污水處理設(shè)施：物化法處理印染廢水的研究進(jìn)展
文章作者: 宏森環(huán)保
我國(guó)是印染紡織大國(guó)，而印染行業(yè)又是工業(yè)廢水排放大戶，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)印染廢水每天排放量為3.0×106~4.0×106t。印染廢水具有水量水質(zhì)變化大、有機(jī)污染物含量高、色度深、pH波動(dòng)大等特點(diǎn)，過(guò)去常采用成本較低的生化法處理即可滿足較低的排放標(biāo)準(zhǔn)。
近年來(lái)，隨著難生物降解的聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纖維素(CWC)、表面活性劑和新型助劑的大量使用，同時(shí)由于印染行業(yè)需求染料向抗光解、抗氧化、抗生物降解方向發(fā)展，COD質(zhì)量濃度也由原來(lái)的數(shù)百mg/L上升到2000~3000mg/L，導(dǎo)致印染廢水的處理難度大大增加，單獨(dú)采用生物處理工藝往往達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。為此，將物化法與生化法結(jié)合處理該廢水。結(jié)合形式包括：(1)通過(guò)物化法的預(yù)處理來(lái)降低廢水中難降解污染物的含量，減少生物毒性，并提高可生化性，廢水再進(jìn)入生化處理裝置;(2)印染廢水在經(jīng)過(guò)生化處理后，再通過(guò)物化法深度處理。近年來(lái)將物化法與生化法聯(lián)合處理印染廢水的耦合技術(shù)已經(jīng)成為其主要的發(fā)展方向。有關(guān)廢水的生化處理方面的研究已有很多，小編僅針對(duì)印染廢水的物化處理技術(shù)做一介紹。
1、處理印染廢水的物理方法
常用的處理印染廢水的物理方法主要包括吸附、混凝、膜處理等。通常地，吸附和膜處理技術(shù)作為生物處理的深度處理技術(shù);而混凝技術(shù)視具體情況可以放在生物處理工段的前面，也可以放在后面。這些技術(shù)都可取得較好的效果。不過(guò)一般來(lái)說(shuō)此類技術(shù)只是對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行了相間轉(zhuǎn)移，并沒(méi)有從根本上消除污染，而且相應(yīng)材料消耗較大，增加了處理成本，限制了大范圍的推廣應(yīng)用。
吸附法
當(dāng)印染廢水與多孔性物質(zhì)混合或通過(guò)由其顆粒組成的濾床時(shí)，污染物就會(huì)進(jìn)入多孔物質(zhì)的孔隙內(nèi)或者是黏附在表面而被除去。吸附法適用于低濃度印染廢水，多用于深度處理。應(yīng)用較多的吸附劑是活性炭，但單獨(dú)采用活性炭吸附處理印染廢水的成本很高。
近些年來(lái)研究的重點(diǎn)主要在于尋找開(kāi)發(fā)新型廉價(jià)易得的吸附劑，并對(duì)其進(jìn)行改性來(lái)提高吸附性能。
2、混凝法
混凝工藝流程簡(jiǎn)單，操作管理方便。但由于染料品種繁多，單一混凝劑難以適應(yīng)成分復(fù)雜的印染廢水，因此開(kāi)發(fā)新型高效無(wú)毒混凝劑，對(duì)現(xiàn)有藥劑進(jìn)行改性，爭(zhēng)取做到一劑多用是目前該技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。
目前常用的絮凝劑包括無(wú)機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑及生物絮凝劑。無(wú)機(jī)絮凝劑主要有鋁鹽、鐵鹽等低分子混凝劑以及聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵等高分子混凝劑。傳統(tǒng)的鋁鹽混凝一直占主導(dǎo)地位，其絮體小、形態(tài)穩(wěn)定，對(duì)大部分染料廢水處理效果比較理想，但反應(yīng)較慢，受溫度影響較大且有毒性;鐵
鹽反應(yīng)快、絮體大、易失穩(wěn)沉淀，對(duì)疏水性染料脫色效率高，但對(duì)親水性染料脫色不理想，投加量不當(dāng)會(huì)使水體呈現(xiàn)黃色，COD去除率低。有人圍繞著鐵磁性物質(zhì)展開(kāi)研究，通過(guò)磁種混凝使非磁性污染物獲得磁性，實(shí)現(xiàn)磁分離來(lái)縮短時(shí)間。將煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣粉碎(其成分中含有磁性鐵氧化物)來(lái)處理紡織廢水，沉降速度較FeCl3或PAC大10倍，對(duì)色度、SS、TOC、COD、總氮和總磷的去除率都較高;利用磁性納米Fe3O4顆粒的超順磁特性，在外加磁場(chǎng)的作用下將磁顆粒、亞鐵鹽及有機(jī)物形成的混凝體迅速沉降下來(lái)，COD去除率較只投加亞鐵鹽時(shí)高15%。
有機(jī)高分子絮凝劑較無(wú)機(jī)絮凝劑絮凝速度快且穩(wěn)定，用量少，受共存鹽類、pH及溫度影響小，產(chǎn)生的殘?jiān)草^少，因此應(yīng)用前景更加廣泛。主要品種有聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚胺等，由于合成高分子有毒性，因而天然無(wú)毒的高分子絮凝劑如殼聚糖日益受到重視。但殼聚糖只能溶解于弱酸性溶液，溶解度較小，在殼聚糖分子上引入基團(tuán)對(duì)其進(jìn)行改性，增強(qiáng)殼聚糖的螯合能力已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。
近些年生物絮凝劑發(fā)展迅猛，其對(duì)水中膠體和懸浮物具有絮凝作用，且無(wú)二次污染，具有高效、無(wú)毒、絮凝對(duì)象廣泛、脫色效果獨(dú)特等優(yōu)點(diǎn)，但是成本較高，技術(shù)上還存在一些問(wèn)題。
膜分離
膜分離技術(shù)由于無(wú)相變、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，迅速發(fā)展日趨成熟并已形成工業(yè)化規(guī)模，但不適宜直接處理印染廢水，否則極容易造成嚴(yán)重的膜污染且難以再生;膜分離技術(shù)多用于深度處理，降低和去除殘存的有機(jī)物、色度并脫除無(wú)機(jī)鹽分，分離前段工藝中形成的微生物、絮凝物或是投加的固體催化劑，與其他技術(shù)聯(lián)用的效果極好，出水可以達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。采用混凝沉淀法對(duì)COD高達(dá)2500mg/L，色度高達(dá)10000倍的印染廢水進(jìn)行預(yù)處理，后接膜生物反應(yīng)器與納濾膜分離系統(tǒng)組合工藝，處理后COD降到30mg/L，NH3-N降到8mg/L，色度為0，其中納濾膜主要分離色素等生物難降解小分子物質(zhì)。浙江某公司采用超濾-反滲透聯(lián)用處理印染廢水，超濾可去除部分有機(jī)物及色度，更主要是去除可能污堵反滲透膜的膠體、細(xì)菌、病毒等雜質(zhì)，延長(zhǎng)了反滲透膜的清洗周期和壽命;反滲透可去除98%的鹽分，完全去除硬度，同時(shí)對(duì)COD、色度也具有極高的去除作用，出水完全達(dá)到純水標(biāo)準(zhǔn)。
3、化學(xué)氧化方法
化學(xué)氧化能夠使印染廢水中的有機(jī)染料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被分解，常用的氧化劑包括O2、O3、ClO2、H2O2、新生態(tài)MnO2等。這些氧化劑都能與染料發(fā)生氧化還原反應(yīng)，但由于成本高或效率低導(dǎo)致費(fèi)用昂貴，于是人們紛紛添加催化劑來(lái)提高其氧化性能，通過(guò)產(chǎn)生氧化活性更高的˙OH來(lái)提高其氧化能力。印染廢水中染料的顏色來(lái)源于染料分子的共扼體系—含不飽和基團(tuán)—N=N—、C=C、—N=O、C=O、C=S—、—CH=N—等的發(fā)色體。˙OH的標(biāo)準(zhǔn)氧化電位高達(dá)2.8eV，是除元素氟以外較強(qiáng)的氧化劑，能夠有效打破共扼體系結(jié)構(gòu)，使之變成無(wú)色的有機(jī)分子，無(wú)選擇地將絕大多數(shù)有機(jī)物徹底氧化成CO2、H2O和其他無(wú)機(jī)物。
4、光化學(xué)氧化法
光化學(xué)氧化印染廢水不受鹽離子種類、有機(jī)物濃度和pH波動(dòng)的影響，無(wú)二次污染，操作條件溫和。利用紫外光照射在TiO2的表面產(chǎn)生˙OH進(jìn)而氧化有機(jī)污染物是當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室內(nèi)較主要的方法，但對(duì)于色度較高的印染廢水由于光透過(guò)性較差而使處理效果不夠理想。
于是研究重點(diǎn)正在從利用紫外光的光催化氧化向利用可見(jiàn)光的光敏化氧化轉(zhuǎn)變。因?yàn)槿玖媳旧砭褪且环N光敏化劑，能夠被可見(jiàn)光激發(fā)向TiO2轉(zhuǎn)移電子，形成的導(dǎo)帶電子被水中的氧捕獲，進(jìn)而形成˙O2-和˙OH，這樣協(xié)助催化劑被間接激發(fā)，從而擴(kuò)大了可利用光的波長(zhǎng)范圍，甚至可以直接利用太陽(yáng)光，極大地降低了處理成本。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采取的措施有：改變光收集裝置透鏡聚焦、復(fù)式拋物線集光器、鍍發(fā)光劑、聯(lián)合類Fenton技術(shù)等，這些都得到了良好的處理效果。在突尼斯占地50m2的光敏化氧化工藝中試裝置的運(yùn)行結(jié)果表明，太陽(yáng)光能夠去除難降解有機(jī)物和色度，甚至較實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有更高的效率(量子產(chǎn)率達(dá)15%)，并提高了廢水的可生化性，這在陽(yáng)光充沛的地區(qū)具有極大的意義，只是太陽(yáng)光的光效率過(guò)低，使得處理設(shè)施占地面積龐大。
