印染行業(yè)是工業(yè)廢水排放大戶,據(jù)不完全統(tǒng)計,我國印染廢水每天排放量為3.0×106～4.0×106m3[1]。印染行業(yè)廢水具有水量大、有機污染物含量高、色度深、堿性大、水質(zhì)變化大等特點,屬難處理的工業(yè)廢水,而且,隨著不斷出現(xiàn)的新的化學(xué)漿料、染化料和整理劑的采用,極大地改變了印染廢水的性質(zhì),大大增加了處理難度。

目前,我國印染廢水處理普遍采用物化+生化處理工藝,要求其出水水質(zhì)達到GB4287—1992《紡織染整業(yè)水污染物排放標準》中的一級標準,但一般難以達到一級排放標準[2]。國內(nèi)企業(yè)大多致力于混合廢水集中處理,而對于以回收有用污染物質(zhì)和以資源化利用為目的的綜合治理相對較少,這樣不僅使綜合廢水處理量加大,處理成本增加,且增加了處理難度,往往不能保證對綜合廢水的處理效果,真正實現(xiàn)達標排放,所以研究和開發(fā)新的技術(shù)迫在眉睫。

光催化氧化技術(shù)具有氧化徹底、脫色速度快、無二次污染等特點[3],特別適合廢水的深度處理,實現(xiàn)廢水的回用;微波等離子體氧化技術(shù)利用微波激發(fā)廉價的易耗放電材料,同時綜合利用放電產(chǎn)生的副產(chǎn)物充分迅速有效去除有機物,具有運行費用低廉、維護方便的優(yōu)點。為此本實驗以新型高效物化組合技術(shù)與設(shè)備對印染終端廢水進行深度處理,并進行了回用實驗。

1·印染廢水水質(zhì)水量

上海市滬邦印染廠位于上海浦東保稅區(qū),主要印染各種材料的布料。生產(chǎn)所用染料多為活性染料。其平洗機產(chǎn)生大量的高溫高色度的印染廢水,每條生產(chǎn)線排放漂染廢水約7.5 m3/h。且水質(zhì)變化較大:COD為200~800 mg/L、色度為200~4 000倍、SS約為45 mg/L,pH 6.5~8.5,水溫70~80℃,經(jīng)深度處理后出水要求達到車間用水標準,COD<50 mg/L、色度<20倍、SS<5 mg/L、pH 6.5~8.5。

2·廢水處理工藝

該公司印染廢水水質(zhì)具有高溫、高色度、高COD的特點。傳統(tǒng)的印染廢水一般采用厭氧—好氧處理,但該印染廢水溫度高,不能采用生化方法處理,只能利用物化方法處理。傳統(tǒng)的物化處理方法中活性炭吸附處理成本高,再生困難;膜分離技術(shù)一次性投資大,技術(shù)難度大,膜系統(tǒng)清洗困難,反沖洗需要的水量很大。且由于該企業(yè)對回用水質(zhì)要求比較高,單一的處理工藝一般很難使廢水達到回用標準要求。為此,筆者在光化學(xué)脫色回用技術(shù)基礎(chǔ)上推出“微波無極紫外光催化氧化+活性炭吸附催化氧化”回用處理工藝處理該廢水,該工藝路線主要由3部分組成:砂濾、無極紫外光催化氧化、微波等離子體強化活性炭吸附催化氧化組成,其中砂濾主要除去懸浮物,無極紫外光催化氧化、活性炭吸附催化氧化相互組合以保證廢水深度處理而達到回用要求。

2.1工藝流程

工藝流程見圖1。

由圖1可見,在該工藝中印染終端廢水經(jīng)過砂濾池去除大部分懸浮物質(zhì),砂濾出水被引入微波無極紫外光催化氧化反應(yīng)器,在微波激發(fā)下產(chǎn)生UV光,空氣在UV光的強烈催化作用下,產(chǎn)生臭氧,臭氧與水中污染物發(fā)生劇烈的化學(xué)氧化反應(yīng),使長鏈大分子或含有苯環(huán)、偶氮結(jié)構(gòu)的難降解污染物發(fā)生斷鏈、開環(huán),使之部分或完全分解,破壞染料分子的發(fā)色基團使其脫色,當廢水中污染物濃度較高時,可通過射流泵向光催化氧化反應(yīng)器中泵入O3,以彌補反應(yīng)器中O3劑量的不足。光催化氧化反應(yīng)器可以確保廢水的色度達到回用要求,同時可去除一定的COD。光催化氧化反應(yīng)器中是否加入氧化劑、無極紫外光源開啟多長時間均取決于廢水的水質(zhì)情況。

光催化氧化出水進入活性炭吸附催化氧化系統(tǒng),通過活性炭吸附有機物和少量的懸浮物,再經(jīng)微波協(xié)同催化氧化同時去除水中過量氧化劑,并再生活性炭,以保持活性炭的活性。廢水經(jīng)活性炭吸附催化氧化系統(tǒng)后出水回用于企業(yè)中循環(huán)水、染色布的水洗等工序。

出水經(jīng)過pH在線控制儀進行自動調(diào)節(jié),保證水質(zhì)呈中性。

2.2工藝特點

該工藝具有以下特點:(1)光源系統(tǒng)采用新的微波無極紫外發(fā)光系統(tǒng),與傳統(tǒng)光源系統(tǒng)相比具有節(jié)能、安全、操作方便等特點。(2)該系統(tǒng)具有反應(yīng)迅速、設(shè)備占地少、操作方便、運行穩(wěn)定可靠、同時去除色度和COD等優(yōu)點。(3)活性炭快速脫色吸附殘余的有機物,保證了出水水質(zhì)。(4)活性炭吸附催化氧化反應(yīng)器是采用微波激發(fā)等離子體氧化活性炭上吸附的有機物,再生活性炭,可使活性炭一直保持最佳活性。

3·工程調(diào)試及運行結(jié)果

該公司采用上述工藝建設(shè)一套印染廢水處理裝置,經(jīng)過調(diào)試后,在2003—2004年期間,連續(xù)8個月運行,水質(zhì)測試結(jié)果見表1。

由表1可以看出,進水COD在200~800 mg/L,最終出水COD<50 mg/L,總COD去除率>90%。pH接近中性。進水色度較大但是處理后出水色度<10倍。臭氧含量未檢測出,以上數(shù)據(jù)表明該裝置出水能夠滿足回用水的要求。

4·回用試驗分析

將回用水使用在生產(chǎn)過程中可以有2種方法:

(1)用于漂染工藝中的部分工序,如煮煉、水洗等工序;(2)將其直接用于部分品種的染色。在回用實驗中,主要檢測和比較回用水與新鮮水之間的差異。檢驗使用回用水對染色效果的影響,檢驗和比較使用回用水染色織物的質(zhì)量。

4.1自來水與回用水水質(zhì)

自來水與回用水水質(zhì)比較見表2。

由表2可知,自來水與回用水中差異最大的是氯離子的濃度。這是由于在處理過程中沒有進行特殊的除鹽工藝造成的。在大多數(shù)的漂染工藝中,這樣數(shù)值的氯離子濃度或鹽濃度是可以接受的。

4.2對表面活性劑的影響

在漂染過程中要使用大量的各種表面活性劑?；赜盟械柠}是否對表面活性劑有影響,是染色工作者十分關(guān)注的問題之一。因此,用回用水和新鮮水分別配成質(zhì)量濃度為20 g/L的表面活性劑溶液,放置在不同溫度下(室溫、60、100℃),試驗表面活性劑溶液的穩(wěn)定性。比較回用水和新鮮水對表面活性劑的影響。結(jié)果表明,回用水對固色劑、平平加O、ABS、柔軟劑等多種印染工業(yè)常規(guī)表面活性劑的影響不大,與新鮮水比較沒有明顯的差異。

4.3對染物色差的影響

考察了回用水對染物色差的影響,結(jié)果見表3。

由表3可知,在大多數(shù)情況下,使用回用水染色,所造成的色差都在允許范圍之內(nèi)。

4.4對染色物色牢度的影響

在染整過程中,水中的部分物質(zhì)可能殘留在織物中,這些殘留物可能會與染料作用,影響到染物的各種牢度。經(jīng)過深度處理的回用水對織物各種牢度的影響程度的實驗結(jié)果見表4。

由表4可知,用兩種不同的水進行染色,其結(jié)果沒有根本的區(qū)別。

5·結(jié)論

(1)經(jīng)過8個月的連續(xù)運行,結(jié)果表明,廢水經(jīng)“無極紫外光催化氧化+活性炭吸附催化氧化”深度處理工藝后,可以達到車間回用要求。

(2)回用水與自來水的水質(zhì)特性無明顯差異,使用回用水和新鮮水染色,染色物在特性和質(zhì)量上沒有明顯的差異。

[參考文獻]

[1]孫雷軍.印染生產(chǎn)工藝及其廢水特性[J].甘肅科技,2005,21(8):38-40.

[2]國家環(huán)?？偩挚萍紭藴仕?印染廢水污染防治技術(shù)指南[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2002:76-78.

[3]阮新潮,曾慶福.印染廢水終端處理工藝研究[J].自然雜志,2001,23(6):328-331.

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