印染废水是指在印染过程中由于染料未完全吸附染物及辅助染色投加的化学药剂剩余集合排出的废水。印染废水是一种成分复杂的高浓度有机废水,因治理困难,处理成本高,成为环境治理的重点对象。在选择印染废水处理工艺时需根据水质特征进行技术分析,选择出水稳定达标,又可兼顾成本的处理工艺。本文主要介绍印染废水处理活性碳吸附工艺,目前,活性炭组合工艺处理印染废水主要包括化学氧化-活性炭法,臭氧-活性炭法和微波-活性炭发。
一、印染废水处理分类及研究进展
印染废水处理常用方法包括物化处理法、化学处理法和生化处理法。
1.1 物化处理法
物化处理法是指利用物理作用和化学反应组成废水处理系统,分离和去除印染废水中的不溶性污染物和部分可溶性有机污染物。在物化处理法中处理效果较好的方法有吸附法和膜分离法。
吸附法是利用溶质对水的疏水性和吸附剂对溶质的亲和力,将污染物从水中转移到吸附剂上。常见的吸附剂有活性炭和硅胶等。虽然利用吸附法可以有效去除印染废水中的色度和有机污染物,但吸附剂的吸附容量有限,吸附饱和后再生难度较大等原因,因此吸附法在一般废水处理中使用较少,常用在印染废水的深度处理中
膜分离法是指根据滤膜的颗粒孔径将不能通过的污染物从水中截流到滤膜表面,从而达到净化水体的目的。一般可分为渗透和渗析,具有出水水质好,适应性强和效率高等优点,但存在滤膜易污染,运行费用高等问题。
1.2 化学处理法
化学处理法是指通过物质之间的化学反应改变污染物的物理化学性质,使其降解成大分子颗粒物,进而从废水中去除的目的。在化学处理法中研究较多的是高级氧化法和电化学法。
高级氧化法(是利用羟基自由基(?OH)的强氧化性,与水中污染物发生氧化还原反应,从而将污染物从水中去除。
臭氧氧化法处理污染物分为两种途径,一种途径是臭氧直接将污染物氧化为无机物。另一种是通过臭氧分解产生羟基自由基OHo,利用强氧化性,使污染物发色基团中的不饱和键断裂。
Fenton试剂氧化法是指H2O2在Fe2+离子的催化下,具有强氧化作用,利用Fenton试剂氧化法可将废水中的有机污染物氧化去除。
光化学氧化法是通过氧化作用和光催化协同促进反应速率和氧化能力的一种水处理技术。光化学氧化法可分为直接氧化与间接氧化,其中光分解,光敏化氧化是在光照条件下,直接使水中污染物分解。光激化氧化和光催化氧化是通过产生?OH间接氧化污染物。
电化学氧化法根据氧化原理分为两个过程,一是通过阳极直接将污染物氧化为无害物质,二是通过阳极产生可变价的金属盐溶液,通过盐溶液氧化作用,将污染物氧化降解成无害物质。
1.3 生化处理法
生化处理法按需氧量可分为好氧生物法和厌氧生物法。好氧生物法是利用好氧微生物和兼性厌氧微生物的生化作用来完成处理废水的过程。通过向废水中通入氧气提高好氧微生物的生化作用,利用生化作用转化废水中难降解污染物。好氧法由于单一处理效果并不理想且后期运行费用高,一般应用于废水深度处理。
厌氧生物法是在厌氧条件下,通过厌氧微生物和兼性厌氧微生物的代谢作用,将废水中的有机污染物转化为甲烷和二氧化碳。厌氧生物法同时适用于不同浓度废水,对染料中的偶氮基、蒽醌基和三苯甲烷基均可降解,因耗能少而被广泛应用好氧-厌氧技术的主要原理是利用好氧作用和厌氧作用相结合,通过生物降解作用协同处理废水中难降解有机污染物,并且厌氧反应能降解部分有机酸。
二、活性炭吸附法及其组合工艺在印染工业废水处理应用
活性炭是将有机原料,如煤炭、木料、硬果壳、树脂等为原料,在高温下碳化、活化而成。活性炭孔隙率大,表面具有无数细小空隙,因此具有优良的吸附性和极大的吸附容量。但由于微孔直径在2~50nm之间,同时具有强亲水性,限制了大分子及疏水性染料在活性炭内部的扩散。因此活性炭吸附法对中低分子和水溶性染料吸附性较好,对于大分子和疏水性染料吸附性能较差。因此单独使用活性炭法处理印染废水的效果并不能满足我们对水质的要求,采用组合工艺可提高出水质量,去除多种污染物并且能降低处理成本。目前,活性炭组合工艺处理印染废水主要包括化学氧化-活性炭法,臭氧-活性炭法和微波-活性炭发。
2.1 化学氧化-活性炭法
化学氧化-活性炭法是将化学氧化法和吸附法相结合,先利用氧化法将印染废水中的有机污染物氧化成无机物和小分子颗粒,然后通过活性炭将废水中的小分子颗粒吸附到活性炭上,再将活性炭从废水中分离,从而净化水体。而与此过程相反的活性炭-化学氧化法的作用机理则是先通过活性炭的吸附作用,将印染废水中有机污染物转移到活性炭表面,维持有机污染物的高浓度,在活性炭表面与污染物发生氧化还原反应,提高污染物去除率。两种方法适用的印染废水浓度不同。前者适用于高浓度印染废水,后者适用于中低浓度废水。
2.2 臭氧-活性炭法
臭氧-活性炭法是将活性炭物理吸附作用,臭氧氧化作用,生物降解作用三者融合为一体的新型水处理技术。臭氧具有强氧化性和促进絮凝的作用。臭氧-活性炭法先通过臭氧氧化分解水中的有机污染物,促进水中部分胶体和可溶性有机物絮凝沉淀,同时臭氧使废水中有机污染物通过开环和断链氧化成小分子物质,更易被活性炭所吸附,并产生少量溶解氧维持活性炭上附着的微生物活性,提高活性炭使用周期。这使得在保持臭氧和活性炭本身优势的同时协同作用,提高出水水质。
2.3 微波-活性炭法
微波-活性炭法是利用微波的辐射性能和活性炭的吸附性能结合的新型处理工艺,微波具有很强的穿透能力,使废水中的极性分子高速旋转达到热效应,产生的高温使得有机污染物降解成无机物,并通过活性炭的吸附作用吸附去除。同时微波的非热效应可以加快有机污染物分子键的断裂,提高有机污染物的去除率并且不会产生二次污染。
三、结语
印染废水变化无常,成分复杂,在工业废水中属于难治理一类,需要根据印染废水的组成及物化性质,综合考虑各种处理技术的优缺点,选择合适的组合工艺进行处理。