⑴ 染料廢水處理方法的研究進展
紡織染料工業近年來快速發展,目前我國各種染料產量已達90萬T,染料廢水已成為環境重點污染源之一。染料行業品種繁多,工藝復雜。其廢水中含有大量的有機物和鹽份,具有CODCR高,色澤深,酸鹼性強等特點,一直是廢水處理中的難題。本文主要介紹了染纖困料廢水處理技術中的物理法、化學法、電化學法、生化法,以及這些技術的特點原理及其近年來研究進展和應用。
1物理法
1.1吸附法
吸附法是利用多孔性固體(如活性炭、吸附樹脂等)與染料廢水接觸,利用吸附劑表面活性,將染料廢水中的有機物和金屬離子吸附並濃集於其表面,達到凈化水的目的。
活性炭具有較強的吸附能力,對陽離子染料,直接染料,酸性染料、活性染料等水溶性染料具有較好的吸附功能,但活性炭價格昂貴,不易再生。由殼聚糖與活性炭及纖維素混合製成的染料吸附劑對活性染料和酸慧豎李性染料有優異的吸附能力,其吸附容量分別為264和421MG/G(椰子活性炭吸附容量少於80MG/G)。該吸附劑在水中具有優良的分散性,可採用簡單而廉價的接觸過濾法處理。
大孔吸附樹脂是內部呈交聯網路結構的高分子珠狀體,具有優良的孔結構和很高的比表面積。吸附樹脂可用於去除難以生物處理的芳香族磺酸鹽,萘酚類物質。它易再生,且物理化學穩定性好,樹脂吸附法已成為處理染料廢水的有效方法之一。
1.2膜分離
膜分離技術應用於染料廢水處理方面主要是超濾和反滲透。據報道,用管式和中空纖維式聚碸超濾膜處理還原染料廢水脫色率在95%~98%之間,CODCR去除率60%~90%,染料回收率大於95%。近年來,用殼聚糖超濾膜和多孔炭膜的新型膜材料來處理印染廢水,取得較好的效果。夏之寧等研究了染料廢水在超聲作用下,通過醋酸纖維素膜的透水率與透鹽率,發現超聲波在膜分離中有明顯的加速傳質和去「濃差極化」作用,有超聲波作用時其滲透率是無超聲波時的1.5倍,對透鹽率影響更大,其截留率分別為94%和67%。
2化學法
2.1化學混凝法
化學混凝法主要有沉澱法和氣浮法,此法經濟有效,但產生化學的污泥需進一步處理。常用的有無機鐵復合鹽類。近年來國內外採用高分子混凝劑日益增多。天然高分子絮凝劑主要有澱粉及澱粉衍生物、甲殼質衍生物和木質素衍生物3大類。曾淑蘭等用NAOH作催化劑將玉米澱粉和醚化劑M反應製得的陽離子澱粉CST,用量為7~15MG/L時,對酸性染料、活性染料的脫色率達90%以上。吳冰艷等用接枝聚合製得的木質素季胺鹽絮凝劑處理J酸染料廢水,絮凝劑中的季胺離子與廢水中的磺酸基團生成不溶於水的物質,投量20MG/L,色度去除率達90%。
方忻蘭利用海蝦、蟹殼為原料製得的殼聚糖用來處理印染廢水,CODCR去除率達85%以上。天然高分子絮凝劑電荷密度小,分子量低,易發生生物降解而失去絮凝活性。人工合成的有機高分子絮凝劑分子量大,分子鏈中所帶的官能團多,絮凝性能好,用量少,PH范圍廣。代表性的人工有機高分子絮凝劑有PAN-DCD(二氰二胺改性聚丙烯腈聚電解質)、WX系列高分子脫色絮凝劑、PDADMA-A(二甲基二烯丙基氯化銨聚合物)M。 2.2化學氧化法
化學氧化是利用臭氧、氯、及其含氧化物將染料的發色基團破壞而脫色。臭氧氧化法對多數染料能獲得良好的脫色效果。但對硫化、還原等不溶於水的染料效果較差。FENTON試劑氧化法,其脫色的實質是H2O2與FE2+反應所產生的羥基自由基使染料有機物斷鏈。FENTON試劑除氧化作用外,還兼有混凝作用。研究表明,用此法處理2-萘磺酸鈉生產廢水,先用FECL3混凝沉澱後,然後在PH1.5~2.5條件下以H2O22G/GCODCR,FE2+4G/L水,氧化60MIN可去除CODCR99.6%、色度95.3%[19]。
2.3濕式空氣氧化法
濕式空氣氧化法(WAO)是在高溫(125~320℃)、高壓(0.5~20MPA)條件下通入空氣,使廢水中的有機物直接氧化[20]。超臨前遲界水氧化(SCWO)是指當溫度、壓力高於水的臨界溫度(374℃)和臨界壓力(22.05MPA)條件下的水中有機物的氧化。它實質上是濕式氧化法的強化和改進。超臨界態水的物理化學性質發生較大的變化,水汽相界面消失,形成均相氧化體系,有機物的氧化反應速度極快。MODEL等[21]對有機碳含量27.33G/L的有機廢水,在550℃,60S內,有機氯和有機碳的去除率分別為99.99%和99.97%。超臨界水氧化法與傳統的方法相比,效率高,反應速度快,適用范圍廣,可用於各種難降解有機物;在有機物的含量低於2%時;可通過自身熱交換,無須外界供熱,反應器結構簡單,處理量大。
2.4光催化氧化法
光催化氧化法常用H2O2或光敏化半導體(如TIO2、CDS、FE2O3、WO3作催化劑),在紫外線高能輻射下,電子從價帶躍遷進入導帶,在價帶產生空穴,從而引發氧化反應。此法對染料廢水的脫色效率高,缺點是投資和能耗高。張桂蘭等用新型的旋轉式光催化反應器,在優化條件下採用懸浮態TIO2時,偶氮染料脫色率達98%。程滄滄等[23,24]分別採用固定床型光反應器和斜板式光反應器對有機染料直接耐翠藍GL進行了光催化降解研究,經60MIN光照,其降解率分別為83%和81.4%。
3生化法
生化法具有運行成本低,對環境污染少的特點。但染料廢水水質波動大,種類多,毒性高,對溫度和PH條件要求較苛刻的微生物很難適應。
好氧處理法運行簡單,對CODCR、BOD5的去除率較高,對色度的去除率卻不太理想。而厭氧處理法對染料廢水的色度去除率較高。厭氧處理法污泥生成量少,產生的氣體是甲烷,可利用作為能源。但單獨使用,效果不理想。黃天寅等在處理酞菁藍廢水過程中,採用氣提、吹脫和氣浮等物化手段去除原水中大部分NH3-N和CU2+,提高其生化性。
經厭氧處理後,各項指標均可達到污水綜合排放標準的一級標准,CODCR去除率90.0%,BOD5去除率88.9%,NH3-N去除率99.1%,CU2+去除率99.7%。由於近年來染料向抗分解,抗生物降解的方向發展,單獨一種工藝很難取得滿意的效果。現在處理工藝正朝向厭氧—好氧聯合處理工藝發展。閆慶松等[26]對染料廢水採用了厭氧—好氧工藝。厭氧段採用UASB工藝,中溫消化,停留時間48H,CODCR去除率可達55%,出水BOD5/CODCR值由0.1提高到0.42,系統內形成顆粒污泥,其沉降性能良好。好氧段採用接觸氧化法,經馴化後,污泥對廢水的降解能力逐步提高。 高效菌群(HIGHSOLUTIONBACTERIA)是利用復合的微生物群來處理染料廢水的方法,菌種現已發展到100多種,如反硝化產鹼菌、脫氮硫桿菌、氧化硫硫桿菌等。它可以針對不同的廢水配成不同的菌群去分解不同的污染物,具有較高的針對性。高效微生物群將有機物分解成SO2、H2O以及許多對水質沒有影響的有機小分子。運用H.S.B技術處理無錫某染料廠生產的分散染料、酸性染料(CODCR濃度達2000~2500MG/L)的廢水,出水CODCR小於100MG/L,平均去除率為92.68%。苯胺去除率94%,酚為93%,氨氮為92%,色度均在50倍以下[27]。為了增加優勢菌種在生物處理裝置中的濃度,提高對染料廢水的處理效率,通常將游離的細菌通過化學或物理的手段加以固定,使其保持生物活性和提高使用率。研究表明,高效脫色菌群固定在活性污泥上,脫色酶活力提高70%。
4電化學法
電化學法治理廢水,實質是間接或直接利用電解作用,把染料廢水中的有毒物質轉化為無毒物質。近年來由於電力工業的發展,電力供應充足並使處理成本大幅降低,電化學法已逐漸成為一種非常有競爭力的廢水處理方法。染料廢水的電化學凈化根據電極反應發生的方式不同,可分為內電解法、電凝聚電氣浮、電催化氧化等。
應用最廣泛的內電解法是鐵屑炭法。靳建永用鐵屑內電解法對5大類11種染料廢水進行脫色處理。研究表明,對中等色度和濃度的廢水,脫色率在96%以上;加入助劑可使廢水CODCR去除率在70%以上。內電解法的優點是利用廢物在不消耗能源的前提下去除多種污染成分和色度,缺點是反應速度慢、反應柱易堵塞、對高濃度廢水處理效果差。
在外電壓作用下,利用可溶性陽極(鐵或鋁)產生大量陽離子,對膠體廢水進行凝聚,同時在陰極上析出大量氫氣微氣泡,與絮粒粘附一起上浮。這種方法稱為電凝聚電氣浮。與化學凝聚法相比,其材料損耗少一半左右,污泥量較少,且無笨重的加葯措施。其缺點是電能消耗和材料消耗過大。
電催化氧化是通過陽極反應直接降解有機物,或通過陽極反應產生的羥基自由基、臭氧等氧化劑降解有機物。電催化氧化法的優點是有機物氧化完全,無二次污染。但該法真正應用於廢水工業化處理則取決於具有高析氧電位的廉價高效催化電極。同時電極與電解槽的結構對降低能耗也起重要的作用。賈金平等研究了活性炭纖維電極與鐵的復合電極降解多種模擬印染廢水,有較好的效果。
5結語
染料生產工藝復雜,廢水量大且難以處理,污染治理的費用很高。硫化鹼還原時排出的含硫廢水除使用昂貴的濕式氧化法處理外,其他方法難以達到排放標准。近年來採用加氫還原法,徹底消除了硫化物的污染。汞催化磺化法生產氨基蒽醌改為硝化還原法,徹底消除汞污染。各種新技術的研究和應用大大提高了染料廢水處理的效率,降低了處理成本。但治標更要治本,研究發展經濟合理的清潔生產工藝與發展高效經濟的廢水治理工藝同等重要。從根本上降低排污,才是長久之計。
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⑵ 水處理各種工藝優缺點
1. 物化處理
物化處理主要利用物理和化學方法對特定污水進行處理。這種處理方法的針對性很強,尤其是化學處理,針對不同的污染物採用不同的化學葯劑。處理效果相對明顯,但成本可能較高,且容易造成二次污染。
2. 生化處理
生化處理則是通過生物對污染物進行降解的過程,主要依靠生物的生理作用對污染物進行消化分解,最終將污染物轉化為二氧化碳、水和氮氣等無機物。進行生化處理的污水需具備一定的可生化性,即BOD:COD比值大於等於0.3,否則難以進行生化處理。
3. 物化處理工藝
物化處理工藝包括:
- 過濾處理:如格柵、沉澱、介質過濾、膜過濾、混凝沉澱、酸化中和等。
- 格柵:主要用於去除水中的懸浮物SS,主要去除較大顆粒的懸浮物。
- 介質過濾:包括砂濾器、活性炭過濾、多介質過濾、纖維球過濾、楔形網過濾等,主要用於去除水中的懸浮物及膠體顆粒。
- 膜過濾:近年來興起的水處理新工藝,主要通過膜對水進行過濾。與其他過濾方法相比,膜過濾的孔隙更小,如RO膜僅允許水分子通過,超濾膜可允許一定離子通過,大分子則被截留。但膜工藝成本較高,膜具有一定壽命,運行費用也較高。
4. 生化處理工藝
生化處理按照工藝分包括:
- AAO工藝、CAST工藝、AO工藝、AB工藝、SBR、MBR、氧化溝、氧化塘、生物氧化法、生物轉盤、塔濾等。
關於生物處理的優缺點,建議參考《排水工程》和《水質工程》(高教版),其中詳細介紹了各種生物處理工藝的優缺點。本文內容僅供參考,具體細節可能有所遺漏或錯誤。
⑶ 污水處理膜有幾種
生物濾池法
生物濾池法的基本流程是由初沉池、生物濾池和二沉池三部分組成的。主要成分包括:
1、塔式生物濾池。比傳統的生物濾池的負荷更高,層次更分明、堵塞可能性更小,佔地面積面積小等優點。
2、有高負荷生物濾池。處理效果更好好,去除率可達90%以上,其出水可降到25mg/L以下,且出水水質非常穩定。其缺點是佔地面積過大,容易堵塞,影響環境衛生。
移動床生物膜反應器
移動床生物膜反應器是一種新的生物膜污水處理技術,它介於生物接觸氧化法與生物流化床法之間。能夠解決生物接觸氧化法中濾料堵塞的問題。此方法的特點:微生物濃度高、食物鏈長,對進水的流量和濃度變化有很強的適應能力。移動床生物膜的結構緊密,因此具有佔地面積小,能源消耗低的特點,很明顯的降低了投資運行維護費用,由於這些優點該技術被廣泛的應用。
生物流化床
生物流化床技術是利用氣體或液體,使附著微生物的固體顆粒狀濾料呈流態化,對污水進行凈化的技術。生物流化床法充分利用了微生物不同生命活動階段的特徵,根據微生物的生長特點將處理階段劃分為固定床階段、流化床階段、液體輸送階段三個階段。
生物流化床的主要優點:
1、容積負荷高,抗沖擊能力強。由於生物流化床的載體是採用小粒徑固體顆粒,且載體成流態化,所以生物流化床的單位體積表面積要比其他生物膜法的大很多且抗擊能力要較其他生物處理法高。
2、凈化效果好。由於載體顆粒一直處於劇烈的運動狀態,從而導致界面的不斷更新,這樣不僅有利於微生物對污染物的吸附和降解,更能加快生化反應速率,進而使凈化效果得到提高。
3、微生物的活性較強。由於生物顆粒不斷地相互碰撞與摩擦,使生物膜的厚度較薄且均勻。對於同類污水而言,在同等的處理條件下,生物膜不僅反應速率快且呼吸率也非常快,所以微生物的活性較強。
生物膜在污水處理中的應用優勢
1、對進出水的水質和水量的適應性極強。
2、生物膜法管理便捷、運費低廉。
3、生物法對環境的溫度的要求很高,如果氣溫過高或過低會影響膜運行的活力,導致膜的損壞。
4、此載體的比表面積對生物膜處理的效果影響很大。
5、能夠克服活性污泥法中污泥絲狀膨脹的缺點,使剩餘污泥量明顯的減少。
6、生物膜法屬於消耗品,膜需要定期的更新,避免引起濾料的破損和堵塞,降低出水水質。
EPP
EPP聚丙烯發泡粒子作為新型的污水生物處理填料,相對於國內的傳統填料,有著更卓越的處理性能,僅在日本、韓國的生活污水處理中有應用事例。
在日本、韓國除了已在使用的聚丙烯發泡粒子,還在開發其他的以聚丙烯為主要原材料的具有優異性能的填料。
EPP的顯著性能:
1) 吸附能力含有活性炭,對污水中的有機物具有較強吸附能力,以及具有多孔性,使濾料具有增大的表面積等技術效果。
2) 耐油性,耐葯性材質穩定,耐酸、耐鹼、耐老化,使用壽命達15年,長期不需更換,產品耐生物降解。
3) 輕質,浮性
極其輕質,比重為水的1/33(30kg/?),具有耐沖擊,高韌性以及漂浮的性質
4) 環保性
生產中不使用氟利昂作為發泡劑,燃燒時也不會產生有毒,有害氣體,是一種環境友好材料。
5) 壽命長
可以循環使用15年以上不需更換填料,大大節約了凈水設備的運營成本。多孔質EPP填料,這種填料的每一粒泡沫念珠都帶有孔,而且在發泡過程當中添加了一定比例的活性炭,一方面大大增加了填料與污水的接觸面積,另一方面大大提升了對污濁物的吸附能力。
⑷ 實驗室廢水的處理方法有哪些
污水處理的方法大致分為三類:物理法,化學法和生物處理法
物理法:氣浮、絮凝、超濾、吸附等
化學法:混凝
生物法:活性污泥處理、生物膜處理、生化塘、生態濕地等
一、沉澱物過濾法:
沉澱物過濾法的目的是將水源內之懸浮顆粒物質或膠體物質清除乾凈。這些顆粒物質如果沒
有清除,會對透析用水其它精密的過濾膜造成破壞或甚至水路的阻塞。這是最古老且最簡單
的凈水法,所以這個步驟常用在水純化的初步處理,或有必要時,在管路中也會多加入幾個
濾器(filter)以清除體積較大的雜質。
二、硬水軟化法:
硬水的軟化需使用離子交換法,它的目的是利用陽離子交換樹脂以鈉離子來交換硬水中的鈣
與鎂離子,*此來降低水源內之鈣鎂離子的濃度。
三、活性碳:
活性碳是由木頭,殘木屑,水果核,椰子殼,煤炭或石油底渣等物質在高溫下乾餾炭化而
成,製成後還需以熱空氣或水蒸氣加以活化。它的主要作用是清除氯與氯氨以及其它分子量
在60到300 道爾頓的溶解性有機物質。
四、去離子法:
去離子法的目的是將溶解於水中的無機離子排除,與硬水軟化器一樣,也是利用離子交換樹
脂的原理。
⑸ 浸沒式超濾和mbr區別
浸沒式超濾和mbr區別在於位置、進水要求、處理方式的不同。
1、位置不同。浸沒式超濾放置在膜池中,mbr放置在曝氣池或二沉池裡。
2、進水要求不同。浸沒式超濾進水要求比壓力式超濾寬泛,抗污染能力強,mbr進水中有大量活性污泥。
3、處理方式不同。生化法之後一般不進行深度處理,直接採用超濾過濾使用mbr,如果還需進一步處理(主要是去除cod),則在最後一步採用浸沒式超濾。
⑹ 超濾膜又什麼功能,又有什麼不足
1、超濾膜技術,其主要功能,以純物理過濾方式,以物質大小進行篩分過濾的願意理
使得超版濾膜技權術,主要功能為:凈化過濾,濃縮,提純,澄清,除濁。其次功能,是可以保護後端RO工藝,可以讓RO系統運行更穩定,減小RO系統化學清洗周期
2、超濾膜的不足,超濾膜使用要求比傳統過濾,砂碳過濾高,很多人把超濾膜技術應用的不很好。容易出現堵塞,產水水質,產水水量的不穩定,使用壽命比較短,這都是 使用者,和一般的設計者的問題。