MW-UV法印染终端废水处理回用技术
印染行业是工业废水排放大户,据不完全统计,我国印染废水每天排放量为3.0×106～4.0×106m3[1]。印染行业废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点,属难处理的工业废水,而且,随着不断出现的新的化学浆料、染化料和整理剂的采用,极大地改变了印染废水的性质,大大增加了处理难度。
目前,我国印染废水处理普遍采用物化+生化处理工艺,要求其出水水质达到GB4287—1992《纺织染整业水污染物排放标准》中的一级标准,但一般难以达到一级排放标准[2]。国内企业大多致力于混合废水集中处理,而对于以回收有用污染物质和以资源化利用为目的的综合治理相对较少,这样不仅使综合废水处理量加大,处理成本增加,且增加了处理难度,往往不能保证对综合废水的处理效果,真正实现达标排放,所以研究和开发新的技术迫在眉睫。
光催化氧化技术具有氧化彻底、脱色速度快、无二次污染等特点[3],特别适合废水的深度处理,实现废水的回用;微波等离子体氧化技术利用微波激发廉价的易耗放电材料,同时综合利用放电产生的副产物充分迅速有效去除有机物,具有运行费用低廉、维护方便的优点。为此本实验以新型高效物化组合技术与设备对印染终端废水进行深度处理,并进行了回用实验。
1·印染废水水质水量
上海市沪邦印染厂位于上海浦东保税区,主要印染各种材料的布料。生产所用染料多为活性染料。其平洗机产生大量的高温高色度的印染废水,每条生产线排放漂染废水约7.5 m3/h。且水质变化较大:COD为200~800 mg/L、色度为200~4 000倍、SS约为45 mg/L,pH 6.5~8.5,水温70~80℃,经深度处理后出水要求达到车间用水标准,COD<50 mg/L、色度<20倍、SS<5 mg/L、pH 6.5~8.5。
2·废水处理工艺
该公司印染废水水质具有高温、高色度、高COD的特点。传统的印染废水一般采用厌氧—好氧处理,但该印染废水温度高,不能采用生化方法处理,只能利用物化方法处理。传统的物化处理方法中活性炭吸附处理成本高,再生困难;膜分离技术一次性投资大,技术难度大,膜系统清洗困难,反冲洗需要的水量很大。且由于该企业对回用水质要求比较高,单一的处理工艺一般很难使废水达到回用标准要求。为此,笔者在光化学脱色回用技术基础上推出“微波无极紫外光催化氧化+活性炭吸附催化氧化”回用处理工艺处理该废水,该工艺路线主要由3部分组成:砂滤、无极紫外光催化氧化、微波等离子体强化活性炭吸附催化氧化组成,其中砂滤主要除去悬浮物,无极紫外光催化氧化、活性炭吸附催化氧化相互组合以保证废水深度处理而达到回用要求。
2.1工艺流程
工艺流程见图1。
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由图1可见,在该工艺中印染终端废水经过砂滤池去除大部分悬浮物质,砂滤出水被引入微波无极紫外光催化氧化反应器,在微波激发下产生UV光,空气在UV光的强烈催化作用下,产生臭氧,臭氧与水中污染物发生剧烈的化学氧化反应,使长链大分子或含有苯环、偶氮结构的难降解污染物发生断链、开环,使之部分或完全分解,破坏染料分子的发色基团使其脱色,当废水中污染物浓度较高时,可通过射流泵向光催化氧化反应器中泵入O3,以弥补反应器中O3剂量的不足。光催化氧化反应器可以确保废水的色度达到回用要求,同时可去除一定的COD。光催化氧化反应器中是否加入氧化剂、无极紫外光源开启多长时间均取决于废水的水质情况。
光催化氧化出水进入活性炭吸附催化氧化系统,通过活性炭吸附有机物和少量的悬浮物,再经微波协同催化氧化同时去除水中过量氧化剂,并再生活性炭,以保持活性炭的活性。废水经活性炭吸附催化氧化系统后出水回用于企业中循环水、染色布的水洗等工序。
出水经过pH在线控制仪进行自动调节,保证水质呈中性。
2.2工艺特点
该工艺具有以下特点:(1)光源系统采用新的微波无极紫外发光系统,与传统光源系统相比具有节能、安全、操作方便等特点。(2)该系统具有反应迅速、设备占地少、操作方便、运行稳定可靠、同时去除色度和COD等优点。(3)活性炭快速脱色吸附残余的有机物,保证了出水水质。(4)活性炭吸附催化氧化反应器是采用微波激发等离子体氧化活性炭上吸附的有机物,再生活性炭,可使活性炭一直保持最佳活性。
3·工程调试及运行结果
该公司采用上述工艺建设一套印染废水处理装置,经过调试后,在2003—2004年期间,连续8个月运行,水质测试结果见表1。
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由表1可以看出,进水COD在200~800 mg/L,最终出水COD<50 mg/L,总COD去除率>90%。pH接近中性。进水色度较大但是处理后出水色度<10倍。臭氧含量未检测出,以上数据表明该装置出水能够满足回用水的要求。
4·回用试验分析
将回用水使用在生产过程中可以有2种方法:
(1)用于漂染工艺中的部分工序,如煮炼、水洗等工序;(2)将其直接用于部分品种的染色。在回用实验中,主要检测和比较回用水与新鲜水之间的差异。检验使用回用水对染色效果的影响,检验和比较使用回用水染色织物的质量。
4.1自来水与回用水水质
自来水与回用水水质比较见表2。
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由表2可知,自来水与回用水中差异最大的是氯离子的浓度。这是由于在处理过程中没有进行特殊的除盐工艺造成的。在大多数的漂染工艺中,这样数值的氯离子浓度或盐浓度是可以接受的。
4.2对表面活性剂的影响
在漂染过程中要使用大量的各种表面活性剂。回用水中的盐是否对表面活性剂有影响,是染色工作者十分关注的问题之一。因此,用回用水和新鲜水分别配成质量浓度为20 g/L的表面活性剂溶液,放置在不同温度下(室温、60、100℃),试验表面活性剂溶液的稳定性。比较回用水和新鲜水对表面活性剂的影响。结果表明,回用水对固色剂、平平加O、ABS、柔软剂等多种印染工业常规表面活性剂的影响不大,与新鲜水比较没有明显的差异。
4.3对染物色差的影响
考察了回用水对染物色差的影响,结果见表3。
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由表3可知,在大多数情况下,使用回用水染色,所造成的色差都在允许范围之内。
4.4对染色物色牢度的影响
在染整过程中,水中的部分物质可能残留在织物中,这些残留物可能会与染料作用,影响到染物的各种牢度。经过深度处理的回用水对织物各种牢度的影响程度的实验结果见表4。
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由表4可知,用两种不同的水进行染色,其结果没有根本的区别。
5·结论
(1)经过8个月的连续运行,结果表明,废水经“无极紫外光催化氧化+活性炭吸附催化氧化”深度处理工艺后,可以达到车间回用要求。
(2)回用水与自来水的水质特性无明显差异,使用回用水和新鲜水染色,染色物在特性和质量上没有明显的差异。
[参考文献]
[1]孙雷军.印染生产工艺及其废水特性[J].甘肃科技,2005,21(8):38-40.
[2]国家环保总局科技标准司.印染废水污染防治技术指南[M].北京:中国环境科学出版社,2002:76-78.
[3]阮新潮,曾庆福.印染废水终端处理工艺研究[J].自然杂志,2001,23(6):328-331.
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