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活性炭吸附組合工藝處理印染廢水

發布時間:2022-02-25來源:佰仕德

印染行業曆史悠久,自(zì)新石器時代開(kāi)始,人們就掌握了印染最初的印染技術,而随着時代的發展,印染業也逐漸成爲了國家經濟發展的支柱行業,與之相(xiàng)關印染廢水的處理問題也成爲了解決難題。印染廢水是(shì)指在印染過程中由于染料未完全吸附染物及輔助染色投加的化學藥劑剩餘集合排出的廢水。因此印染廢水成分複雜(zá),難以處理。據不完全統計,我國印染廢水的日排放(fàng)量達到了3×106~4×106m³,約占整個工業廢水排放(fàng)的35%,是(shì)國外印染廢水排放(fàng)量的3~4倍,污染物含量的2~3倍,因此印染廢水成爲了目前治理環境污染的重要任務。

1 印染廢水處理

印染廢水是(shì)一(yī)種成分複雜(zá)的高濃度有機廢水,因治理困難,處理成本高,成爲環境治理的重點對象。在選擇印染廢水處理工藝時需根據水質特征進行技術分析,選擇出水穩定達标,又(yòu)可兼顧成本的處理工藝。

1.1  物化處理法

物化處理法是(shì)指利用物理作用和化學反應組成廢水處理系統,分離(lí)和去(qù)除印染廢水中的不溶性污染物和部分可溶性有機污染物。在物化處理法中處理效果較好的方法有吸附法和膜分離(lí)法。

吸附法是(shì)利用溶質對水的疏水性和吸附劑對溶質的親和力,将污染物從水中轉移到吸附劑上。常見的吸附劑有活性炭和矽膠等。雖然利用吸附法可以有效去(qù)除印染廢水中的色度和有機污染物,但(dàn)吸附劑的吸附容量有限,吸附飽和後再生難度較大等原因,因此吸附法在一(yī)般廢水處理中使用較少,常用在印染廢水的深度處理中。

膜分離(lí)法是(shì)指根據濾膜的顆粒孔徑将不能通過的污染物從水中截流到濾膜表面,從而達到淨化水體的目的。一(yī)般可分爲滲透和滲析,具有出水水質好,适應性強和效率高等優點,但(dàn)存在濾膜易污染,運行費(fèi)用高等問題。采用氧化锆微濾膜和聚酰胺納濾膜共同處理印染廢水,取得較好處理效果,達到工業水回用标準。

1.2 化學處理法

化學處理法是(shì)指通過物質之間的化學反應改變污染物的物理化學性質,使其降解成大分子顆粒物,進而從廢水中去(qù)除的目的。在化學處理法中研究較多的是(shì)高級氧化法和電化學法。

高級氧化法(AOP)是(shì)由Glaze等首次提出,是(shì)利用羟基自(zì)由基(·OH)的強氧化性,與水中污染物發生氧化還原反應,從而将污染物從水中去(qù)除。本文主要介紹高級氧化法中臭氧氧化法,Fenton試劑氧化法和光化學氧化法。

臭氧氧化法處理污染物分爲兩種途徑,一(yī)種途徑是(shì)臭氧直接将污染物氧化爲無機物。另一(yī)種是(shì)通過臭氧分解産生羟基自(zì)由基(·OH),利用強氧化性,使污染物發色基團中的不飽和鍵斷裂。盧昶雨等通過對3種不同模拟廢水連續通30min臭氧處理測定吸光度,結果表明臭氧氧化對三種印染廢水效果均在90%左右。董姣等采用8種不同活性染料研究單一(yī)染料配水和混合染料配水經臭氧/微電解處理後的出水效果,處理水質較好,滿足排放(fàng)标準。

Fenton試劑氧化法是(shì)指H2O2在Fe2+離(lí)子的催化下(xià),具有強氧化作用,利用Fenton試劑氧化法可将廢水中的有機污染物氧化去(qù)除。張曉東等将Fenton試劑法與混凝法相(xiàng)結合,在Fenton試劑中加入CPAM(陽離(lí)子聚丙烯酰胺)共同處理印染廢水,實驗結果表明經處理後COD與濁度去(qù)除率可達51.22%和79.17%。程然将Fenton試劑氧化法與生物法聯用處理印染廢水,取得較好出水水質。

光化學氧化法是(shì)通過氧化作用和光催化協同促進反應速率和氧化能力的一(yī)種水處理技術。光化學氧化法可分爲直接氧化與間接氧化,其中光分解,光敏化氧化是(shì)在光照(zhào)條件下(xià),直 接使水中污染物分解。光激化氧化和光催化氧化是(shì)通過産生·OH間接氧化污染物。陳志铮等利用UV/TiO2光催化氧化法處理印染廢水,印染廢水處理效果良好。崔迪等通過光催化氧化裝置處理印染廢水,出水水質較好。

電化學氧化法根據氧化原理分爲兩個過程,一(yī)是(shì)通過陽極直接将污染物氧化爲無害物質,二是(shì)通過陽極産生可變價的金屬鹽溶液,通過鹽溶液氧化作用,将污染物氧化降解成無害物質。

1.3 生化處理法

生化處理法按需氧量可分爲好氧生物法和厭(yàn)氧生物法。好氧生物法是(shì)利用好氧微生物和兼性厭(yàn)氧微生物的生化作用來完成處理廢水的過程。通過向廢水中通入氧氣提高好氧微 生物的生化作用,利用生化作用轉化廢水中難降解污染物。好氧法由于單一(yī)處理效果并不理想且後期運行費(fèi)用高,一(yī)般應用于廢水深度處理。

生物的代謝作用,将廢水中的有機污染物轉化爲甲烷和二氧化碳。厭(yàn)氧生物法同時适用于不同濃度廢水,對染料中的偶氮基、蒽醌基和三苯甲烷基均可降解,因耗能少而被廣泛應用好氧-厭(yàn)氧技術的主要原理是(shì)利用好氧作用和厭(yàn)氧作用相(xiàng)結合,通過生物降解作用協同處理廢水中難降解有機污染物,并且厭(yàn)氧反應能降解部分有機酸。

2 活性炭吸附法及其組合工藝在印染廢水處理

活性炭是(shì)将有機原料,如煤炭、木料、硬果殼、樹(shù)脂等爲原料,在高溫下(xià)碳化、活化而成。活性炭孔隙率大,表面具有無數細小(xiǎo)空隙,因此具有優良的吸附性和極大的吸附容量。但(dàn)由 于微孔直徑在2~50nm之間,同時具有強親水性,限制了大分子及疏水性染料在活性炭内部的擴散。因此活性炭吸附法對中低分子和水溶性染料吸附性較好,對于大分子和疏水性染料吸附性能較差。因此單獨使用活性炭法處理印染廢水的效果并不能滿足我們對水質的要求,采用組合工藝可提高出水質量,去(qù)除多種污染物并且能降低處理成本。目前,活性炭組合工藝處理印染廢水主要包括化學氧化-活性炭法,臭氧-活性炭法和微波-活性炭發。

2.1 化學氧化-活性炭法

化學氧化-活性炭法是(shì)将化學氧化法和吸附法相(xiàng)結合,先利用氧化法将印染廢水中的有機污染物氧化成無機物和小(xiǎo)分子顆粒,然後通過活性炭将廢水中的小(xiǎo)分子顆粒吸附到活性炭 上,再将活性炭從廢水中分離(lí),從而淨化水體。而與此過程相(xiàng)反的活性炭-化學氧化法的作用機理則是(shì)先通過活性炭的吸附作用,将印染廢水中有機污染物轉移到活性炭表面,維持有機污染物的高濃度,在活性炭表面與污染物發生氧化還原反應,提高污染物去(qù)除率。兩種方法适用的印染廢水濃度不同。前者适用于高濃度印染廢水,後者适用于中低濃度廢水。

2.2 臭氧-活性炭法

臭氧 -活性炭法是(shì)将活性炭物理吸附作用,臭氧氧化作用,生物降解作用三者融合爲一(yī)體的新型水處理技術。臭氧具有強氧化性和促進絮凝的作用。臭氧-活性炭法先通過臭氧 氧化分解水中的有機污染物,促進水中部分膠體和可溶性有機物絮凝沉澱,同時臭氧使廢水中有機污染物通過開(kāi)環和斷鏈氧化成小(xiǎo)分子物質,更易被活性炭所吸附,并産生少量溶解氧維持活性炭上附着的微生物活性,提高活性炭使用周期。這使得在保持臭氧和活性炭本身優勢的同時協同作用,提高出水水質。

2.3 微波-活性炭法

微波 -活性炭法是(shì)利用微波的輻射性能和活性炭的吸附性能結合的新型處理工藝,微波具有很強的穿透能力,使廢水中的極性分子高速旋轉達到熱效應,産生的高溫使得有機污染物降解成無機物,并通過活性炭的吸附作用吸附去(qù)除。同時微波的非熱效應可以加快有機污染物分子鍵的斷裂,提高有機污染物的去(qù)除率并且不會産生二次污染。陳紅英等采用微波處理法和活性炭吸附法協同處理模拟印染廢水,結果表明出水水質良好,并且通過對比實驗表明二者聯合處理印染廢水優于單一(yī)處理方法。

3 結語

印染廢水變化無常,成分複雜(zá),在工業廢水中屬于難治理一(yī)類,需要根據印染廢水的組成及物化性質,綜合考慮各種處理技術的優缺點,選擇合适的組合工藝進行處理。但(dàn)由于印染染料之間的差異和印染廢水本身的複雜(zá)性,日後的主要研究方向分爲兩種,一(yī)是(shì)研究新型活性炭,降低成本及提高去(qù)除率。二是(shì)研究活性炭和其他工藝的新型組合工藝。通過組合工藝,不斷彌補自(zì)身不足,提高去(qù)除率,将對環境的影響降到最低。


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