活性染料印染废水处理工艺研究

2021-12-24翟佳

绿色环保建材 2021年12期

翟佳

江苏省环科院环境科技有限责任公司

1 引言

染剂在各行业中起着重要作用，如皮革、造纸、纺织等。目前我国生产的染料总量约有九十多万吨，占全球总产量的70%以上。纺织业、印染业、造纸业、皮革业、涂料业、染料业五大印染行业的废水排放量中，纺织业的废水排放占总废水量的54%。剩下的四个行业占到了46%，但是水的浪费还是不小的。当前，无论生产工艺还是生产设备都在不断的更新，但同时生产技术的进步又使生产废水更难处理，对环境水资源产生了巨大的影响。所以研究活性染料废水的处理技术具有重要的意义。我国作为纺织大国，在纺织生产过程中会产生大量的印染废水。废水中污染物较多，且可生化性差，如果不能及时处理，将对环境造成严重威胁，特别是水环境，对公众的日常生活和健康造成严重威胁，它将导致环境的严重破坏和生态系统的失衡，对我国的环境保护将产生十分不利的影响。虽然我国已建立了相应的印染废水排放制度，但据研究，印染废水的影响仍不减，因此，有关部门必须对印染废水的特性进行详细分析，并根据印染废水的特点制定相应的处理方法，从而有效减少印染废水对环境的污染。

2 印染废水治理存在的问题

自纺织印染行业的快速发展以来，其产能一直处于着高速发展的阶段，这与人们日益提升的生活水平是密切相关的，但是其自身面临的高能耗、高污染、高耗水等一系列的问题也是很难解决的。但是其发展过程中的低利润却难以进行节能、污染治理等多项费用的支出，也就无法在长期的发展中获得优势，造成了严重的资源浪费和行业发展懈怠的现象，慢慢进入了恶性循环的工作阶段。其中的原因是印染废水处理和回收工作的高额费用是难以得到有效的支持的，这种先污染后处理的末端治理的策略也就导致了废水处理成本的增加。末端治理工作的重点在于对于已经产生的废弃物进行后续的处理工作，这种处理的工作量大、费用高、效果差强人意。需要在印染工艺的发展上进行有效的分析，减少印染废水处理工作的弊端，实现节能降耗的工作[1]。

3 印染废水的处理分类与研究进展

3.1 化学氧化过程

第一种是氯氧化法，对于氧化性较强的水溶性染料废水，这种方法脱色效果比较明显，而对油溶性较强的染料废水的处理效果不佳。接下来是臭氧氧化，水溶性和非水溶性燃料废水的处理都有着很好的应用效果，它的限制在于更高的成本。第三，光催化方法，其应用较为广泛。相对于悬浮态纳米TiO2的脱色效果，性能是十分稳定的，催化的活性和效果也是比较高的，但是后续的回收还存在着一定的局限性。

3.2 除色絮凝

因为活性染料属于小分子水溶性物质，其自身带有正电荷，并不能形成胶体，与阳离子（Fe3+、Al3+等）絮凝剂相互排斥，故而聚合氯化铝、聚合氯化铁等絮凝剂对活性印染废水中的废水（Fe3+、Al3+等）相互排斥，从而使活性印染废水如聚氯乙烯等絮凝剂对活性印染废水起到作用。碱溶液中Fe3+，Al3+等可以接受孤对电子，通过络合反应形成了内部结构复杂程度非常高的胶体大分子物质，也就在后期作用中形成具有聚合能力的胶体絮状物质，也就使得后续的净水效果和能力大大提升。在这其中需要注意絮凝、脱色的效果和pH值之间存在着密切的联系，也就需要从参数控制的角度加以分析。

3.3 生化过程

这种方法的应用优势就在于利用了厌氧菌养菌氧化和分解的方法进行一系列污染物的分解，这是一种具有清洁性、环保性的污水处理技术，还具有节能的特性，是当前国内外印染废水处理的基本方法之一。可将生化处理再细分为活性污泥法和生物膜法，并在生物膜法的基础上再发明MBA（MBA）。由于印染废水从成分上进行分析生物是难以将降解的，如果单纯的采取生化法进行处理，后续的指标难以达到现行的规范和工作的效果，需要与其他的方法进行结合和有效的使用。某些印染厂的印染废水水质和水量都受到外部环境的影响比较大，营养物质的相关成分很难达到平衡。它的BOD5∕CODCr=0.33，可生化能力是比较弱的。利用传统的活性污泥法进行废水的处理，污染物很难进行分析，也就需要利用水解酸化池等，将其中的细菌进行分解废水的应用。后续的优化在耗氧生化条件之下选择亲水性材料，利用其溶于水的特点，设计处理方案时，在二沉池出水后布设混凝沉淀池，并在二沉池出水后布设混凝沉淀池，以上这种设计不仅能减少药物用量，还能取得较好的脱色效果。

3.4 吸附法

由于物理方法简单、效率高、对化学物质需求量小等特点，因此被选为最常用的污水处理方法[2]。作为一种吸附能力很强的物质，活性炭在净化领域得到了广泛的应用。对污水处理起着重要作用。对活性染料废水的处理，利用活性炭吸附法可以吸附废水中的色素，还可以将废水中的颜色进行消除的工作。但是活性炭的应用也具有一定的局限性，碱性染料、直接染料、硫化燃料等的吸附能力也并不是相同的，而活性炭价格相对而言也是比较高的，也不能重复利用，因此在低浓度废水中有着很好的应用效果。利用矿物吸附剂时因为一部分黏土表面积是比较大的，也具有很好的吸附能力，因此在染料废水的处理过程中也起到了重要作用。此法简便易行，价格不高，而且易于再生。可以很好地去除污水的颜色。飞灰中含有大量的SiO2和Al2O3，其表面多孔，形状不规则，因此表面积较大。它被投入到污水处理工作之前，要对其进行预处理，使其得到良好的净化效果。但是在其应用的过程中还需要进行全方位的吸附剂的分析工作，如果选择上出现了问题工业废水可能面临着二次污染的现象，因此要注意吸附剂的选用。

3.5 膜分离技术

膜分离技术也是当前在废水处理过程中一种比较先进的技术手段之一，具有操作简单、能耗低、可回收利用的优异性质。第一类为超滤，主要原理为以压力差为推动力，按膜颗粒大小对工业废水颗粒进行膜分离操作。在这种方法的应用过程中使得胶体微粒和大分子物质在膜中被隔离，也就利用中空纤维超滤膜进行了废水中的处理，使得水中的各项污染物水平明显降低。第二种是利用了反渗透法，进行在水压作用之下的反向渗透的工作，这种方法对染料废水进行浓缩，与超滤法相比，它的微孔直径更小，所以色度去除率也更高，基本上可以达到99%，而且通过水就可以循环使用。纳滤法是一种有效去除水中有机物的方法，是处理活性染料废水的有效方法。纳滤原料能有效地阻隔有机物，且膜表面带有负电荷，对于电荷去除有机物效果更为显著[3]。

3.6 萃取过程

提取方法能将工业废水中的污染成分分离出来。电泳浸提法对水溶性染料产生的废水处理效果良好，可实现溶剂的再生，油溶性染料废水也可通过萃取实现染料的回收。提取工艺采用有机溶剂，使用超临界二氧化碳，防止对环境的污染。

3.7 化学絮凝

化学法一直以来在废水的处理过程中都发挥了十分关键的作用，无机混凝剂的应用性能也是十分优异的，主要是对于废水中的悬浮物质进行了很好的混凝处理的效果，但是对于小分子量的染料废水的应用作用十分有限，混凝的效果并不好。对于高分子量的染料废水，选择了有机高分子絮凝剂的应用，更好地进行了吸附水中胶体悬浮物的作用。特别是在水溶性染料废水的处理中，高分子絮凝剂发挥了十分关键的作用[4]。

4 组合活性染料印染废水的处理

4.1 化学氧化-活性炭法

化学氧化-活性炭法结合了两种处理方法的优势，通过氧化法的作用将活性染料和印染废水中包含了有机物质，在其氧化中可以将其变为无机物质和小分子物质，利用活性炭进行废水中的吸附处理的工作，保证废水中的小分子颗粒都得到了净化。活性炭-化学氧化法与上述工艺相反，作用过程中先用了活性炭做好吸附，然后进行废水中有机污染物的转移工作，活性炭一直保持着较高的活性，表面发生了一系列的化学反应，提升了污染物的处理效果。在不同印染废水的处理上效果都是十分显著的，联合法的应用效果是十分显著的。脱色率方面与单独使用活性炭吸附法相比，可提高18%与20.9%[5]。

4.2 臭氧-活性炭法

臭氧-活性炭法组合工艺的应用是利用了活性炭物理吸附、臭氧氧化吸附、生物降解等多个方面的内容进行了全方位的分析，臭氧层本身具有强氧化和促絮凝作用。活性炭处理的方法上利用了臭氧的分解作用，促进了有机污染物的分解，对于水中的胶体、可溶性有机物分子的絮凝、沉淀上发挥了关键性的作用，将其转化为小分子物质进行胡处理，也就降低了活性炭的吸附难度，还提供了溶解氧，从而延长活性炭的使用寿命。这样既有利于臭氧和活性炭保持各自的优势，又能增强二者之间的协同效应，从而提高出水水质。采用臭氧、活性炭相结合的方法处理印染废水，通过正交实验的专门研究工作之后，可以进行参数化的处理工作。臭氧—活性炭法对废水处理效果的影响优于单用臭氧与单用活性炭法。

4.3 微波活性炭法

该方法是一种将微波辐射与活性炭吸附相结合的新技术，该技术对于印染废水中的极性分子在高速旋转下就提升了热效应，微波具有着很高的穿透能力，在高温条件下可使有机污染物达到热效应，在高温条件下可被吸附，并得到较好的吸附效果。在微波作用的有效应用过程中，可以在其应用的阶段下进行有机物中分子间作用的断裂，也就使得有机物的处理效果大大提升，避免了二次污染[6]。