水、農葯廢水、電站廢水、煤化工廢水、化工廢水、制葯廢水、石化廢水、煉油廠廢水、油田廢水、食品廢水、養殖廢水、屠宰廢水、電鍍廢水、印染廢水、醫葯廢水、機械加工廢水、化纖廢水、煤礦廢水、釀酒廢水、製革廢水、礦山廢水、選礦廢水、海水淡化、循環水處理、鋼鐵廠廢水、木材加工廢水、機加工廢水、電子廢水、半導體廢水、玻璃加工廢水、乳化液廢水、鋁加工廢水、金屬加工廢水、焦化廢水、紡織廢水、玻纖廢水、建材廢水、陶瓷廢水、橡膠廢水、光伏廢水、垃圾滲濾液廢水、餐飲廢水、生活污水、清洗廢水、醫療污水、醫院廢水、船舶廢水、養殖廢水、石油廢水、澱粉廢水、電廠脫硫廢水、中水回用等工廠廢水。
酸性廢水、鹼性廢水、含鹽廢水、高鹽廢水、含氰廢水、含鉻廢水、含鎘廢水、含汞廢水、含酚廢水、含醛廢水、含油廢水、含硫廢水、有機磷廢水、放射性廢水
3. 印染廢水cod排放標準是多少
在紡織染整工業的排放標准中,對於化學需氧量(COD)的直接排放,規定不得超過80毫克/升;而對於間接排放,則不得超過200毫克/升。這一標准旨在控制染整過程中產生的廢水對環境的影響。
化學需氧量(COD)是指在強酸性環境下,用重鉻酸鉀氧化水中有機物時所消耗的氧量,是衡量水體中有機物含量的一個重要指標。在紡織染整工業中,由於染料和助劑的使用,廢水中的有機物含量通常較高,因此嚴格控制COD的排放是必要的。
直接排放是指未經任何處理的廢水直接排入環境,而間接排放則是指經過初步處理後的廢水。對於染整工業而言,直接排放的COD濃度通常更高,因為它包含了未經分解的染料和其他有機物。因此,直接排放的標准被設定得更為嚴格,以確保這些污染物不會大量進入環境。
間接排放的標准相對較寬松,這主要是考慮到廢水經過初步處理後,部分污染物已經被去除。但是,即便如此,仍然需要控制在200毫克/升以內,以防止這些處理後的廢水對環境造成進一步的污染。
為了達到上述標准,染整企業需要採取一系列措施,如改進生產工藝,減少廢水的產生;採用高效的廢水處理技術,如生物處理、化學氧化等;以及對廢水進行定期監測,確保排放符合規定要求。
嚴格控制染整工業的COD排放,不僅有助於保護環境,還可以促進企業的可持續發展。通過減少廢水中的有機物含量,可以降低後續處理的難度和成本,提高水資源的循環利用率,從而實現經濟效益與環境保護的雙贏。
4. 氨氮標准
.2mg/L~15mg/L。
氨氮是指以氨或銨離子形式存在的化合氮,即水中以游離氨(NH3)和銨離子(NH4+)形式存在的氮。可導致水富營養化現象產生,是水體中的主要耗氧污染物,對魚類及某些水生生物有害。