諸城市吉豐機(jī)械科技有限公司作者
目前,有多種物理和化學(xué)方法以及生物學(xué)方法可用于染料廢水的脫色和降解。國(guó)內(nèi)外工業(yè)染料廢水處理中常用的方法有:生物處理,化學(xué)絮凝,化學(xué)氧化,吸附和電化學(xué)等方法。諸如膜分離技術(shù)和輻照技術(shù)之類的其他技術(shù)也正在得到推廣和應(yīng)用。在特定的城市下水道和污水處理中,廢水先在工廠中進(jìn)行預(yù)處理,并在達(dá)到城市下水道排放標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行集中處理。排放前對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理可以提高廢水的質(zhì)量,減輕城市污水處理廠的處理負(fù)荷,并根據(jù)廢水的質(zhì)量,采用不同的預(yù)處理方法。在印染廢水的終處理中,有機(jī)物的去除通?;谏锓椒?。對(duì)于難以生物降解的印染廢水,更適宜采用厭氧(水解)和好氧相結(jié)合的處理方法。對(duì)于易于生物降解的印染廢水,可以使用一個(gè)時(shí)期的生物處理。色度的去除通?;谖锢砗突瘜W(xué)方法。對(duì)于大型和高工廠,可以使用電解,化學(xué)絮凝和臭氧氧化。對(duì)于小型工廠,可以使用礦渣過濾。以下是國(guó)內(nèi)外具體印染廢水處理工藝的總結(jié)。
1. 1生物處理方法
生物處理方法主要通過生物細(xì)胞的絮凝,吸附和生物降解來分離和降解廢水中的發(fā)色物質(zhì)。生物的絮凝和吸附屬于物理過程,不會(huì)導(dǎo)致染料分子結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)變化。生物降解利用微生物酶氧化或還原染料分子,破壞其發(fā)色基團(tuán)和不飽和鍵,并且通過一系列的氧化,還原,水解和復(fù)合過程,染料終被降解為簡(jiǎn)單的無機(jī)物質(zhì),或轉(zhuǎn)化為多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或原生質(zhì)。廢水中的大多數(shù)有機(jī)物都是可生物降解的。諾卡氏菌和微球菌環(huán)菌甚至可以分解苯環(huán)結(jié)構(gòu)。在輔酶HSCOA的作用下,苯環(huán)分解為有機(jī)酸,后氧化為CO2。和水。因此,自上世紀(jì)以來,由于其低的操作成本和經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用,生物處理已被廣泛用于染料廢水處理中。*80%以上的染料廢水仍以生物處理為主,其中好氧生物處理占絕大多數(shù)。
生物處理可分為有氧生物處理和厭氧生物處理。盡管好氧處理的BOD去除率高,但去除率可達(dá)到80%,運(yùn)行成本低。然而,復(fù)雜的大分子物質(zhì)的降解效果很差,僅為約50%。因此,染料廢水色度和難處理有機(jī)物的去除率往往不理想,尤其是PVA等化學(xué)漿料,表面活性劑和灰布?jí)A還原技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。染料廢水的CODcr可達(dá)到3000 mg·L-1,生物降解能力明顯降低,BOD / CODcr一般低于0.2,僅需氧生物處理,出水難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。與好氧處理方法相比,厭氧生物處理方法在一定條件下對(duì)復(fù)雜的高分子物質(zhì)具有明顯的降解作用,是一種很有前途的工業(yè)廢水處理方法。但是,工業(yè)廢水的厭氧處理常常伴有腐臭味,僅厭氧處理染料廢水的效果并不理想,仍然很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此,在當(dāng)前用于染料工業(yè)廢水的生物處理裝置之后,通常將物理和化學(xué)處理(凝結(jié)沉淀或氣浮)裝置串聯(lián)連接以進(jìn)行進(jìn)一步處理。后續(xù)處理?;谏鲜錾锾幚矸椒ǖ木窒扌砸约叭玖显诳构饨夂涂股镅趸矫娴男掳l(fā)展,探索生物處理工藝的佳組合,并篩選出具有強(qiáng)降解性和高效率的降解細(xì)菌絮凝活性已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn),并取得了令人滿意的結(jié)果。結(jié)果。
1.2絮凝方法
絮凝方法是通過物理或化學(xué)作用將某些物質(zhì)添加到廢水中,使初溶解在廢水中或處于細(xì)懸浮狀態(tài)的污染物不易沉降(或漂浮)并過濾成較大的顆粒,因此采用水分離法,以分離和去除廢水中富集的發(fā)色物質(zhì)。絮凝方法主要包括凝結(jié)沉淀法和凝結(jié)氣浮法。所用的凝結(jié)劑可分為兩類:無機(jī)和有機(jī)。無機(jī)凝結(jié)劑主要是鋁鹽和鐵鹽。常用的凝結(jié)劑包括石灰(Ca(OH)2),硫酸鋁(Al2(SO4)3·14H2O),氯化鐵(FeCl3)和(FeSO4),硫酸鐵(Fe2(SO4)3)等以及無機(jī)高分子聚合物,例如聚氯化鋁,聚硫酸鐵(PFS),聚硫酸鐵等。無機(jī)聚合物凝結(jié)劑具有腐蝕性低,pH范圍寬,凝結(jié)和沉降性能好,脫水性能好等優(yōu)點(diǎn)。廢水處理效果好。有機(jī)凝結(jié)劑是指可以絮凝的天然或人工合成的有機(jī)聚合物。根據(jù)可解離基團(tuán)的特性,它們可分為陰離子型(-COOH,-SO3H,-OS3H等)和陽離子型(-NH3OH,-NH2OH,-CONH3OH等),兩性的(包含兩個(gè)基團(tuán))。同時(shí))和非離子(不可電離的非電解質(zhì))。染料廢水中常用的有機(jī)高分子絮凝劑有:CG-A,DC-491、611陽離子高分子絮凝劑,mPAM(亞甲基聚丙烯酰胺)等。與無機(jī)絮凝劑相比,具有脫色效果好,用量少,pH值范圍寬,污泥量少的優(yōu)點(diǎn)。近年來,在國(guó)外使用的有機(jī)聚合物凝結(jié)劑的數(shù)量一直在增加,并且有取代無機(jī)凝結(jié)劑的趨勢(shì),但是有機(jī)絮凝劑的高價(jià)格影響了其廣泛的應(yīng)用。絮凝經(jīng)常單或與生化處理結(jié)合用作預(yù)處理。
絮凝法對(duì)疏水性染料的脫色效率高,色度去除率可達(dá)到92%以上,但對(duì)親水性染料的脫色效果低,CODcr去除率低。因此,絮凝經(jīng)常與其他處理方法(如生化處理,過濾等)結(jié)合使用。處理后,CODcr的去除率為70%至80%,BOD5的去除率為90%至96%,色度的去除率可達(dá)到70%以上。絮凝被認(rèn)為是有效和經(jīng)濟(jì)的脫色技術(shù)之一,它比生物處理方法更經(jīng)濟(jì)。它具有工程投資少,占地面積小,處理能力大,疏水性染料脫色效率高的優(yōu)點(diǎn)。但是,絮凝法的缺點(diǎn)是親水性染料的脫色差,CODcr去除率低,處理時(shí)間長(zhǎng),污泥量大,脫水處理困難,這是影響該方法在工程實(shí)踐中廣泛應(yīng)用的主要原因。因此,新型多功能高效絮凝劑的開發(fā)和應(yīng)用工藝的優(yōu)化是目前對(duì)該方法的研究重點(diǎn)。
1. 3化學(xué)氧化法
化學(xué)氧化方法是通過氧化破壞染料的共軛體系或發(fā)色團(tuán)。它是印染脫色的一種方法,也是染料廢水脫色和降解的主要方法之一。除了常規(guī)的氯氧化方法外,國(guó)內(nèi)外的研究主要集中在臭氧氧化,過氧化氫氧化,電解氧化和光氧化。但是,由于氯氧化法會(huì)脫色,因此容易產(chǎn)生小分子,更危險(xiǎn),會(huì)引起動(dòng)物腫瘤,損害神經(jīng)系統(tǒng)和其他有機(jī)鹵代物質(zhì),目前很少使用。同時(shí)過氧化氫法和光催化法雖然具有高效,無二次污染的優(yōu)點(diǎn),但由于加工成本和能耗的限制,仍與工業(yè)應(yīng)用相距甚遠(yuǎn)。臭氧是一種很好的脫色氧化劑。對(duì)于含有水溶性染料(例如活性染料,直接染料,陽離子染料和酸性染料)的廢水,它的脫色率很高。對(duì)分散染料也有很好的脫色作用。但是對(duì)于懸浮狀態(tài)下廢水中的其他減少量是有效的。 ,硫化和涂層,脫色效果差。臭氧氧化也可以與其他處理技術(shù)結(jié)合使用。如果使用FeSO4,F(xiàn)e2(SO4)3和FeCl3,冷凝后用臭氧處理可以改善脫色;臭氧加上紫外線或電離輻射的同時(shí)也可以提高氧化效率。臭氧氧化對(duì)染料的適應(yīng)性廣,脫色效率高。同時(shí),廢水中O3和過量O3的還原產(chǎn)物可以迅速分解為溶液和空氣中的O2,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。因此,O3脫色技術(shù)具有一定的工業(yè)應(yīng)用前景。當(dāng)前臭氧氧化的主要缺點(diǎn)是相對(duì)較高的運(yùn)行成本。因此,目前國(guó)內(nèi)外用于工業(yè)廢水處理的化學(xué)氧化方法主要是臭氧氧化方法。
1.4吸附方式
吸附脫色的主要優(yōu)點(diǎn)之一是可以通過吸附將染料從水中除去,并且在吸附過程中保留了染料的結(jié)構(gòu)。目前,國(guó)內(nèi)外用于染料工業(yè)廢水處理的主要吸附劑為:活性炭,硅聚合物,大孔樹脂等比表面積大的材料,吸附劑對(duì)染料和色度的去除效果較好,但由于其相對(duì)較高成本尚未得到廣泛推廣和應(yīng)用;低成本材料(例如高嶺土和工業(yè)爐渣)也可以使染料廢水作為吸附劑脫色,但它們?nèi)蕴幱趯?shí)驗(yàn)探索階段。目前,用于染料廢水工業(yè)處理的吸附方法主要是活性炭吸附方法?;钚蕴恳驯粡V泛用作優(yōu)異的吸附劑,并且仍然是有色廢水的佳吸附劑。活性炭吸附法對(duì)去除水溶性有機(jī)物非常有效。對(duì)陽離子染料,直接染料,酸性染料,活性染料和其他水溶性染料具有良好的吸附性能。脫色率在97%以上,CODcr的去除率在63%?95%之間。然而,活性炭吸附對(duì)高濃度疏水染料廢水的處理顯示出明顯的局限性,并且由于活性炭使用昂貴,因此單位廢水處理成本很高。因此,活性炭吸附法通常與其他方法結(jié)合使用,主要用于廢水的預(yù)處理或深度處理。因此,目前應(yīng)用范圍廣,吸附效率高,易再生,性能穩(wěn)定,加工成本低的吸附劑的研究與開發(fā)是該技術(shù)方法未來發(fā)展的重要方向。
1.5電化學(xué)方法
電化學(xué)方法是其中由電產(chǎn)生的氧化還原劑破壞染料的分子結(jié)構(gòu)以使染料脫色和降解的方法。電化學(xué)方法主要分為:電解法,電浮法和微電池法。研究表明[17],電化學(xué)方法是一種有效的染料廢水處理方法,可以有效地處理染料廢水的色度,CODcr,BOD和TSS。電解法以石墨,鈦板等為板,以NaCl,Na2SO4或水中的原鹽為導(dǎo)電介質(zhì)電解染料廢水。使用電解過程中產(chǎn)生的新生態(tài)氧,陽產(chǎn)生O2或Cl2,陰產(chǎn)生H2?;騈aClO的氧化和H2的還原破壞染料的分子結(jié)構(gòu)并脫色;電浮法以Fe和Al為陽,通過電反應(yīng)生成Fe2 +和Al3 +水解產(chǎn)物,形成絮凝物。絮凝物因吸附而脫色,并且由于陰產(chǎn)生的H2絮凝物浮起。微型電池方法使用鑄鐵屑作為過濾材料,然后將染料廢水浸入或通過。鐵和廢水之間的電勢(shì)差用于產(chǎn)生電效應(yīng),電反應(yīng)產(chǎn)生新的生態(tài)。 H的高化學(xué)活性會(huì)引起染料廢水中各種成分的氧化還原反應(yīng),破壞染料的顏色結(jié)構(gòu)。
染料廢水的電化學(xué)處理一般不需要添加化學(xué)藥品,后處理簡(jiǎn)單,占地面積小,管理方便,被稱為清潔處理方法。除陽離子染料外,其他染料廢水的電化學(xué)法脫色率均在90%以上。然而,在實(shí)際操作中,單位功率消耗和所用電材料的大量使用限制了其發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。因此,開發(fā)高性能,高效電化學(xué)反應(yīng)技術(shù)的新型電材料是該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵,也是電化學(xué)技術(shù)改進(jìn)的重要方向。
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