油墨印刷废水处理工艺

Posted 2023-01-15 生物

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在水性油墨生产和应用过程中，由于设备的清洗，会产生一定数量的废水。水性油墨色彩的千变万化造成其废水的化学成分相当复杂，具有高COD、高色度、难生物降解的特点，一旦进入水体，对水环境会造成严重的污染。废水的处理工艺与水性油墨的种类和特性有着非常密切的关系。目前对水性油墨废水处理的研究和应用主要集中在化学混凝、电解、混凝气浮、混凝气浮-微电解、化学氧化-混凝等预处理手段结合生化工艺。

1 电解法

在一些预处理手段中，电解法显示出较好的性能，国内的研究应用已有一定基础；电解法的优点在于：(1)过程中产生的•OH无选择地直接与废水中的有机污染物反应，将其降解为二氧化碳、水和简单有机物，没有或很少产生二次污染；(2)电解过程伴随着产生气浮的功能；(3)能量效率高，电化学过程一般在常温常压下就可进行；(4)既可以作为单独处理，又可以与其他处理相结合，如作为前处理，可以提高废水的生物降解性，经预处理后的废水可生化性大幅提高；(5)电解设备及其操作一般比较简易。经茂名市环保局环境工程设计中心在茂名阪田油墨有限公司污水处理系统中应用，证明利用电解法预处理，再经生化处理，处理后的污水可达标排放。

电解法除污机理

电解法作为一种对各种污水处理适应性强、高效、时间短、无二次污染处理方法，它是利用铁板作为阳极，铝板作为阴极，在强电流的作用下对污水进行电化学处理，其主要化学反应式为：
阳极：Fe----Fe²⁺+2e
阴极：2H⁺+2e----H₂

作为阳极的铁板在电解过程中慢慢溶解，以的形式进入废水中，并水解生成Fe(OH)2，这些Fe(OH)2有高的凝聚作用，在阴极产生新生态的氢，其还原能力很强，与废水中的污染物起还原反应，同时大分子污染物被分解成小分子物质。电解过程包含有氧化作用、还原作用、凝聚作用、气浮作用。

1)氧化作用。电解过程中的氧化作用可以分为直接氧化(即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化)和间接氧化。间接氧化是指利用溶液中的电极电势较低的阴离子(如OH-、Cl-)。在阳极失去电子生成新的较强的氧化剂的活性物质[O]、Cl2等，而这些活性物质使污染物失去电子，起氧化分解作用，以降低原液中的BOD5、COD、NH3-N等。

2)还原作用。电解过程中的还原作用亦可分作两类。一类是直接还原，即污染物直接在阴极上得到电子而发生还原作用；另一类是问接还原，污染物中的阳离于首先在阴极得到电子，使得电解质中高价或低价金属阳离于在阴极上得到电子直接被还原为低价阳离子或金属沉淀。

3)凝聚作用。可溶性阳极例如铁、铝等阳极，通以直流电，阳极失去电子后，形成金属阳离子Fe2+、Al3+，与溶液中的OH-生成金属氢氧化物胶体絮凝剂，其吸附能力极强，可将污染物质吸附形成絮凝体。

4)气浮作用。对废水进行电解的过程中，当电压达到水的分解电压时，在阴极和阳极上分别析出氢气和氧气，另一方面电解过程产生的OH-与有机物反应产生二氧化碳。这些气体的气泡尺寸很小，分散度高，可作为载体粘附水中的悬浮固体而上浮，这样很容易将污染物质去除。电气浮既可以去除废水中的疏水性污染物，也可以去除亲水性污染物。
2 UASB工艺

升流式厌氧污泥床UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed，注：以下简称UASB）工艺由于具有厌氧过滤及厌氧活性污泥法的双重特点，作为能够将污水中的污染物转化成再生清洁能源——沼气的一项技术。1971年荷兰瓦格宁根（Wageningen）农业大学拉丁格（Lettinga）教授通过物理结构设计，利用重力场对不同密度物质作用的差异，发明了三相分离器。使活性污泥停留时间与废水停留时间分离，形成了上流式厌氧污泥床（UASB）反应器的雏型。1974年荷兰CSM公司在其6m3反应器处理甜菜制糖废水时，发现了活性污泥自身固定化机制形成的生物聚体结构，即颗粒污泥（granular sludge）。颗粒污泥的出现，不仅促进了以UASB为代表的第二代厌氧反应器的应用和发展，而且还为第三代厌氧反应器的诞生奠定了基础。

UASB工艺对于不同含固量污水的适应性也强，且其结构、运行操作维护管理相对简单，造价也相对较低，技术已经成熟，正日益受到污水处理业界的重视，得到广泛的欢迎和应用。

3 气浮法

度分散的微小气袍作为载体粘附于废水中的悬浮污染物，使其浮力大于重力和阻力，从而使污染物上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣设备自水面刮除泡沫，实现固液或液液分离的过程称为气浮。

气浮除油原理主要是利用油水间表面张力大于油气间表面张力，油疏水而气相对亲水的特点，将空气通人污水中，同时加人浮选剂使油粒粘附在气泡上，气泡吸附油及悬浮物上浮到水面从而达到分离的目的，气浮法主要去除的是残余浮油和不含表面活性剂的分散油。缺点是设备转动部件多，含油污水含盐量高，腐蚀性强，因此流程运行的稳定性较差。

4 混凝法

混凝法是向污水中投加一定量的药剂，经过脱稳、架桥等反应过程，使水中的污染物凝聚并沉降。水中呈胶体状态的污染物质通常带有负电荷，胶体颗粒之间互相排斥形成稳定的混合液，若水中带有相反电荷的电介质（即混凝剂）可使污水中的胶体颗粒改变为呈电中性，并在分子引力作用下凝聚成大颗粒下沉。

这种方法用于处理含油废水、染色废水、洗毛废水等，该法可以独立使用，也可以和其他方法配合使用，一般作为预处理、中间处理和深度处理等。常用的混凝剂则有硫酸铝、碱式氯化铝、硫酸亚铁、三氯化铁等。

5 生物接触氧化法

生物接触氧化法是生物膜法的主要设施之一，生物膜法是一大类生物处理法的统称，其主要利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。其原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。老化的生物膜不断脱落下来，随水流入二次沉淀被沉淀去除。

生物接触氧化法的处理构筑物是浸没曝气式生物滤池，也称生物接触氧化池。图所示其基本流程。

生物接触氧化池内设置填料，填料淹没在废水中，填料上长满生物膜，废水与生物膜接触过程中，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜。从填料上脱落的生物膜，随水流到二沉池后被去除，废水得到净化。在接触氧化池中，微生物所需要的氧气来自水中，而废水则自鼓人的空气不断补充失去的溶解氧。空气是通过设在池底的穿孔布气管进入水流，当气泡上升时向废水供应氧气，有时并借以回流池水。参见图2。图2 集中布气式浸没曝气生物滤池

        生物接触氧化法的特点：

        （1）由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池内单位容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池及生物滤池，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；

        （2）生物接触氧化法不需要污泥回流，也就不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；

        （3）由于生物固体量多，水流又属完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力；

        （4）生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产量较少。
        6 膜生物反应器

膜生物反应器( Membrance Bioreactor Reactor，简称MBR)是膜分离与生物处理技术组合而成的废水生物处理新工艺, 与传统的生化处理技术相比，MBR具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单。80年代以来，该技术愈来愈受到重视，成为水处理技术研究的一个热点。目前，膜生物反应器已应用于美国、德国、法国、日本和埃及等十多个国家，处理规模在6～13000 m³/d。

近两年来，膜生物反应器在我国国内已进入了实用化阶段。 MBR系统的处理对象从生活污水扩展到高浓度有机废水和难降解工业废水，如制药废水、化工废水、食品废水、屠宰废水、烟草废水、豆制品废水、粪便污水、黄泔污水等。从目前的趋势看，中水回用将是MBR在我国推广应用的主要方向。表1列举了MBR在我国的应用实例及处理效果。这些应用实例表明：MBR对生活污水、高浓度有机废水与难降解工业废水的处理效果良好。

表1　MBR在我国的应用实例

污废水种类	处理能力 (m3/d)	COD(mg/L)		BOD(mg/L)		NH3-N(mg/L)		SS(mg/L)
污废水种类	处理能力 (m3/d)	进水	出水	进水	出水	进水	出水	进水	出水
洗浴污水	10	130～322	＜40	99～212	＜5	0.59～1	0.2～0.4	15～50	0
印染废水	11	100～1500	180	500	40
黄泔废水	17	900～12000	＜100	6805	＜10	130～180	＜5	4750～5470	＜10
医院污水	25	48～278	＜25	20	0.4	10～24	1
制药废水	50	1500～4900	＜180	500～1633	＜10	297～354	＜15	430～1033	＜10
大楼污水	200	92～108	23	27～32	＜8			39～47	3.5
食品废水	500	754	＜80