降低煮练工序印染废水COD的常用方法

Posted 2023-01-12 有机物

篇首语：富贵不淫贫贱乐，男儿到此是豪雄。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了降低煮练工序印染废水COD的常用方法相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

目前，国内纺织印染行业劳动密集,资源和能源消耗较高。据统计,“十五”期间,江、浙、粤三省印染生产量占全国的76%,纺织印染业集群区域占该地区全部工业的50%以上。与国外单位数量印染产品相比较，我国印染耗水量高约2倍，排污总量是国外产品的1.2-1.8倍。其原因主要是国内纺织印染生产工艺中，很多物质没有得到充分利用，而随废水一同排放，目前几乎没有哪家印染企业能达到废水零排放。这些企业给当地环境造成极其严重的负面影响,以棉纺织产品生产所带来煮练废水最为典型。

煮练废水是在煮练工序中产生的，其污染物主要是棉毛等纺织纤维上的污物、盐类、油类和脂类,以及加工过程中附加的各种浆料、染料、表面活性剂、助剂、酸、碱等。煮练污水的特点可以归纳为以下几点：废水量大，水质复杂，有机物含量高，废水呈强碱性，水温高，呈褐色。

由于煮练废水属高浓度有机废水，难被生物降解等特性，加之很多印染企业对煮练废水的危害认识不足,将没有妥善处理的废水通过雨水管排入河道，造成内河水质严重恶化。如何经济有效处理煮练废水问题也浮出水面，减低煮练废水对环境水资源的污染迫在眉睫。

目前煮练废水的处理方法主要有物理法，化学法，生物法三大类，其中物理法包括：大孔树脂吸附，气浮法等；化学法包括化学混凝法，电化学法，臭氧氧化法等；生物法主要包括好氧生物法和厌氧生物法。

1 物理法处理煮练废水

1.1大孔树脂吸附法

大孔吸附树脂是一类具有大孔结构且不含交换基团的高分子树脂，在树脂内部存在三维空间立体孔结构，其孔径、孔容和比表面积都较高，对于酸、碱和有机溶剂表现出不溶性，对热、氧以及化学试剂则表现出惰性。根据树脂的表面性质，大孔吸附树脂可以分为非极性、中极性和极性三类。非极性吸附树脂是由偶极距很小的单体聚合而得，不含任何功能基团，孔表的疏水性较强，可通过与小分子内的疏水部分的作用吸附溶液中的有机物，最适用于从极性溶剂(如水)中吸附非极性物质。极性树脂含有酰胺基、氰基、酚羟基等含N、O、S极性功能基，它们通过静电相互作用吸附极性物质。中极性吸附树脂含有酯基，其表面兼有疏水和亲水部分，既可由极性溶剂中吸附非极性物质，也可以从非极性溶剂中吸附极性物质。在操作中，需要依实际的情况和要求进行选择。

李志平等使用DA-201大孔树脂进行吸附试验，取100ml直接红模拟废水于250ml烧瓶中调PH值后，加入定量的吸附剂于振荡器上振荡，抽滤，吸附剂用乙醇再生后重复使用，实验结果表明：染料浓度去除率可以达到97.9%。且树脂的重复使用性能良好。

1.2气浮法

气泡吸附分离(adsorption bubble separation)简称为气浮分离(flotation)，即溶液中的固体、沉淀、胶体等吸附在上升气流上而与母液分离。该技术是利用水中各种原有溶解、悬浮物质表面活性的差异。或通过投加药剂而产生的表面活性的差异而进行分离的方法。

张宏伟等采用加药混凝—旋流反应-竖流气浮-双层快滤组合工艺处理印染废水，气浮段采用的是高效溶气气浮法。出水水质达到COD去除率70%-80%。夏红云等研究了废水中的直链烷基苯磺酸钠混凝气浮处理的一些影响因素，实验结果表明，pH、混凝剂用量及气浮时间均对混凝气浮处理效果有较大影响。

2 化学法处理煮练废水

2.1化学混凝法

煮练废水中主要的污染物质为残余染料，助剂，浆料及其他化学物质。其中染料多数呈胶体状态，采用化学混凝法能够有效地去除废水中的残余染料，很大程度上降低废水的COD。所谓化学混凝法是指通过向废水中投加絮凝剂，利用絮凝剂的吸附架桥，压缩双电层及网捕作用，使水中胶体及悬浮物失稳、相互碰撞和凝聚转而形成絮凝体，再用沉淀或气浮工艺使颗粒从水中分离出来以达到净化水体的方法。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。

卞惠芳研究聚合硅酸铝对印染废水进行混凝处理。研究结果表明，聚合硅酸铝处理印染废水效果较好，最佳组合方式为：温度40℃，pH值为6，聚合硅酸硫酸铝的投加量为7mL，搅拌时间控制在15min。COD去除率超过75％。冯雄汉等研究了有机膨润土混凝剂处理阳离子染料废水的性能，他采用酸和有机铵盐复合改性膨润土，对含100 mg/L阳离子染料废水，投入400mg/L的复合改性膨润土，COD去除率达92％以上，饱和吸附量明显优于原土。

2.2电化学法

电化学法处理废水的实质，就是直接或间接的利用电解作用，把水中污染物去除，或把有毒物质变成无毒或低毒物质。用电解法或电化学法处理废水，按照去除对象以及产生的电化学作用来区分，又可分为电化学氧化，电化学还原，电气浮等法。

①电化学氧化法

电化学氧化法是利用阳极的直接电极反应(如CN-的阳极氧化)与某些阳极反应产物(如Cl2,ClO-,O2等)间接的氧化作用(如阳极产物Cl2除氰脱色)来使废水中污染物氧化破坏。实际上，为了强化阳极的氧化作用，通常投加一定量的食盐，进行所谓电氯化，这时阳极的直接氧化作用和间接氧化作用往往同时起作用。电化学氧化法主要用于去除水中氰，酚以及COD，S2-等。

②电化学还原

电解槽的阴极可以给出电子，相当于还原剂，可使废水中的重金属离子还原出来，沉积于阴极，予以回收利用。还可把六价铬(CrO24-或Cr2O72-)及五价砷(AsO3-或As43-)分别还原为Cr3+ 及AsH3，予以去除或回收。

③电气浮法

废水电解时，由于水的电解及有机物的电解氧化，在阳极和阴极表面上会有气体(如H2,O2,CO2,Cl2等)，呈微小气泡析出，它们在上升过程中，可粘附水中杂质微粒及油类浮到水面而分离。利用这一原理的技术或方法称为电气浮法，又称电解浮上法。电解时，不仅有气泡浮上作用，而且还兼有凝聚，共沉，电化学氧化，电化学还原等作用。

2.3臭氧氧化法

臭氧的分子式O3，是氧的一种同素异形体，与氧具有无色、无臭、无味及无毒等特性不同，它是淡蓝色的，且具有特殊的“新鲜”气味，在浓度稍高时具有毒性。近年来，光催化氧化技术在煮练废水处理领域的应用具有良好的市场前景和经济效益，但该领域的研究还存在诸多问题，如寻求更高效的催化剂，催化剂分离与回收等。O3/UV联合氧化技术是一种在可见光或紫外光作用下进行的光化学过程，因其反应条件温和(常温、常压)、氧化能力强而迅速发展。O3/UV法是20世纪70年代发展起来的，主要用于处理废水中有毒有害且无法生物降解的物质。自80年代以来，O3/UV法研究范围扩展到饮用水的深度处理，并已成功地应用于处理煮练印染工业废水。李兵宇在半序批式反应器中进行废水的O3/UV氧化，间歇及连续生化反应器中进行生化处理，以COD去除率、BOD/COD、臭氧消耗系数和臭氧消耗量等指标，考察O3/UV与生化组合处理印染废水的工艺。

3 生物法处理煮练废水

生物法是靠微生物酶来氧化或还原染料分子，破坏其不饱和键及发色基团，从而达到处理目的的一种废水处理方法。由于微生物繁殖速率快、适应性强、成本低廉，近年来在煮练废水的处理中得到了广泛的应用。根据生物处理的反应机制，生物法可分为好氧生物法和厌氧生物法。

①好氧生物法

好氧生物处理法是在好氧状态下将有机物氧化成二氧化碳、硝酸盐、水、硫酸根等稳定物质，常见的好氧法有活性污泥法和生物膜法。

活性污泥法的原理是通过对废水中的有机物进行吸附、生理代谢和絮凝作用从而对有机物进行降解。活性污泥法在分解大量有机物的同时，又可以运转效率高，小量调节pH值，出水水质较好，因而被广泛采用。生物法处理煮练废水中，活性污泥法的使用最为普遍。但活性污泥法剩余污泥的处理一直是个难题，据资料报道，在国外一般污泥处理或处理费用占整个污泥处理厂运行费用50%～70%，国内也占到40%左右。

Kapdan等利用活性污泥法处理印染废水，结果表明在活性污泥中添加白腐真菌，以木灰为吸附剂，在吸附剂浓度150mg/L、染料浓度200mg/L、活性污泥泥龄20天的条件下，COD有明显降低。

②厌氧生物法

废水的厌氧生物处理是指在没有游离氧的情况下，微生物进行无氧呼吸，将大分子有机物分解成稳定、简单的小分子有机物的处理方法。对于浓度不高而其中有机物结构复杂、难以生化的煮练废水，处理的目的主要不是降低COD，而是提高可生化性，通常利用厌氧过程的第一、第二阶段的水解酸化反应，来完成废水的初步处理，是煮练废水目前常用的厌氧处理技术之一。相对于好氧法，厌氧法处理废水的应用范围更广，既可用于高浓度有机废水处理，又可用于低浓度的有机废水处理，污泥量少，仅为好氧法的1/6～1/10。李亚新等设计的厌氧生物滤池试验使COD的去除率达到70.0～86.6 %，去除效果较好。浙江农业大学环保系采用管道厌氧处理和向上流动厌氧污泥层(UASB)串联处理丝绸印染废水，HRT为1.0～1.1 天时，COD去除率90％，去除效果明显。有废水需要处理的单位，也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。

4 结束语

目前国内外处理煮练废水的主要方法为：物理法、化学法、生物法等。但由于煮练废水水质复杂，有机物含量高，可生化性差等特点，特别是经过最近十几年印染工艺的发展，为了提高染料的匀染性、抗光解、抗生物降解性，越来越多的新型助剂被引入到煮练工序中。这些助剂的引入虽然提高了织物的质量，但同时也提高了煮练废水的COD，降低了废水的可生化性。传统的处理方法只对废水中的悬浮颗粒物，小分子污染物及生化性较好的污染物有一定的去除效果。寻求一种有针对性的处理方法仍然十分迫切。

天然膨润土晶体是由铝氧八面体和硅氧四面体层状结构组成，具有离子交换和吸附性能，对废水中的一部分有机物及重金属有吸附作用。但膨润土直接应用于印染废水的处理几乎没有效果，酸化改性天然膨润土，使其成为一种高效的混凝剂，同时获得更大的比表面积和孔径，在煮练废水处理中已经得到了较好的处理效果。

对于高浓度的煮练废水，采用化学混凝法处理往往不能使废水达标排放。在废水的氧化处理中，臭氧是一种常用的氧化剂，其强氧化性能将大分子物质氧化成小分子，在去除COD方面效果显著。

由于臭氧只能将废水中的有机物氧化成小分子有机物，并不能使有机物完全矿化。臭氧在紫外线的作用下，转化为OH•等强氧化性物质，增强氧化效率，真正达到净化水质的目的。

粉煤灰的形成过程与活性炭相似，具有较大的比表面积，吸附性好。综合利用粉煤灰，做到以废治废，粉煤灰将是废水吸附处理中的一种理想材料。

针对煮练废水的一系列特点等多方面考虑，拟采用酸化改性膨润土化学混凝法-臭氧气浮与紫外辐射(O3/UV)-末端粉煤灰吸附的处理工艺处理废水，预期效果将非常显著。（来源：印染作者: 梁腾飞，朱益民，吴晓梅，唐晓佳）