① 印刷厂产生的印染废水如何进行处理
印刷厂的印染废水通常含有大量的染料、油墨和其他化学物质,对环境和水资源造成污染。为了减少对环境的负面影响,需要对印染废水进行处理。
以下是几种常见的印染废水处理方法:
物理处理法:通过过滤、沉淀和分离等物理过程去除废水中的大颗粒杂质和悬浮物。这种方法可以有效降低废水的浑浊度和色度,但无法去除染料和有机污染物。
化学处理法:使用化学药剂如混凝剂、氧化剂等与废水中的污染物反应,使其转化为无害的物质。常用的化学处理包括化学沉淀、氯化消毒、臭氧氧化等。
生物处理法:利用微生物的代谢作用将废水中的有机污染物分解成无机化合物或二氧化碳和水。常见的生物处理技术包括活性污泥法、生物膜法和厌氧消化法等。
综合处理法:结合物理、化学和生物处理技术,形成一套完整的废水处理系统来达到最佳的处理效果。例如,可以使用化学法去除大分子有机物,再用生物法处理剩余的有机物,最后进行物理处理以进一步净化水质。
无论采用哪种处理方法,都需要定期监测废水的质量,确保处理后的废水符合排放标准并不会对环境和人类健康造成危害。
② 印染废水脱色处理
(/),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,属难处理的工业废水之一,废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等。印染废水的处理目标一般是COD的去除与脱色,但印染废水脱色处理难度更大。
物理方法:吸附法——吸附法是利用多孔性的固体物质,使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法。吸附脱色技术是依靠吸附剂的吸附作用来脱除染料分子的。吸附按其作用力可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种。目前用于吸附脱色的吸附剂主要是靠物理吸附, 但离子交换纤维、改性膨润土等也有化学吸附作用;超滤法脱色——超滤是利用一定的流体压力推动力和孔径在20~200üA 的半透膜实现高分子和低分子的分离。超滤过程的本质是一种筛滤过程,膜表面的孔隙大小是主要的控制因素。该法的优点是不会产生副作用,可以使水循环使用。早在70 年代初期, 膜分离技术就尝试用来处理印染废水。目前, 该方法可用于去除各种染料和添加剂。但由于分离染料混合物的困难, 并未达到完美的程度;辐射降解法——电离辐射可有效地降解染料水溶液,辐射技术和其它技术有很好的协同作用。与常规污染物处理技术相比,辐射技术在常温常压下进行,具有工艺简单、无二次污染等特点,对难降解有机污染物的处理更有其独特长处。
物理化学法:絮凝法——印染废水的絮凝脱色技术, 投资费用低, 设备占地少, 处理量大, 是一种被普遍采用的脱色技术。某印染厂采用混凝脱色- 悬浮曝气生物滤池工艺处理主要含活性染料的废水,原水CODCr, SS的平均质量浓度分别为296,285 mg/L 和平均色度为550倍, 处理后出水水质相应各项指标分别为40, 20 mg/L 和10 倍, 其去除率分别为87%, 92%和98%。
化学方法:电化学法——电化学法是处理印染废水的另一种有效的处理方法。电化学法通过可溶性电极在阳极和阴极上发生电絮凝、电气浮和H的间接还原作用从而达到处理废水的目的。电化学法处理印染废水具有设备小、占地少、运行管理简单、COD去除率高和脱色好等优点,但同时电化学法存在着能耗大、成本高和析氧析氢副反应等缺点。近年来,随着电化学和电力工业的发展以及许多新型高析氧析氢过电位电极的发明,电化学法又重新引起人们的重视。根据电极反应方式划分, 传统电化学方法可细分为内电解法、电絮凝和电气浮法、电氧化学;氧化法——氧化法是使染料分子中发色基团的不饱和双键被氧化断开,形成分子量较小的有机物或无机物,从而使染料失去发色能力的一种印染废水处理方法。氧化法主要有:高温深度氧化法、化学氧化法和光催化氧化降解法等。高温深度氧化法主要是焚烧法;还原法——还原法式使用还原型脱色剂对直接染料废水进行脱色处理的方法,使用的原料主要是铁屑。铁屑是机械加工过程中的废料, 用于处理印染废水,不仅成本低廉、操作简单, 而且能够获得以废治废的效果;高级氧化法;超声波氧化;萃取法。
生物处理方法:生物法是利用微生物酶来氧化或还原染料分子,破坏其不饱和键及发色基团,从而达到处理目的的一种印染废水处理方法。生物法目前仍是国内外主要的印染废水处理方法。
③ 染料废水处理方法的研究进展
纺织染料工业近年来快速发展,目前我国各种染料产量已达90万T,染料废水已成为环境重点污染源之一。染料行业品种繁多,工艺复杂。其废水中含有大量的有机物和盐份,具有CODCR高,色泽深,酸碱性强等特点,一直是废水处理中的难题。本文主要介绍了染纤困料废水处理技术中的物理法、化学法、电化学法、生化法,以及这些技术的特点原理及其近年来研究进展和应用。
1物理法
1.1吸附法
吸附法是利用多孔性固体(如活性炭、吸附树脂等)与染料废水接触,利用吸附剂表面活性,将染料废水中的有机物和金属离子吸附并浓集于其表面,达到净化水的目的。
活性炭具有较强的吸附能力,对阳离子染料,直接染料,酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附功能,但活性炭价格昂贵,不易再生。由壳聚糖与活性炭及纤维素混合制成的染料吸附剂对活性染料和酸慧竖李性染料有优异的吸附能力,其吸附容量分别为264和421MG/G(椰子活性炭吸附容量少于80MG/G)。该吸附剂在水中具有优良的分散性,可采用简单而廉价的接触过滤法处理。
大孔吸附树脂是内部呈交联网络结构的高分子珠状体,具有优良的孔结构和很高的比表面积。吸附树脂可用于去除难以生物处理的芳香族磺酸盐,萘酚类物质。它易再生,且物理化学稳定性好,树脂吸附法已成为处理染料废水的有效方法之一。
1.2膜分离
膜分离技术应用于染料废水处理方面主要是超滤和反渗透。据报道,用管式和中空纤维式聚砜超滤膜处理还原染料废水脱色率在95%~98%之间,CODCR去除率60%~90%,染料回收率大于95%。近年来,用壳聚糖超滤膜和多孔炭膜的新型膜材料来处理印染废水,取得较好的效果。夏之宁等研究了染料废水在超声作用下,通过醋酸纤维素膜的透水率与透盐率,发现超声波在膜分离中有明显的加速传质和去“浓差极化”作用,有超声波作用时其渗透率是无超声波时的1.5倍,对透盐率影响更大,其截留率分别为94%和67%。
2化学法
2.1化学混凝法
化学混凝法主要有沉淀法和气浮法,此法经济有效,但产生化学的污泥需进一步处理。常用的有无机铁复合盐类。近年来国内外采用高分子混凝剂日益增多。天然高分子絮凝剂主要有淀粉及淀粉衍生物、甲壳质衍生物和木质素衍生物3大类。曾淑兰等用NAOH作催化剂将玉米淀粉和醚化剂M反应制得的阳离子淀粉CST,用量为7~15MG/L时,对酸性染料、活性染料的脱色率达90%以上。吴冰艳等用接枝聚合制得的木质素季胺盐絮凝剂处理J酸染料废水,絮凝剂中的季胺离子与废水中的磺酸基团生成不溶于水的物质,投量20MG/L,色度去除率达90%。
方忻兰利用海虾、蟹壳为原料制得的壳聚糖用来处理印染废水,CODCR去除率达85%以上。天然高分子絮凝剂电荷密度小,分子量低,易发生生物降解而失去絮凝活性。人工合成的有机高分子絮凝剂分子量大,分子链中所带的官能团多,絮凝性能好,用量少,PH范围广。代表性的人工有机高分子絮凝剂有PAN-DCD(二氰二胺改性聚丙烯腈聚电解质)、WX系列高分子脱色絮凝剂、PDADMA-A(二甲基二烯丙基氯化铵聚合物)M。 2.2化学氧化法
化学氧化是利用臭氧、氯、及其含氧化物将染料的发色基团破坏而脱色。臭氧氧化法对多数染料能获得良好的脱色效果。但对硫化、还原等不溶于水的染料效果较差。FENTON试剂氧化法,其脱色的实质是H2O2与FE2+反应所产生的羟基自由基使染料有机物断链。FENTON试剂除氧化作用外,还兼有混凝作用。研究表明,用此法处理2-萘磺酸钠生产废水,先用FECL3混凝沉淀后,然后在PH1.5~2.5条件下以H2O22G/GCODCR,FE2+4G/L水,氧化60MIN可去除CODCR99.6%、色度95.3%[19]。
2.3湿式空气氧化法
湿式空气氧化法(WAO)是在高温(125~320℃)、高压(0.5~20MPA)条件下通入空气,使废水中的有机物直接氧化[20]。超临前迟界水氧化(SCWO)是指当温度、压力高于水的临界温度(374℃)和临界压力(22.05MPA)条件下的水中有机物的氧化。它实质上是湿式氧化法的强化和改进。超临界态水的物理化学性质发生较大的变化,水汽相界面消失,形成均相氧化体系,有机物的氧化反应速度极快。MODEL等[21]对有机碳含量27.33G/L的有机废水,在550℃,60S内,有机氯和有机碳的去除率分别为99.99%和99.97%。超临界水氧化法与传统的方法相比,效率高,反应速度快,适用范围广,可用于各种难降解有机物;在有机物的含量低于2%时;可通过自身热交换,无须外界供热,反应器结构简单,处理量大。
2.4光催化氧化法
光催化氧化法常用H2O2或光敏化半导体(如TIO2、CDS、FE2O3、WO3作催化剂),在紫外线高能辐射下,电子从价带跃迁进入导带,在价带产生空穴,从而引发氧化反应。此法对染料废水的脱色效率高,缺点是投资和能耗高。张桂兰等用新型的旋转式光催化反应器,在优化条件下采用悬浮态TIO2时,偶氮染料脱色率达98%。程沧沧等[23,24]分别采用固定床型光反应器和斜板式光反应器对有机染料直接耐翠蓝GL进行了光催化降解研究,经60MIN光照,其降解率分别为83%和81.4%。
3生化法
生化法具有运行成本低,对环境污染少的特点。但染料废水水质波动大,种类多,毒性高,对温度和PH条件要求较苛刻的微生物很难适应。
好氧处理法运行简单,对CODCR、BOD5的去除率较高,对色度的去除率却不太理想。而厌氧处理法对染料废水的色度去除率较高。厌氧处理法污泥生成量少,产生的气体是甲烷,可利用作为能源。但单独使用,效果不理想。黄天寅等在处理酞菁蓝废水过程中,采用气提、吹脱和气浮等物化手段去除原水中大部分NH3-N和CU2+,提高其生化性。
经厌氧处理后,各项指标均可达到污水综合排放标准的一级标准,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%。由于近年来染料向抗分解,抗生物降解的方向发展,单独一种工艺很难取得满意的效果。现在处理工艺正朝向厌氧—好氧联合处理工艺发展。闫庆松等[26]对染料废水采用了厌氧—好氧工艺。厌氧段采用UASB工艺,中温消化,停留时间48H,CODCR去除率可达55%,出水BOD5/CODCR值由0.1提高到0.42,系统内形成颗粒污泥,其沉降性能良好。好氧段采用接触氧化法,经驯化后,污泥对废水的降解能力逐步提高。 高效菌群(HIGHSOLUTIONBACTERIA)是利用复合的微生物群来处理染料废水的方法,菌种现已发展到100多种,如反硝化产碱菌、脱氮硫杆菌、氧化硫硫杆菌等。它可以针对不同的废水配成不同的菌群去分解不同的污染物,具有较高的针对性。高效微生物群将有机物分解成SO2、H2O以及许多对水质没有影响的有机小分子。运用H.S.B技术处理无锡某染料厂生产的分散染料、酸性染料(CODCR浓度达2000~2500MG/L)的废水,出水CODCR小于100MG/L,平均去除率为92.68%。苯胺去除率94%,酚为93%,氨氮为92%,色度均在50倍以下[27]。为了增加优势菌种在生物处理装置中的浓度,提高对染料废水的处理效率,通常将游离的细菌通过化学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,高效脱色菌群固定在活性污泥上,脱色酶活力提高70%。
4电化学法
电化学法治理废水,实质是间接或直接利用电解作用,把染料废水中的有毒物质转化为无毒物质。近年来由于电力工业的发展,电力供应充足并使处理成本大幅降低,电化学法已逐渐成为一种非常有竞争力的废水处理方法。染料废水的电化学净化根据电极反应发生的方式不同,可分为内电解法、电凝聚电气浮、电催化氧化等。
应用最广泛的内电解法是铁屑炭法。靳建永用铁屑内电解法对5大类11种染料废水进行脱色处理。研究表明,对中等色度和浓度的废水,脱色率在96%以上;加入助剂可使废水CODCR去除率在70%以上。内电解法的优点是利用废物在不消耗能源的前提下去除多种污染成分和色度,缺点是反应速度慢、反应柱易堵塞、对高浓度废水处理效果差。
在外电压作用下,利用可溶性阳极(铁或铝)产生大量阳离子,对胶体废水进行凝聚,同时在阴极上析出大量氢气微气泡,与絮粒粘附一起上浮。这种方法称为电凝聚电气浮。与化学凝聚法相比,其材料损耗少一半左右,污泥量较少,且无笨重的加药措施。其缺点是电能消耗和材料消耗过大。
电催化氧化是通过阳极反应直接降解有机物,或通过阳极反应产生的羟基自由基、臭氧等氧化剂降解有机物。电催化氧化法的优点是有机物氧化完全,无二次污染。但该法真正应用于废水工业化处理则取决于具有高析氧电位的廉价高效催化电极。同时电极与电解槽的结构对降低能耗也起重要的作用。贾金平等研究了活性炭纤维电极与铁的复合电极降解多种模拟印染废水,有较好的效果。
5结语
染料生产工艺复杂,废水量大且难以处理,污染治理的费用很高。硫化碱还原时排出的含硫废水除使用昂贵的湿式氧化法处理外,其他方法难以达到排放标准。近年来采用加氢还原法,彻底消除了硫化物的污染。汞催化磺化法生产氨基蒽醌改为硝化还原法,彻底消除汞污染。各种新技术的研究和应用大大提高了染料废水处理的效率,降低了处理成本。但治标更要治本,研究发展经济合理的清洁生产工艺与发展高效经济的废水治理工艺同等重要。从根本上降低排污,才是长久之计。
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④ 染料废水的处理方法
我国染料废水处理工艺研究中具有明显的水量大、水质复杂特色,这种染料废水的化学需氧量、含盐量较高,科、化学性较差。对染料废水进行治理可以减少整体的治理难度,实现对环境的保护,增强整体的处理效果。在进行染料废水处理的过程中,常选取物理法、化学法、生物法等新型工艺进行染料废水处理,确保提高处理效果。
一、染料废水
1、染料废水的特点
(1)染料废水的水质随加工的纤维种类和采用工艺以及使用的染化料的不同而异,污染物组分差异很大。染料废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点,属难处理的工业废水。传统的生物处理工艺已受到严重挑战。传统的化学沉淀和气浮法对这类印染废水的 COD 去除率也仅为 30%左右。
(1)一般染料废水pH值为6~13,色度可高达1000倍,CODCr为400~4000mg/L,BOD5为100~1000mg/L, 染料废水一般具有污染物浓度高、种类多、含有毒害成份及色度高的特点。以处理难度为标准可分为:
a.高浓度染料废水:机织布的退煮漂废水、牛仔线的浆染废水、印花废水、蜡染废水、碱减量废水和绣花废水等。
b.中等浓度染料废水:毛织物染色、针织染色、丝绸染整、缝纫线染色及拉链染色等。
c.低浓度染料废水:牛仔服饰洗漂废水。
二.染料废水的主要来源
染料废水主要指天然水体的污染。印染废水排入天然水体后,印染废水的水温较高,且水中大量有机物会迅速消耗水体中的溶解氧,使河流因缺氧产生厌氧分解,释放出的H2S加大了进一步消耗水体中的溶解氧,水体中溶解氧大幅度下降的水体。这种废水中总磷、总氮含量增高,排放后使水体过于富营养化。漂白废水中的游离氯可能破坏或降低河流的自净能力。
常见的废水来源主要有:染料中的化学元素沉积、染料有毒元素积累、放射性元素辐射等方面。工业企业在进行染料压滤和板框压滤机进行清洗的过程中,很容易出现环境污染废水。这些废水中含有较高的染料色素、悬浮物、氨氮元素,导致整体需氧量增加,污染周围水质,导致环境问题加重。
二、我国印染行业废水处理中的问题
1、对水处理资金投入不足
发达国家生产的印染产品档次比国内高,其对印染废水处理的成本投入也很高,印染废水处理效果我国与之是天壤之别,其印染废水排放达到零,我们目前还很难达到。我国国内印染产品的档次偏低,大部分属于中低档,附加利润也相对较低,造成这些的主要原因是我国对废水排放处理做的还不到位。目前,国内一些印染废水处理厂处理一吨印染废水需要费用在1000元左右,与外国相比有很大的差距,由于投入不足,造成部分印染厂废水排放很难达标。
2、印染企业管理制度不强
由于我国印染业相对来说处于各行业的最低位置,由于受我国经济的影响,目前的管理水平与国外发达国家还有一定的差距,因此要想提高和发展印染行业,改善当前的管理制度是首要考虑。
三、染料废水的处理方法
1、物化处理法
(1)辐射法
近年来,辐射法处理染料废水得到了较大发展,如电离辐射、紫外辐射等。Solpan等采用β射线辐射法对活性染料进行脱色和降解研究,结果表明,对活性蓝5和活性黑5的脱色和降解效果都很好,且随辐射剂量的增加而增加;当其浓度较低时两种染料污水的脱色程度达到100%,COD也下降了76%-80%。
(2)超声波降解法
超声波作为一种新的能量形式在化学化工领域中的应用研究,获得了许多有价值的成果。祁梦兰采用声化学氧化法作预处理,可使生物难降解的染料废水可生化性BOD5/COD值由0.22-0.28提高到0.44-0.51。超声波对化学反应所产生的独特作用以及它的良好的应用前景正越来越引人注目。
(3)磁分离法
磁分离法不仅能直接处理工业废水中的各种细微的弱磁性、顺磁性物质,而且还能分离出不具磁性的细菌、病毒、藻类、悬浮物、有机和无机化合物、油脂类和重金属等,其应用范围非常广泛。
(4)混凝沉降法
混凝沉降是处理染料废水经常采用的方法之一, 是迄今为止属于工艺上比较成熟、处理效果比较稳定的染料废水处理方法。目前得到普遍认可的混凝机理有压缩双层、电中和、桥联作用和网捕作用 。可以预料,随着人们对含染料废水处理机理认识的不断提高,新型、高效的混凝剂必将更为广泛地应用于染料废水处理。混凝法的主要优点是工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积少、对疏水性染料脱色效率很高;缺点是运行费用较高、泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料处理效果差。
2、生物处理法
好氧法和厌氧法是生物处理的两大类方法。近年来,很多工程实践都表明,好氧法和厌氧法由于具有很大程度上的互补性,所以将二者联合时,能够使得不能或难以处理的染料废水在不同程度上取得将好的降解效果。
3、染料废水处理新技术
(1)超临界水氧化技术
超临界水氧化是指当温度、压力高于水的临界温度(374℃)和临界压力(22.1 MPa)条件下水中有机物的氧化。处在超临界态的水有着与常态水完全不同的物理、化学性质。由于超临界水汽液相界面消失,成为一均相体系,因而超临界水中的有机物的氧化反应速度极快。尽管技术有许多优点,并且展现出良好的工业应用前景,但是超临界水氧化法还有一些实际的技术问题需要解决,如反应条件较为苛刻(高温、高压),对设备材质要求高等。在超临界水中,由于无机盐溶解度小,因此在氧化过程中会有盐的沉淀引起反应器和管路的堵塞。
(2)低温等离子体化学
等离子体是在特定条件下使气(汽)体部分电离而产生的非凝聚体系。体系内正负电荷相等,整个体系呈电中性,被称为物质存在的第四态。带电粒子中电子质量最轻,其温度高达10 4K以上;离子、自由基、中性原子或分子等重粒子的温度接近或略高于室温,称这种等离子体为低温等离子体。低温等离子体具有足够高能量的活性物种,因而可使反应物分子激发、电离或断键。尽管国内外对低温等离子体化学技术在环境污染治理的应用的原理已有较多的讨论,也有一些单一有机物降解的实验室研究工作的报道,但是该技术对不同类型的有机物和实际工业废水的降解的研究报道较少另外,该技术的实际应用也存在如何降低能耗,提高降解效率的问题。
结 语:
对染料废水进行行之有效的处理不但能降低对环境的污染,给生物创建良好的生活空间,还可以提高我国经济效益,加快我国社会主义建设,实现我国经济技术可持续发展。通过对废水处理工艺进行改进与完善,对染料废水进行过滤,将污染物进行有机分解,降低分解产物的有害物质,实现对染料废水的合理处理。通过采用物理、化学、生物等多种方法对其进行有效处理,真正达到染料废水排放的指标。
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⑤ 染料中间体还原物废水为什么很难处理
1前言
染料及染料中间体废水是指染料或染料中间体生产过程中排出的工艺废水。染料中间体的生产包括以下几个过程:由苯、萘、蒽等基本有机原料经磺化、硝化、还原、卤化、胺化、氧化、酰化、烷基化等化学反应过程,生成比原来结构复杂,但不具有染料特性的有机化合物,如H酸、土氏酸、J酸等。染料中间体经重氮化、偶合等反应过程制成原染料。原染料再经染料后处理,制成商品染料。染料生产过程耗用的原料多,每吨物耗可达几吨到几十吨,同时在其生产过程中,往往需要一次或多次水洗,因而产生大量的副产物或废料,尤其是废液产生量很大。
一般来说,染料及染料中间体废水具有如下特点:
①废水中污染物种类多。染料及染料中间体废水含有酸、碱、盐、卤素、烃、硝基物、胺类和染料及中间体等物质,有些还含有剧毒的联苯胺、吡啶、氨、酚、以及重金属汞、镉、铬等。
②有机物浓度高。其CODCr值一般在4000 mg/L以上,对于酸性染料、直接染料以及食用染料,由于原料往往带有磺酸基团,易溶于水,导致这些有机污染物多以水溶态存在于废液中。
③含盐量高。废水中含盐量可以达到几十到几百g/L。
④染料的使用要求,促使它向抗光解、抗氧化、抗生物降解方向发展,使得这些废水难以用常规的方法治理。
⑤染料生产多为间歇操作,工艺较落后,产生的废水水质波动很大,乡镇企业的水质波动更为显著。
2源头治理技术
从根本上讲,治理废水的途径应该从清洁生产入手,实行污染源全过程控制,少排或不排废水。源头治理技术主要是包括以下几个方面:
①推行清洁生产,实行工业污染源全过程控制。清洁生产、污染源全过程控制是以节能、降耗、减污为目标,通过产品开发设计、原材料使用、良好的企业管理、采用先进合理的生产工艺、有效的物料循环、综合利用等途径实施生产、产品周期的全生命周期控制,使污染物产生量最小化的一种科学性很强的综合技术,其目标是实现工业生产经济效益、社会效益和环境效益的统一。
②加强冷却水系统工艺管理,提高水循环利用率。意大利某厂设计产量为5000 t/d,年总用水量为6500 000 m3,其中50%是冷却系统循环水。发达国家工业循环水利用率一般达70%以上,目前国内染料厂冷却水循环利用尚未引起足够的重视,冷却水循环利用率不高,冷却水系统工艺管理更有待改进。
③实行工艺改革,使“三废”产生量最小化。同一染料产品常常有几条合成路线和不同生产方法,选用合理的合成路线和先进的生产方法,使“三废”在工艺过程中消灭或减低到最低限度。例如,同样一种产品中间体N-氰乙基苯胺的合成,国内某染料厂采用的工艺为:以苯胺为原料,在氰乙基化罐中加入丙烯氰,使用催化剂ZnCl2,在温度60~100℃下反应28小时,制得氰乙基苯胺。而意大利Acna公司采用苯酚做催化剂,苯酚可以通过蒸馏回收,产品质量有保证,废水中不存在Zn污染。
④提高产品回收率,降低原材料消耗。目前,我国染料及中间体生产技术水平与发达国家相比,还有一定的差距,产品回收率低,“三废”污染比较严重。因此,提高产品回收率,降低原材料消耗,既有经济效益又有环境效益。
⑤加强物料回收,大力开展综合利用。染料及中间体产生的“三废”实质是生产过程中流失的原料、中间体和副产物。应用资源循环原理,开展“三废”资源化技术,使染料工业废水中污染物减至最低限度。
⑥研究与开发无“三废”工艺。无“三废”生产工艺研究与开发,已成为染料中间体开发研究的重要方向。前苏联有机中间体和染料研究院,首先把以水为介质反应改为有机溶剂,废水数量大为减少,例如在有机介质中由邻氨基酚同光气作用制取苯并酮唑,可完全消除污水的产生,同时还提高了产品质量。间硝基苯磺酸生产中原来每吨产品产生20 m3废水,采用碱或碳酸钠中和并将过量的硫酸钠分离出来,废水套用到成品的分离和洗涤,成为无“三废”工艺。有废水需要处理的单位,也可以到易净水网服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。
3末端治理技术
一般来说,染料废水的末端治理以降低水中的CODCr、色度,回收废水中的有机物、废酸和无机盐为目的。根据不同水质和排放要求,采用不同的处理方法:去除固体杂质,可采用混凝法和过滤法;脱色一般采用混凝—吸附组合工艺流程;去除有毒物质和有机物,主要采用化学氧化法、生物法和反渗透法等;去除重金属,可用化学沉淀法和离子交换法等相关技术文档请参考易净水网资料库http://www.ep360.cn/qita/。
从染料及中间体废水末端治理技术原理上看,大致可把它们分为三类:物理处理法、化学处理法及生物处理法。
3.1物理处理法
物理处理法包括混凝沉淀法、吸附法、气浮法、电渗析法、结晶分离法、精馏法、离子交换法、萃取法等。一些比较常用的方法简述如下:
①混凝沉淀法
混凝沉淀法近年来发展较快,是染料废水净化的主要方法之一。对于成分复杂的染料废水,先经均化沉淀,加入适量的酸或碱中和后,再加混凝剂絮凝沉淀。
混凝沉淀法主要用于染料废水的脱色,对萘系染料处理效果较好,对蒽醌染料较差。染料废水混凝沉淀的处理效果取决于混凝剂、助凝剂的选择和用量、废水的pH值、混凝的水力条件等。该方法对色度的去除率约为70%~90%,CODCr的去除率约为50%~80%。英国水研究中心对某厂分散染料废水进行混凝沉淀处理,CODCr去除率为77.9%,色度去除率为80%。
常用的絮凝剂可分为无机、有机和高分子三种类型。使用最广泛的是铁盐和铝盐,常用的还有含活性氧化铝、高岭土、皂土的混凝剂。近年还开发了不少新型无机和有机絮凝剂,如聚硅酸、硫酸铝等。
②吸附法
吸附法可去除水中的色、臭、重金属离子和有机物。由于吸附剂对不同类型的吸附能力存在差异,即吸附剂具有选择性,因此,采用吸附法处理染料废水,吸附剂的选择是影响处理效果的一个关键因素。最常用的吸附剂是活性炭。天津长城化工厂以活性炭为吸附剂用于土氏酸生产中吸附母液中的二萘胺。
另外一些吸附剂是氧化铝和活性氧化铝。活性氧化铝的处理效果可以通过添加沉淀剂或絮凝剂来提高。其它的吸附剂有SiO2、活化煤、高分子吸附剂等,根据当地情况还可以使用一些廉价的吸附剂,如粘土、矿渣、粉煤灰等。
高分子吸附剂与离子交换树脂联合使用,可以去除染料废水中的重金属、酚类、胺类等。在一种二步法处理工艺中,第一步使用的吸附剂是具有较大表面积的非离子型聚合物,废水随后通过一个弱酸性的离子交换器。Rock&Stevens公司用这种方法去除水中酸性、活性、金属络合及碱性染料。该方法不大适用于分散染料的去除。在这种工艺中,吸附树脂去除废水中的有机物,未被吸附的残余离子随后被离子交换树脂去除。两种树脂都可再生利用。
吸附法能够去除废水中难以分解的物质,对于不能生化处理或生物法处理后达不到排放标准的废水,可用吸附法处理。
③萃取法
萃取法是利用有机物在水中和有机溶剂中溶解度的差异,选择一种适宜的溶剂,通过与水混合,使有机物从水中迅速转移到溶剂相中,然后经两相分离,水相得到处理,而溶剂相含有染料。
染料从废液中去除后浓缩于有机相中。根据废水初始浓度的不同,染料可浓缩5~10倍。在该过程中,其它一些带负电荷杂质也会从废水中去除,例如某些含卤素亲油性物质。有机相可以用蒸馏法再生,但目前更多的是用酸或碱进行反萃取,就可以使萃取剂得到再生,而染料以浓缩盐的形式分离出来,萃取剂循环使用,这是一个很大的优点。
④结晶法
结晶法是通过控制物理条件,使染料或盐分从水中结晶分离出来,从而达到去除水中污染物的目的。该方法不必向水中另行投加化学物质。采用冷冻分离法处理J酸生产过程中的酸性废液,将废液冷冻至-10~-20℃,使废液中Na2SO4结晶析出,然后过滤除去。滤液加热、浓缩后,返回原生产工序使用。
⑤气浮法
气浮法是废水经过混凝后,通过加气使水中污染物上浮。根据废水性质不同,采用不同的气浮方法。以疏水性染料、还原、冰染为主的染料废水,普遍采用压力溶气气浮法;废水中含亲水性物质、盐类物质、以离子化形态存在的待分离物质或苯环上有取代基团的苯胺类化合物,则其它气浮净水技术效果较好,这些气浮技术包括电解凝聚气浮、离子气浮、吸附气浮等。
3.2化学处理法
化学处理法主要是利用化学反应改变废水中有害物质的结构,以达到回收或分解去除的目的。化学处理法常与物理法或生物法联合使用。
①氧化法
氧化法的目的是通过强氧化剂的氧化作用,破坏发色基团或染料分子结构,达到脱色和去除CODCr的目的。常用的氧化方法有药剂氧化法、电解法、O3氧化法、光氧化法、湿式空气氧化法等。药剂氧化法一般可用氯气、双氧水作氧化剂。
随着太阳能利用研究的发展,利用太阳光为光源的光氧化法处理废水的研究越来越受到人们的重视,并取得了可喜的进展。
②还原法
偶氮染料可进行还原处理,但有时所产生的芳香胺是致癌物。对于蒽醌染料来说,还原是可逆的。基于上述原因,还原法在染料废水处理中应用不多。
③焚烧法
焚烧法是在高温下,利用空气深度氧化处理极高浓度有机物废水的最有效手段,是最易实现工业化的方法。CODCr大于1.0×105 mg/L,热值大于1.0×104 kJ/kg的高浓度废水,炉内操作温度为900~1000℃,停留时间3~4 s,空气剩余系数为1.2~1.4,可使废水直接燃烧。国内染料废水处理基本都是以回收无机盐为目的。目前,国内焚烧处理存在的主要问题是:热回收率低,不少焚烧装置因运转费用高而不能运行。国外先进的焚烧系统都配备废热回收和废气污染控制装置,有利于降低能耗和消除二次污染。
3.3生物处理方法
生物处理方法是污水处理的常规方法,也是染料废水常用的处理手段之一。常用的生物方法有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法和厌氧生物法等。废水中含胺、酚类等,用生物法处理有较好的效果;对于酸性和碱性废水,可先经中和处理后再用生物法处理;对偶氮染料和硫化染料废水,可先经还原和氧化处理,降低其毒性后,再用生物法处理;亦有采用菌藻共生系统降解偶氮染料的报导,废水先进入厌氧塘,使偶氮双键断裂,然后进入好氧塘,降解芳香胺。
近年来,由于染料行业发展迅速,为了提高染料的使用性能,染料产品逐渐向抗氧化、抗光解、抗生物降解方向发展,废水中难生物降解的物质越来越多,给生物处理带来一定的困难。
采用生物法处理染料废水,最重要的是解决废水的可生化性问题。目前,一般趋于采用强化生物法与物化法结合的方案。
4废水资源化技术
国内外关于染料废水的资源化研究主要集中在以下几个方面:
4.1稀酸的浓缩与回用
染料废水中常伴有稀酸的排出,这部分酸可以回收利用。稀酸的回收主要包括浓缩和净化。净化指去除水中的有机物,主要有气提法、水解法、吸附法、萃取法、氧化法等,其中以氧化法最好。浓缩方法主要有鼓泡多室浓缩法、升膜式真空蒸发浓缩法。日本的Yawata化学工业公司采用浸没燃烧法将含稀盐酸的染料废水中的有机物燃烧后,获得13%的盐酸,然后用浓H2SO4进行循环脱水,转化为浓盐酸,既处理了废物,又回收了盐酸。
4.2盐类的回收
染料废水中含盐量很大,可采用浓缩和焚烧法回收。浓缩法不能去除废水中的有机物质;焚烧法虽然能把有机物作为热源焚烧,但是,如前所述,由于其成本高,难以得到广泛应用。
4.3有机物的回收
染料生产过程中会产生高浓度废母液,这种废液有机物和无机盐浓度很高,处理困难,如果能将其中有用的有机物提取出来,加以回收利用,将具有很好的经济效益和环境效益。有机物回收的方法主要有:树脂吸附、液膜萃取、络合萃取和离子缔合萃取。
有机物回收后,废水中污染物浓度大大降低,经过适当处理后易达到排放标准。因此,这是一种很有前途的处理方法。
5小结
总的来说,对于染料工业废水,使用单一处理方法,难以使处理后的出水达到国家要求的排放标准。目前一般采用两级处理方法:即物化法加生化法、生化法加氧化法,或生化法加吸附法等。在地球资源日益枯竭的情况下,国内外关于废水资源化技术的研究越来越多,人们趋向于寻找不造成二次污染,同时可回收废水中有用物质的技术,以取代目前耗资巨大的各种处理方法。
⑥ 印染污水处理最佳处理方法
印染污水处理通常采用多种方法结合使用。以下是具体的处理技术:
物理方法:
1. 栅栏法:此法用于去除废水中如纱头、布块等漂浮物和悬浮物,常用设备包括格栅、格网和筛网。
2. 调节池:鉴于纺织印染废水水质和水量变化较大,设置调节池至关重要。调节池的停留时间根据废水量而定,例如,5000m³/d的废水处理中,调节池停留时间一般为4小时;2000m³/d的废水处理中,停留时间为5至6小时;小于1000m³/d的废水处理中,停留时间为7至8小时。
3. 沉淀池:印染废水中的悬浮颗粒较小,因此通常不直接进行沉淀处理。沉淀池类型包括平流式、竖流式和辐流式,其中平流式应用最为广泛。
4. 过滤法:在印染废水中,过滤法多采用快滤池,利用重力作用,以6至12米/小时的速度完成过滤过程。
化学处理方法:
1. 中和法:该法主要用于调节废水pH值,并不能去除污染物。在生物处理前,需确保废水pH值在6至9之间。
2. 混凝法:通过化学药剂使废水中的染料、洗涤剂等微粒结合成较大颗粒以便去除。常用的混凝剂包括碱式氯化铝、聚丙烯酰胺、硫酸铝、明矾和三氯化铁。
3. 气浮法:适用于去除废水中的有机胶体微粒和乳状油脂等轻质悬浮物。加压溶气气浮法在印染废水处理中应用较多。
4. 电解法:此法脱色效果显著,但电耗和电极材料耗量大,且需要直流电源,适合小量废水处理。
5. 吸附法:对COD和色度去除效果良好。由于活性炭成本较高,可考虑使用其他活性多孔材料如泥煤、硅藻土、高岭土作为吸附剂。
6. 氧化法:包括光氧化、臭氧氧化和氯氧化法,其中氯氧化法因成本较高而应用较少。
生化处理方法:
1. 厌氧发酵法:通过厌氧技术处理印染废水,可提高处理效果。厌氧发酵工艺包括多种类型,如常规厌氧发酵、高效厌氧发酵、厌氧接触法等。
2. 生物膜法:包括生物滤池、生物转盘和生物接触氧化法。生物转盘法适用于小水量废水处理,而生物接触氧化法在国内应用较多。
3. 活性污泥法:是目前应用最广泛的方法,包括推流式活性污泥法和表面曝气池等。推流式活性污泥法在一些大型工业废水处理站仍在使用。
预处理:
1. 调节池:用于均化水质和水量,防止纤维、棉籽壳、浆料等沉淀,通常配备水力、空气或机械搅拌设备,水力停留时间一般为8小时。
2. 中和池:用于调节废水的pH值,以满足后续处理要求。
3. 废铬液处理:针对印花工艺中产生的含铬废水,需单独处理以消除铬污染。
4. 染料浓脚水预处理:对染色换品种时排放的高浓度染料废水进行单独处理,以降低废水的COD浓度。
⑦ 印染废水脱色有哪些方法
1、活性炭
活性炭表面及内部都有细孔,具有很大的比表面积,可以有效去除废水中的活性染料 、碱性染料、偶氮染料 。
2、天然黏土
天然黏土的脱色机 理除了吸附作用外,还有离子交换以及絮凝的综合作用。
3、脱色剂
脱色剂是集脱色、絮凝、分离等多种功能于一身的有机分子化合物,该产品特有的阳离子基团与废水着色的阴离子基团相互作用而成为难溶性盐。
4、臭氧氧化
臭氧可有效地去除染料废水中的染料,如直接染料、活性染料、酸性染料等。它能迅速而广泛地氧化分解水中的大部分有机物。
5、光催化氧化
光催化氧化与内电解法降解有机染料废水的综合处理效果。
6、生物法
膜生物反应器是一种将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型水处理反应器系统。