Proč se tisk a barvení odpadních vod obtížně čistí? Souhrn léčebných technologií

Odpadní voda z tisku a barvení označuje odpadní vodu vypouštěnou během procesů předúpravy, barvení, tisku a konečné úpravy bavlny, vlny, konopí, hedvábí, chemických vláken nebo směsných produktů. Tiskařský a barvířský průmysl je v textilním průmyslu hlavním odvětvím-spotřebujícím vodu, přičemž voda působí jako médium v ​​celém procesu tisku a barvení.

 

I. Water kvalita a kvalitantity Charakteristika tisku a barvení odpadních vod

 

Vzhledem ke složitým procesům tisku a barvení a použití široké škály chemikálií, jako jsou barviva, klížidla a pomocné látky, se odpadní voda z tisku a barvení vyznačujevelký objem, vysoký obsah organických znečišťujících látek, sytá barva, vysoká zásaditost a velké kolísání kvality vody, což z ní dělá typ průmyslové odpadní vody, která se obtížně čistí.

 

1. Hlavní znečišťující látky a složení odpadních vod z tisku a barvení

Odpadní voda z tisku a barvení obsahuje barviva, klížidla, pomocné látky, oleje, kyseliny a zásady, vláknité nečistoty, písek a anorganické soli. Mezi nimi barviva obsahují nitro, aminosloučeniny a těžké kovy, jako je měď, chrom, zinek a arsen, které jsou vysoce biologicky toxické a způsobují silné znečištění.

Barviva jsou hlavním zdrojem znečišťujících látek v odpadních vodách s různými typy a různou biologickou rozložitelností.

Pomocné látky jsou dalším hlavním zdrojem, včetně povrchově aktivních látek, činidel tvořících komplexy kovů atd., které se dělí na smáčedla a penetrační činidla, emulgační a dispergační činidla, odpěňovače, fixační činidla, činidla pro konečnou úpravu pryskyřice, zpomalovače hoření a antistatická činidla atd.

Přítomno je také malé množství oleje z pracích a dokončovacích procesů s nízkým obsahem a minimálním dopadem na kvalitu vody.

 

2. Zdroje a kvalita vody/množstevní charakteristiky odpadních vod pro tisk a barvení

Odpadní voda z tisku a barvení je směsný proud z výše uvedených procesů, který obsahuje nečistoty, jako jsou nečistoty ze surovin, mastnota, přidané klížidla, barviva, povrchově aktivní látky, pomocné látky a kyseliny/zásady. Odpadní voda vzniká v každé fázi tisku a barvení:

Předúprava (opalování, odšlichtování, praní, bělení, mercerace): odšlichtování odpadních vod, praní odpadních vod, bělení odpadních vod, mercerování odpadních vod

Barvení: barvení odpadních vod

Tisk: tisk odpadních vod a mydlení odpadních vod

Dokončovací práce: dokončování odpadních vod

 

3. Charakteristiky kvality vody odpadních vod z různých tiskařských a barvicích produktů

Kvalita odpadních vod se liší v závislosti na surovinách vláken, typech produktů, výrobních procesech, typech barviv/pomocných látek, metodách zpracování a frekvenci máchání. Na základě surovin vláken se potisk a barvení textilu dělí na barvení bavlny, barvení vlny, barvení hedvábí a barvení konopí.

 

II. Vypouštěcí standardy pro tisk a barvení odpadních vod

 

Vypouštěcí standard pro tisk a barvení odpadních vod jeVypouštěcí norma látek znečišťujících vodu pro textilní barvicí a dokončovací průmysl (GB4287-1992).

Kategorie I: Škodlivé látky, které se hromadí v životním prostředí nebo organismech a mají dlouhodobé{0}} dopady na lidské zdraví (se stanovenými maximálními povolenými koncentracemi ve vypouštění).

 

 

Kategorie II: Škodlivé látky s méně dlouhodobými-dopady (se stanovenými maximálními povolenými vypouštěnými koncentracemi).

 

 

III. Technologie zpracování pro tisk a barvení odpadních vod

 

Mezi hlavní léčebné metody patřífyzikální úprava, chemická úprava, fyzikálně-chemická úprava, biologická úprava a úprava na redukci alkálií. Biologické čištění je primární metodou, často kombinovanou s dalšími technologiemi předúpravy.

 

1. Fyzikální léčba

 

(1) Separace membrán

Membránová separace jako vysoce účinná{0}} separační technologie využívá selektivní propustnost biologických membrán k separaci, koncentraci a regeneraci znečišťujících látek z odpadních vod.

Výhody: žádné chemické přidávání, žádné sekundární znečištění, jednoduchá obsluha, nízká spotřeba energie, recyklovatelné soli a barviva, znovupoužitelná upravená voda.

Applications: ultrafiltration (UF) and reverse osmosis (RO) for dye wastewater; decolorization rate 95%–98%, COD₍Cr₎ removal 60%–90%, dye recovery >95%.

Nanofiltration (NF): high energy consumption and membrane fouling under high pressure (>1,0 MPa); ponorná filtrace zvyšuje účinnost a šetří energii.

 

Fyzikální-léčba s vysokou energií

Paprsky částic s vysokou energií bombardují vodu a vytvářejí vysoce reaktivní radikály ·OH a atomy H, které rozkládají organickou hmotu.

Výhody: vysoká rychlost organického odstraňování, malý půdorys, jednoduchá obsluha.

Nevýhody: drahé zařízení, vysoké technické požadavky, vysoká spotřeba energie, nízká energetická účinnost.

Průlom: První demonstrační projekt ozařování elektronovým paprskem pro tisk a barvení odpadních vod byl postaven v Jinhua, Zhejiang v březnu 2017.

 

Ultrazvuková technologie

Ultrazvuk degraduje žáruvzdorné organické znečišťující látky kombinací pokročilé oxidace, spalování a superkritické oxidace vody.

Mechanismus: Ultrazvuková kavitace ruší organické vazby a urychluje flokulaci, snižuje barvu, CHSK a anilin.

Stav: Většina výzkumu zůstává v laboratorní fázi.

 

2. Fyzikálně-chemická úprava

 

(1) Adsorpce

Vhodné pro pokročilé čištění-nekoncentrovaných tiskových a barvicích odpadních vod s nízkými investicemi a jednoduchým ovládáním. Adsorbenty zahrnujíaktivní uhlí, makroporézní adsorpční pryskyřice, kaolin, diatomit a uhelná struska.

Aktivní uhlí: Silná adsorpce pro ve vodě-rozpustná barviva, ale drahá a obtížně regenerovatelná.

Makroporézní pryskyřice: dobrá stabilita, snadná regenerace, účinná pro aromatické sulfonáty a naftoly.

Nízkonákladové adsorbenty (kaolin, uhelná struska): dobré odbarvování, ale velká produkce kalu.

 

 

Koagulace

Včetně srážení a vzduchové flotace, široce používané v malých a středních{0}} podnicích pro nízkou cenu, velkou kapacitu a vysoké odbarvování. Běžné koagulanty: síran hlinitý, chlorid hlinitý, síran železnatý, chlorid hlinitý (PAC), síran polyželezitý (PFS), polyakrylamid (PAM).

Účinné pro hydrofobní barviva (síra, kypová barviva, disperzní barviva), ale špatné pro hydrofilní barviva.

Nevýhody: citlivý na změny kvality vody, nízké odstraňování CHSK, velký a těžko{0}}odvodňovací-kal.

 

3. Chemické ošetření

 

(1) Chemická oxidace

Ničí chromofory barviva pomocí ozonu, Fentonova činidla, chlóru nebo chlornanu sodného.

Ozonizace: dobré odbarvení, žádné kaly, ale vysoké náklady, špatné pro nerozpustná barviva, nízké odstranění CHSK.

Fentonova oxidace: ·OH z H202/Fe2+ rozbíjí barevné řetězce; v kombinaci s koagulací; zesílený UV/oxalátem.

 

Fotochemická oxidace

Včetně fotolýzy, fotosenzibilizované oxidace, foto-iniciované oxidace a fotokatalytické oxidace (nejčastěji studované).

Katalyzátory: Ti02, CdS, Fe203, WO3; TiO₂ je ideální pro stabilitu, ne-toxicitu a nízkou cenu.

Výhody: mírné podmínky, silná oxidace, úplná mineralizace; nevýhody: vysoké investice a spotřeba energie, špatné pro vysokou-koncentraci odpadních vod.

 

Oxidace mokrým vzduchem (WAO)

Oxiduje organické látky při vysoké teplotě (125–320 stupňů) a vysokém tlaku (0,5–20 MPa).Superkritická oxidace vody (SCWO): above 374 °C and 22.05 MPa, homogeneous oxidation, >99% odstranění organických látek za 60 s, rychlé a účinné.

 

(2) Elektrolýza

Přeměňuje znečišťující látky na neškodné látky prostřednictvím elektrodových reakcí; náklady se snižují s rozvojem energie.

Vnitřní elektrolýza železného-uhlíku: vytváří galvanické články za vzniku vloček Fe2⁺/Fe3⁺ a aktivního [H]/[O], odbarvuje a zlepšuje biologickou odbouratelnost.

Elektrokatalytická oxidace: generuje ·OH, O₃, H₂O₂ k úplné mineralizaci organických látek, vhodné pro předčištění odpadních vod s vysokou-koncentrací.

 

4. Biologická léčba

 

Rozděleno naaerobní, anaerobní a anaerobní{0}}aerobní kombinované procesy; v Číně dominuje aerobní léčba.

Aerobní: vysoké odstranění CHSK/BOD₅, špatné odbarvení.

Anaerobní: vysoké odbarvování, nízký výtěžek kalu, vytěžitelný metan.

 

--Aerobní biologická léčba

1. Proces aktivovaného kalu: nízké investice, dobré organické odstranění, částečné odbarvení.
2. SBR: Časový-zástrčkový tok a prostorové úplné míchání, potenciál pro žáruvzdorné organické látky.
3. Proces biofilmu: vyšší odbarvení než aktivovaný kal; zahrnuje kontaktní oxidaci a biologické filtry.
4. Biologická kontaktní oxidace: kombinuje výhody aktivovaného kalu a biofilmu, nízký obsah kalu, snadná obsluha.
5. MBR: integruje aktivovaný kal a membránovou separaci, zadržuje žáruvzdorné organické látky, znovu použitelnou vodu.

 

--Anaerobní biologická léčba

1. Anaerobní biofiltr: vysoká mikrobiální koncentrace, dlouhá retence kalu, citlivý na teplotu.
2. UASB: high-efficiency reactor with three-phase separator, >90% odstranění COD/barvy.
3. ABR: struktura ozvučnice, více{0}}stupňová anaerobní, žádné ucpávání, snadné spuštění.
4. Anaerobní fluidní lože: krátká HRT, vysoké zatížení, malý půdorys.
5. IC reaktor: dvojitá struktura UASB, vysoké objemové zatížení, silná odolnost proti nárazům.
6. Hydrolýza Okyselení: zastaví se při hydrolýze/acidifikaci, zlepšuje biologickou odbouratelnost, nízké odstranění CHSK (40 %–50 %).

 

--Anaerobní-aerobní kombinované procesy

1. Kombinuje výhody anaerobního a aerobního čištění; typické procesy:
2. Anaerobní-aerobní-biologický kontakt s uhlíkem
3. Anaerobní-aerobní biologický rotační disk
4. Hydrolýza acidifikace-aerobní

 

IV. Nové technologie biologického čištění pro tisk a barvení odpadních vod

 

1. Technologie bioaugmentace

Přidává vysoce účinné degradující kmeny (např. houby s bílou -hnilobou) ke zlepšení odstraňování znečišťujících látek. Houby bílé -hniloby produkují ligninperoxidázu a manganperoxidázu pro širokospektrální odbarvování barviv-.

 

2. Technologie imobilizovaných mikroorganismů

Fixuje mikroby na nosičích pro vysokou aktivitu a stabilitu, vyšší účinnost než závěsné systémy, méně kalu.

 

3. Obtížnost: Čištění odpadních vod z redukce alkálií

Redukce alkálií hydrolyzuje polyesterová vlákna pro simulaci hedvábí; odpadní voda obsahuje vysoké koncentrace kyseliny tereftalové, ethylenglykolu a oligomerů.

Vlastnosti: vysoká CHSK₍Cr₎, vysoká alkalita, špatná biologická odbouratelnost.

Úprava: kyselé srážení + elektrokatalytická oxidace + degradace bakterií -tolerantních vůči solím + multi-efektní katalytická oxidace.

 

4. Typický proces tisku a barvení odpadních vod

Mřížka → Regulační nádrž (provzdušňování pro homogenizaci) → Fakultativní/hydrolyzační acidifikační nádrž (zlepšuje biologickou odbouratelnost) → Kontaktní oxidační nádrž → Flokulační nádrž → Sedimentační nádrž → Dezinfekce → Vypouštění; kal se zahušťuje a odvodňuje.

 

5. Případy zpracování podle typu produktu

 

Odpadní voda z barvení bavlny/pletení

Bavlněná tkanina: delší proces, vyšší zatížení; regulace (6–8 h), okyselení hydrolýzou (4–10 h), kontaktní oxidace (8–10 h).

Bavlněný úplet: žádné klížení, nižší organická zátěž, kratší proces.

Odpadní voda z barvení hedvábí

Degumování přírodního hedvábí: vysoce -koncentrační biologicky rozložitelná odpadní voda; ošetřeno UASB + aerobní + koagulací.

 

 

Přírodní barvení hedvábí: podobné barvení vlny; biologická léčba je účinná.

Polyesterové simulované hedvábí: Odpadní voda z redukce alkálií vyžaduje samostatné předčištění.

 

Praní vlny Odpadní voda

Vysoce koncentrovaná organická odpadní voda s tukem z vlny; proces: mřížka → písková komora → regulace → koagulace vzduchem flotace → hydrolýza acidifikace → anaerobní fermentace → aerobní → koagulace; tuk z vlny je recyklovatelný.

 

Odpadní voda z barvení vlněných textilií

Dobrá biologická odbouratelnost (B/C ≈ 0,3–0,4), ve vodě-rozpustná barviva; proces: mřížka → regulace → hydrolýza acidifikace → kontaktní oxidace → BAF → koagulace/fotochemická oxidace.

 

Odpadní voda z barvení konopí

Degumování konopí: vysoce koncentrovaná alkalická organická odpadní voda; ošetřené anaerobní + aerobní + koagulací/fotochemickou oxidací.

Barvení konopí: obdoba barvení bavlny, nastavitelné parametry.