印染行業(yè)歷史悠久,自新石器時(shí)代開始,人們就掌握了印染最初的印染技術(shù),而隨著時(shí)代的發(fā)展,印染業(yè)也逐漸成為了國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱行業(yè),與之相關(guān)印染廢水的處理問(wèn)題也成為了解決難題。印染廢水是指在印染過(guò)程中由于染料未完全吸附染物及輔助染色投加的化學(xué)藥劑剩余集合排出的廢水。因此印染廢水成分復(fù)雜,難以處理。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)印染廢水的日排放量達(dá)到了3×106~4×106m3,約占整個(gè)工業(yè)廢水排放的35%,是國(guó)外印染廢水排放量的3~4倍,污染物含量的2~3倍,因此印染廢水成為了目前治理環(huán)境污染的重要任務(wù)。
1 印染廢水處理
印染廢水是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水,因治理困難,處理成本高,成為環(huán)境治理的重點(diǎn)對(duì)象。在選擇印染廢水處理工藝時(shí)需根據(jù)水質(zhì)特征進(jìn)行技術(shù)分析,選擇出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo),又可兼顧成本的處理工藝。
1.1 物化處理法
物化處理法是指利用物理作用和化學(xué)反應(yīng)組成廢水處理系統(tǒng),分離和去除印染廢水中的不溶性污染物和部分可溶性有機(jī)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法。
吸附法是利用溶質(zhì)對(duì)水的疏水性和吸附劑對(duì)溶質(zhì)的親和力,將污染物從水中轉(zhuǎn)移到吸附劑上。常見的吸附劑有活性炭和硅膠等。雖然利用吸附法可以有效去除印染廢水中的色度和有機(jī)污染物,但吸附劑的吸附容量有限,吸附飽和后再生難度較大等原因,因此吸附法在一般廢水處理中使用較少,常用在印染廢水的深度處理中。
膜分離法是指根據(jù)濾膜的顆粒孔徑將不能通過(guò)的污染物從水中截流到濾膜表面,從而達(dá)到凈化水體的目的。一般可分為滲透和滲析,具有出水水質(zhì)好,適應(yīng)性強(qiáng)和效率高等優(yōu)點(diǎn),但存在濾膜易污染,運(yùn)行費(fèi)用高等問(wèn)題。采用氧化鋯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(dá)到工業(yè)水回用標(biāo)準(zhǔn)。
1.2 化學(xué)處理法
化學(xué)處理法是指通過(guò)物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)改變污染物的物理化學(xué)性質(zhì),使其降解成大分子顆粒物,進(jìn)而從廢水中去除的目的。在化學(xué)處理法中研究較多的是高級(jí)氧化法和電化學(xué)法。
高級(jí)氧化法(AOP)是由Glaze等首次提出,是利用羥基自由基(·OH)的強(qiáng)氧化性,與水中污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng),從而將污染物從水中去除。本文主要介紹高級(jí)氧化法中臭氧氧化法,F(xiàn)enton試劑氧化法和光化學(xué)氧化法。
臭氧氧化法處理污染物分為兩種途徑,一種途徑是臭氧直接將污染物氧化為無(wú)機(jī)物。另一種是通過(guò)臭氧分解產(chǎn)生羥基自由基(·OH),利用強(qiáng)氧化性,使污染物發(fā)色基團(tuán)中的不飽和鍵斷裂。盧昶雨等通過(guò)對(duì)3種不同模擬廢水連續(xù)通30min臭氧處理測(cè)定吸光度,結(jié)果表明臭氧氧化對(duì)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染料配水和混合染料配水經(jīng)臭氧/微電解處理后的出水效果,處理水質(zhì)較好,滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。
Fenton試劑氧化法是指H2O2在Fe2+離子的催化下,具有強(qiáng)氧化作用,利用Fenton試劑氧化法可將廢水中的有機(jī)污染物氧化去除。張曉東等將Fenton試劑法與混凝法相結(jié)合,在Fenton試劑中加入CPAM(陽(yáng)離子聚丙烯酰胺)共同處理印染廢水,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)處理后COD與濁度去除率可達(dá)51.22%和79.17%。程然將Fenton試劑氧化法與生物法聯(lián)用處理印染廢水,取得較好出水水質(zhì)。
光化學(xué)氧化法是通過(guò)氧化作用和光催化協(xié)同促進(jìn)反應(yīng)速率和氧化能力的一種水處理技術(shù)。光化學(xué)氧化法可分為直接氧化與間接氧化,其中光分解,光敏化氧化是在光照條件下,直 接使水中污染物分解。光激化氧化和光催化氧化是通過(guò)產(chǎn)生·OH間接氧化污染物。陳志錚等利用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(guò)光催化氧化裝置處理印染廢水,出水水質(zhì)較好。
電化學(xué)氧化法根據(jù)氧化原理分為兩個(gè)過(guò)程,一是通過(guò)陽(yáng)極直接將污染物氧化為無(wú)害物質(zhì),二是通過(guò)陽(yáng)極產(chǎn)生可變價(jià)的金屬鹽溶液,通過(guò)鹽溶液氧化作用,將污染物氧化降解成無(wú)害物質(zhì)。
1.3 生化處理法
生化處理法按需氧量可分為好氧生物法和厭氧生物法。好氧生物法是利用好氧微生物和兼性厭氧微生物的生化作用來(lái)完成處理廢水的過(guò)程。通過(guò)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(zhuǎn)化廢水中難降解污染物。好氧法由于單一處理效果并不理想且后期運(yùn)行費(fèi)用高,一般應(yīng)用于廢水深度處理。
生物的代謝作用,將廢水中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。厭氧生物法同時(shí)適用于不同濃度廢水,對(duì)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(yīng)用好氧-厭氧技術(shù)的主要原理是利用好氧作用和厭氧作用相結(jié)合,通過(guò)生物降解作用協(xié)同處理廢水中難降解有機(jī)污染物,并且厭氧反應(yīng)能降解部分有機(jī)酸。
2 活性炭吸附法及其組合工藝在印染廢水處理
活性炭是將有機(jī)原料,如煤炭、木料、硬果殼、樹脂等為原料,在高溫下碳化、活化而成?;钚蕴靠紫堵蚀?,表面具有無(wú)數(shù)細(xì)小空隙,因此具有優(yōu)良的吸附性和極大的吸附容量。但由 于微孔直徑在2~50nm之間,同時(shí)具有強(qiáng)親水性,限制了大分子及疏水性染料在活性炭?jī)?nèi)部的擴(kuò)散。因此活性炭吸附法對(duì)中低分子和水溶性染料吸附性較好,對(duì)于大分子和疏水性染料吸附性能較差。因此單獨(dú)使用活性炭法處理印染廢水的效果并不能滿足我們對(duì)水質(zhì)的要求,采用組合工藝可提高出水質(zhì)量,去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(xué)氧化-活性炭法,臭氧-活性炭法和微波-活性炭發(fā)。
2.1 化學(xué)氧化-活性炭法
化學(xué)氧化-活性炭法是將化學(xué)氧化法和吸附法相結(jié)合,先利用氧化法將印染廢水中的有機(jī)污染物氧化成無(wú)機(jī)物和小分子顆粒,然后通過(guò)活性炭將廢水中的小分子顆粒吸附到活性炭 上,再將活性炭從廢水中分離,從而凈化水體。而與此過(guò)程相反的活性炭-化學(xué)氧化法的作用機(jī)理則是先通過(guò)活性炭的吸附作用,將印染廢水中有機(jī)污染物轉(zhuǎn)移到活性炭表面,維持有機(jī)污染物的高濃度,在活性炭表面與污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng),提高污染物去除率。兩種方法適用的印染廢水濃度不同。前者適用于高濃度印染廢水,后者適用于中低濃度廢水。
2.2 臭氧-活性炭法
臭氧 -活性炭法是將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為一體的新型水處理技術(shù)。臭氧具有強(qiáng)氧化性和促進(jìn)絮凝的作用。臭氧-活性炭法先通過(guò)臭氧 氧化分解水中的有機(jī)污染物,促進(jìn)水中部分膠體和可溶性有機(jī)物絮凝沉淀,同時(shí)臭氧使廢水中有機(jī)污染物通過(guò)開環(huán)和斷鏈氧化成小分子物質(zhì),更易被活性炭所吸附,并產(chǎn)生少量溶解氧維持活性炭上附著的微生物活性,提高活性炭使用周期。這使得在保持臭氧和活性炭本身優(yōu)勢(shì)的同時(shí)協(xié)同作用,提高出水水質(zhì)。
2.3 微波-活性炭法
微波 -活性炭法是利用微波的輻射性能和活性炭的吸附性能結(jié)合的新型處理工藝,微波具有很強(qiáng)的穿透能力,使廢水中的極性分子高速旋轉(zhuǎn)達(dá)到熱效應(yīng),產(chǎn)生的高溫使得有機(jī)污染物降解成無(wú)機(jī)物,并通過(guò)活性炭的吸附作用吸附去除。同時(shí)微波的非熱效應(yīng)可以加快有機(jī)污染物分子鍵的斷裂,提高有機(jī)污染物的去除率并且不會(huì)產(chǎn)生二次污染。陳紅英等采用微波處理法和活性炭吸附法協(xié)同處理模擬印染廢水,結(jié)果表明出水水質(zhì)良好,并且通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明二者聯(lián)合處理印染廢水優(yōu)于單一處理方法。
3 結(jié)語(yǔ)
印染廢水變化無(wú)常,成分復(fù)雜,在工業(yè)廢水中屬于難治理一類,需要根據(jù)印染廢水的組成及物化性質(zhì),綜合考慮各種處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),選擇合適的組合工藝進(jìn)行處理。但由于印染染料之間的差異和印染廢水本身的復(fù)雜性,日后的主要研究方向分為兩種,一是研究新型活性炭,降低成本及提高去除率。二是研究活性炭和其他工藝的新型組合工藝。通過(guò)組合工藝,不斷彌補(bǔ)自身不足,提高去除率,將對(duì)環(huán)境的影響降到最低。