一、前言
随着工业化进程的不断深入,全球性环境污染日益破坏着地球生物圈几亿年 来所形成的生态平衡,并对人类自身的生存环境构成威胁。根据国家环保总局对 我国水环境污染现状的统计与调查,我国的江河、湖泊及近海流域已普遍受到不 同程度的污染,总体上呈现加重的趋势,造成污染加重的主要因素是工业废水和 生活污水。纺织印染工业在生产过程中排放大量的废水和废渣会对环境产生污 染,其中以印染行业生产过程中排放的废水对环境的污染最为严重。
并且排放的废水中含有纤维原料本身的夹带物,以及加工过程使用的浆料、 油剂、染料和化学助剂等,具有生化需氧量高、度高、pH值高、难生物降解、 多变化的特点。 废水中残存的染料组分,即使浓度很低,排入水体也会造成水体透光率和水 体中气体溶解度的降低,会影响水中各种生物的生长,从而破坏水体纯度和水生 生物的食物链,最终将导致水体生态系统的破坏。加之纺织品的产量和质量有了 大幅度的提高,染料正朝着抗光解、抗
氧化和抗生物降解的方向发展。所有这一 切都导致了印染废水的治理越来越难,印染废水对环境的污染越来越严重。
二、废水来源
废水中污染物来源
废水中污染物主要包括纤维织物中的夹杂物、纤维屑、染料、助剂、油剂。 夹杂物、纤维屑以不溶物为主,通过混凝沉淀的方法可以去除,对水质影响 不大。
染料是印染废水污染物的主要来源之一,染料种类繁多,生物可降解程度也 各不相同。染料包括直接染料、还原染料、可溶性还原染料、不溶性偶氮染料、 活性染料、硫化染料、分散染料、酸性染料、金属络合染料、阳离子染料、媒介 染料、酞菁染料、氧化染料和缩聚染料等等。
直接染料:不依赖其它介质而直接染,大多数是芳香族化合物的磺酸钠盐 (―SO3Na)和少量羧基钠盐(一COONa)。
不溶性偶氮染料:又称之为纳夫妥染料或冰染染料。一般先打底再显,主 要用于棉纤维的染。对人体和环境有害,已被欧美市场拒用。
活性染料:一种含有能与纤维上的羟基、氨基或酰胺基发生共价键结合的活 性基团的可溶性染料,目前广泛应用于棉、麻、丝、毛和化纤等纺织材料的印染。
还原染料:不溶于水,它的分子结构中含有酮基,是一种在碱性的强还原溶 液中生成隐体而溶解后才能染的染料。
可溶性还原染料:一般是由还原染料衍生而来的,是用还原染料经过还原及 酯化而成的隐体硫酸酯钠或钾的盐。与还原染料不同的是在染的过程中一般 不使用烧碱和保险粉。
硫化染料:含有2个或以上硫原子组成硫键(R-S-S-R)的染料,在染过程 中必须使用硫化碱。硫化染料价格低廉、氯漂牢度差,适用于棉、粘胶和维纶纤 维的染。
分散染料:是一类水溶性较低的非离子型染料,主要是低分子偶氮、蒽醌及 二苯胺的衍生物,其特点是在分散剂的作用下,在溶液中为0.5-2微米分散颗粒。
酸性染料:分子结构中含有磺酸基、羧基等亲水基团,其母体多为偶氮类、 蒽醌类和三苯甲烷类。在酸性溶液中与纤维上的氨基结合,可以直接染羊毛、蚕 丝和锦纶。
金属络合染料:分子由染料分子(大多是酸性染料二维液相谱)和金属原子络合而成,在 中性或酸性溶液中染。
助剂是印染废水的另一主要来源,助剂主要包括表面活性剂、金属络合剂、 还原剂、氧化剂、分散剂、树脂整理剂和染载体等;按用途分为以下类别:
润湿剂和渗透剂类;
乳化剂和分散剂类;
起泡剂和消泡剂类;
金属络合剂类;
匀染剂、染载体和固剂类;
还原剂、拔染剂、防染剂和剥剂类;
粘合剂和增稠剂类;
柔软剂和防水剂类,上浆硬挺整理剂类,树脂整理剂荧光增白剂类;
防静电类,阻燃整理类;
羊毛防缩和防蛀类,防霉防臭整理剂类,防油易去污类。
印染废水中含有少量油剂,主要来自煮炼废水和整理工序废水,含量少,对 水质影响不大。
产水环节
按产品使用纤维原料的不同,纺织印染工业可分为:棉纺印染行业、毛纺印 染行业、丝绸印染行业和麻纺印染行业。
[ 产品原料 ]
\
[ 棉纺印染行业 ]
[ 毛纺印染行业 I
[ 丝绸印染行业
. 」逐步追踪
[ 麻纺印染行业 )
纺织印染工业包括纺织和印染两个主要过程,纺织工艺包括纺纱、织造工序; 毛纺染整行业、丝绸印染行业和麻纺印染行业一般均包括由纤维经过纺纱、织造、 印花或染和整理的全部工艺流程。
印染工艺包括染、印花、整理等工序。印染加工的四个工序都要排出废水, 预处理阶段(包括烧毛、退浆、煮炼、漂白、丝光等工序)要排出退浆废水、煮炼 废水、漂白废水和丝光废水,染工序排出染废水,印花工序排出印花废水和 皂液废水,整理工序则排出整理废水。每道工序排出的废水水量和水质都各不相 同。印染废水是以上各类废水的混合废水,或除漂白废水以外的综合废水。
印染各工段废水水质
工 序 | 废水 种类 | 焊接卡盘废水水质情况 |
主要污染物 | 特征 |
退 浆 | 退浆 废水 | 各种浆料及浆料分解 物、纤维屑、淀粉、碱、 各种助剂 | 水量少、呈碱性、略带黄,BOD、COD、SS通常 可达数千至数万毫克/升,总固体含量高,以淀粉为 浆料,BOD5/CODcr值为0.3~0.5;以PVA为浆料 BOD5/CODcr 值为 0.1 左右 |
煮 炼 | 煮炼 废水 | 纤维素、果酸、蜡质、 油脂、碱、表面活性剂, 含氮化合物 | 水量大,呈现强碱性,含碱浓度约为0.3%,水温高, 深褐,污染物浓度高,BOD、COD很高,通常为 几千至几万毫克/升 |
漂 白 | 漂白 废水 | 漂白剂,少量醋酸、草 酸、硫代硫酸钠 | 水量大,污染轻,BOD大约为200mg/L左右。 |
丝 光 | 丝光 废水 | 碱、纤维屑、BOD、 COD、SS | 含NaOH3%〜5%, 一般通过多效蒸发浓缩后回收, 故排出量很少,但经多次重复使用后,排出的丝光 废水pH仍在12〜13, BOD、COD、SS均较高。 |
染
| 染 废水 | 残余染料、助剂、浆料、 表面活性剂 | 水量较大,pH值>10,深,COD值高,一般为 300~700mg/L, BOD 值较低,BOD5/COD 小于 0.2, SS小 |
印 | 印花 | 合同比对浆料、染料、助剂、氨 | 强碱性、浓度很高,COD远高于BOD5,可生化性 |
花 | 废水 | 氮 | 差,氨氮含量高 |
整 | 整理 | 残余整理剂等 | 水量较小,对整个印染废水的水质影响不大 |
理 | 废水 | | |
| 总的来说,印染废水水量大、 | 水质多变、度高、碱度高、可生化性差,较 |
难处理。目前我国印染行业的废水处理以生化处理为主,少数企业增加了深度处 |
理回用工艺 | ,这也是此类水处理的大趋势。 |
| | | |
三、印染废水处理
印染废水处理包括降温调节、物化混凝预处理、生化降解、深度处理,在我 国,目前基本采用混凝预处理加生化处理的二级处理工艺,处理达标后排放。
降温调节
印染废水的水温通常较高,不能直接进入处理系统,需要进行冷却,降温和 调节一般都在调节池完成,如果水温过高,有没有场地建设大的调节池,可以在 调节池上加冷却塔进行冷却。调节目的调节水量和水质,印染废水各工序产生的 废水水质差别较大,需要先混合均匀,防止水质出现较大的波动,影响后续处理。
混凝预处理
混凝是向废水中投加混凝剂,使废水中呈分散态的不溶性染料和胶体物质相 互凝聚,形成粒径较大的絮凝体,再通过自然沉淀的方法从水中去除,由于絮体 的吸附作用,少量的溶解性有机物也会随沉淀被带出。分离出的絮体以初沉污泥 的形式存在,一般同生化剩余污泥一起,经过浓缩、脱水后外运处理。
印染废水经过混凝处理后,可以去除80%以上的悬浮性污染物,对度的去 除率一般也超过50%,具体视废水中不溶性染料的贡献率。
混凝剂按照化学成分可分为无机混凝剂和有机混凝剂两类;无机混凝剂包括 低分子无机盐混凝剂和高分子聚合混凝剂;有机混凝剂通常为高分子类,包括人 工合成有机高分子混凝剂、天然有机高分子混凝剂和微生物混凝剂。
混凝的机理包括压缩双电层、吸附架桥、网捕、吸附电中和四种,不同的混 凝剂以其中的一种为主,并同时伴随有其他的过程。低分子的无机盐类混凝剂以 压缩双电层和吸附电中和为主,高分子电中性混凝剂以吸附架桥为主,阳离子性 则同时包括以上四种作用。
目前市场上用于废水处理的混凝剂主要包括铁制系列和铝制系列,常用的有 PAC、PFS、氯化亚铁、氯化铁、硫酸亚铁。印染废水中最常使用的有PAC、氯 化亚铁、硫酸亚铁,同时使用PAM以提高混凝和沉淀效果,薄膜电晕处理机Ca(OH)2则主要用于 调整pH,同时具有混凝作用。PAC由于比硫酸亚铁价格高,受到一定的限制。
混凝过程的重要操作条件包括混凝剂特性、混凝剂投加量、反应条件、沉淀 效率等。混凝
包括两个过程,混合和反应;混合过程要求快速均匀,通过剧烈的 搅拌,使药剂快速混匀到水中,一般持续10〜30s;反应阶段主要使水中微粒凝聚 成矾花并增大,以便后续沉淀,通常持续电梯运行检测平台10〜30min。混凝后进入初沉池,常用的 初沉池有辐流式沉淀池、竖流式沉淀池、斜管/斜板沉淀池,平流式由于占地面 积大而不被采用,水量较大时竖流式不适用,如果用地稍微宽松,才用辐流式, 否则采用斜管式。