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染料废水

2014/9/8 22:28:54

信息内容
染料废水


纺织染料近年来快速发展,目前我国各种染料产量已达90t,染料废水已成为重点污染源之一。染料行业品种繁多,工艺复杂。染料生产废水含有酸、碱、盐、卤素、烃、硝基物、胺类和染料及其中间体等物质;有的还含有剧毒的联苯胺、吡啶、氰、酚,以及重金属汞、镉、铬等。这种废水组分复杂,具有毒性,比较难于处理。近年来,由于染料生产废水日增,危害更加严重,有的工厂和某些产品只好停止生产。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。

   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[2]。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性染料有优异的吸附能力,其吸附容量分别为264421 mg/g(椰子活性炭吸附容量少于80 mg/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[34]

  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[5,6] 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 和反渗透。据报道,用管式和中空纤维式聚砜 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%[7,8]。近年来,用壳聚糖 膜和多孔炭膜的新型膜来处理印染废水,取得较好的效果[9,10]。夏之宁等[11]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%67%

  2    化学法

  2.1 化学混凝法

  化学混凝法主要有沉淀法和 法,此法有效,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[12]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715 mg/L时,对酸性染料、活性染料的脱色率达90%以上。吴冰艳等[13]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20 mg/L,色度去除率达90%。方忻兰[14]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[1517]

  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 Fe2+ 反应所产生的羟基自由基使染料有机物断链[18]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pH 1.52.5条件下以H2O2 2 g/gCODCrFe2+4 g/L水,氧化60 min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(125320)、高压(0.520 MPa)条件下通入空气,使废水中的有机物直接氧化[20]。超临界水氧化(SCWO)是指当温度、压力高于水的临界温度(374)和临界压力(22.05 MPa)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[21]对有机碳含量27.33 g/L的有机废水,在55060 s内,有机氯和有机碳的去除率分别为99.99%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TiO2CdS Fe2O3 WO3 作催化剂),在紫外线高能辐射下,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,缺点是和能耗高。张桂兰等[22]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60 min光照,其降解率分别为83%81.4%

   生化法

  生化法具有运行低,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CODCrBOD5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[25]在处理酞菁蓝废水过程中,采用气提、吹脱和 等物化手段去除原水中大部分NH3-NCu2+,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48 hCODCr 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(High Solution Bacteria)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SO2H2O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20002500 mg/L)的废水,出水CODCr小于100 mg/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%

   

  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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