印染废水的处理技术
印染废水是以有机污染为主的成分复杂的有机废水,处理的主要对象是BOD、不易生物降解或生物降解速度缓慢的有机物、碱度、染料色素以及少量有毒物质。虽然印染废水的可生化性普遍较差,但除个别特殊的印染废水(如纯化纤织物染色)外,仍属可生物降解的有机废水。其处理方法以生物处理法为主,并同时需要物理化学方法加以辅助。
物理法主要有格栅与筛网、调节、沉淀、气浮、过滤、膜技术等,化学法有中和、混凝、电解、氧化、吸附、消毒等;生物法有厌氧生物法、好氧生物法、兼氧生物法。印染废水常用处理技术见表。
印染废水常用处理技术
名称 |
主要构筑物、设备及化学品 |
处理对象 |
格栅与晒网 |
粗格栅、细晒网 |
悬浮物、漂浮物、织物碎屑、细纤维 |
中和 |
中和池、碱性/酸性药剂投加系统;各类中和剂(如H2SO4、HCl等) |
pH |
混凝沉淀(气浮) |
各种类型反应池(机械搅拌反应池、隔板反应池、旋流反应池、竖流折板反应池)、加药系统、沉淀池(平流式、竖流式、辐流式)、气浮分离系统(加压溶气气浮、射流气浮、散流气浮);药剂(如FeSO4、FeCl3、Ca(OH)2、Al2(SO4)3、PAC、PAM、PFS等) |
色度物质、胶体悬浮物、COD、LAS |
过滤 |
砂滤、膜滤(MF、UF、NF等) |
细小悬浮物、大分子有机物、色度物质 |
氧化脱色 |
臭氧氧化、二氧化氯氧化、氯氧化、光催化氧化 |
COD、BOD、细菌、色度物质 |
消毒 |
接触消毒池;氯气、NaClO、漂白粉、臭氧 |
残余色度物质、细菌 |
吸附 |
活性炭、硅藻土、煤渣等吸附器及再生装置 |
色度物质、BOD、COD |
厌氧生物处理 |
升流式厌氧颗粒污泥床(UASB)、厌氧附着膜膨胀床(AAFEB)、厌氧流化床(AFBR)、水解酸化 |
BOD、COD、色度物质、NH3-N、磷 |
好氧生物处理 |
推流曝气、氧化沟(Orbal,Caroussel)、间歇式活性污泥法(SBR)、循环式活性污泥法(CAST)、吸附再生氧化法(A/B)、生物接触氧化法 |
BOD、COD、色度物质、NH3-N、磷 |
一、物理处理技术
印染废水物理处理对象有:原水中带有的漂浮物、悬浮物及细小纤维,废水经化学处理的反应产物。废水生物处理后的活性污泥或生物膜。物理处理的方法有格栅、沉淀、气浮、过滤等。
- 格栅和筛网
格栅是由一组平行的金属栅条制成的框架,斜置在水流经的渠道上,用以截阻大块的呈悬浮状态的污物。对于印染废水,栅条的间距一般采用10-20mm。
格栅截留的污物数量因栅条间距、废水悬浮物的不同而异,印染废水处理用格栅的污物截留量约为水中悬浮物的60%-70%,污物的含水率为70%-80%,密度约为750kg/m3。
印染废水处理中,当原水悬浮物含量高、处理水量大(每日截留污物量大于0.2m3的格姗)、清除污物数量大时,为了减轻工人劳动强度,一般考虑采用机械格栅。对于不能用格栅去除的1-200mm的纤维类杂物可考虑用筛网去除。
- 均和调节
如前所述,印染废水的水质水量变化幅度大,因此,印染废水处理工艺流程中一般都设置调节池,以均化水质水量。为防止纤维屑、棉籽壳、浆料等沉淀于池底,池内常用水力、空气或机械搅拌设备进行搅拌。水力停留时间一般为8h左右。
- 沉淀
废水中的悬浮物、经混凝后形成的絮体、生物处理后产生的污泥或脱落的生物膜可在重力作用下进行分离,这一过程称为沉淀。沉淀法只适用于去除20-100μm及以上的颗粒。印染废水中染料、某些助剂等通常需经混凝处理后,使上述胶体物质染聚成较大的颗粒方施去除,其中疏水性染料混凝沉淀去除率较高,而亲水性染料对混凝条件耍求较严格。
- 吸附法
在物理化学法中应用最多的是吸附法,这种方法是将活性炭、黏土等多孔物质的粉末或颗粒与废水混合,或让废水通过由颗粒状物组成的滤床,使废水中的污染物质被吸附在多孔物质表面或坡过滤除去。活性炭至今仍是印染废水脱色的最好吸附剂。两级联合作用,色度总去除率达92.17%,COD去除率达91.15%,达到了纺织工业部洗涤用水标准,可回用于生产中洗涤工序。活性炭对染料的吸附具有选择性,能有效去除废水中的活性染料、碱性染料、偶氮染料等水溶性染料,但不能吸附悬浮固体和不溶性染料;而且活性炭再生费用昂贵,所以活性炭不能直接用于原始印染废水的处理,一般用于量 少、浓度较低的染料废水处理或深度处理。
研究表明,以活性炭的筛余炭作基炭,用碳酸铵溶液浸泡,烘干后再用水蒸气活化,可提高活性炭的吸附容量和使用寿命。此外,由于活性炭本身的催化氧化作用不能满足实际废水氧化处理过程的要求,需负载若干金属来提高。李伟峰用负载铜活性炭催化剂处理印染废水,结果表明:最佳反应条件下COD去除率及色度去除率分别为84.6%和85%。且去除效率随时间的延长而增加,而未改性活性炭对COD去除率不足40%,后期由于逐渐饱和,去除率增加趋缓。
- 泡沫分离法
印染废水中含有大量的洗涤剂(通常为烷基苯磺酸盐),属表面活性物质,浓度一般为60-90mg/L,许多亲水性染料带有活性基团,也属于表面活性物质。生物处理法通常对表面活性物质难以降解,它们的存在对氧的转移、微生物对有机物的吸附降解都有严重的影响;对混凝剂有分散作用,因而将会增加混凝剂用量;引起大量泡沫,增加运转管理上的困难。为此,印染废水处理前,最好预先去除废水中所含的表面活性物质。泡沫分离法有良好的去除效果,设备简单,管理方便,成本低,其流程如图9-2所示。
- 膜分离法
膜分离法是利用膜的微孔进行过滤,利用膜的选择透过性,将废水中的某些物质分离出来的方法。目前用于印染废水处理的膜分离法主要是以压力差作为推动力,如反渗透、超滤、纳滤等方式。膜分离法是一种新型分离技术,具有分离效率高、能耗低、工艺简单、操作方便等优点。但由于该技术需要专用设备、投资高且膜有易结垢、堵塞等缺点,目前还未能大范围推广。
Jiraratananon等用Nitto Denko公司生产的荷负电的ES20和LES90纳滤膜以及电中性纳滤膜NTR-729 HR对活性染料的截留行为进行了研究,ES20和LES90纳滤膜对染料的截留率都达到了99%以上;NTR-729 HR纳滤膜对染料和盐的截留率都低于荷负电的
ES20和LES90膜。刘梅红用纳滤膜去除印染废水中COD可达98%以上,达到国家一级排放标准,具有较高的应用价值。郭明远等研究了纳滤膜对活性染料X-3B水溶液的分离性能,结果表明,纳滤膜可用于活性染料印染废水的处理和染料回收。赵宜江等人采用氢氧化镁吸附预处理的陶瓷膜微滤技术对含活性染料的印染废水进行脱色处理,脱色率可达98%以上,膜通量在150L/(m3·h)左右。
- 超声波气振法
超声波气振法是基于超声波能在溶液中产生局部高温、高压、高剪切力,诱使水分子和染料分子裂解成自由基,引发各种反应,促进絮凝。华彬等用超声氧化技术降解浓度为44.4mg/L的酸性红废水,投加NaCl约1g/L,处理50min酸性红废水脱色率近90%。清华大学陶媛等采用探头式超声波发生器和自制平板超声波发生器降解多种高浓度染料废水,结果表明,降低超声辐射声强及增大辐射有效面积可降解染料并增大处理废水的体积,但单独使用超声波气振法降解结构复杂的染料废水仍难以达到工业应用水平。
二、化学处理技术
- 中和
印染废水的pH往往很高,除通过调节池均化其本身的酸、碱度不均匀性外,一般还需要设置中和池,以使废水的pH满足后续处理工艺的要求。
中和法的基本原理是使酸性废水中的H+与外加的OH-,或使碱性废水中的OH与外加的H+相互作用生成水和盐,从而调节废水的酸碱度。在印染废水处理中,中和法一般用于调节废水的pH,并不能去除废水中其他污染物质。对含有硫化染料的碱性废水,投加中和会释放出H2S有毒气体,因此中和法一般不单独使用,往往与其他处理法配合使用。中和法分酸性废水中和与碱性废水中和两类。印染废水多呈碱性,pH一般为9-12,故常需进行中和处理。中和处理到达所需的pH取决于后续处理采用的方法。对于生物处理法,pH应调节到9.5以下;对于化学混凝法,pH取决于混凝剂的等电点和排放标准。
- 混凝
混凝用于印染废水处理,可以去除水中疏水性染料物质及部分亲水性染料物质;作为生物处理的预处理,可大大减轻后续生物处理的压力;作为生物处理的后处理,可去除水中残存染料物质,以降低废水的色度。
混凝法具有投资费用低、设备占地少、处理容量大、脱色率高等优点。棍凝剂有无机混凝剂、有机混凝剂及生物混凝剂等。传统混凝法对疏水性染料脱色效率很高,缺点是需随着水质变化而改变投料条件,对亲水性染料的脱色效果差,COD去除率低。如何选择有效的混凝脱色工艺和高效的混凝剂,则是该技术的关键。由表9-11可见混凝处理效果。
某毛织厂聚铁混凝中试结果
废水名称/项目 |
COD(mg/L) |
BOD(mg/L) |
SS(悬浮物)(mg/L) |
色度(倍) |
原水 |
出水 |
COD去除率(%) |
原水 |
出水 |
BOD去除率(%) |
原水 |
出水 |
SS去除率(%) |
原水 |
出水 |
色度去除率(%) |
染色废水 |
1257 |
141 |
90 |
379 |
35 |
90.17 |
290 |
70 |
76 |
331 |
42 |
87 |
近年来,许多专家学者对于絮凝剂进行了深入的研究。如陈建琴等复合成了SDF絮凝剂,即以甲醛、二氰胺为主要原料,以氯化铵为催化剂及一定量的助剂,研制出SDF阳离子絮凝剂。其对模拟废水和工业废水的处理结果表明,在最佳操作条件下,SDF絮凝剂对工业印染废水和模拟印染废水均有理想的处理效果,脱色率和COD去除率分别超过95%和75%,在与其他絮凝剂比较时,SDF絮凝剂的综合性能明显优于聚丙烯酰胺(PAM),聚合氯化铝(PAC),聚合硫酸铁(PFS)等絮凝剂。黎载波等合成了改性双氰胺-甲醛絮凝脱色剂,其通过在原料中引入尿素,合成出了改性双氰胺-甲醛絮凝脱色剂,并应用于印染废水处理中,其实验结果表明,在反应温度65℃、反应时间3h、反应物配比n(双氰胺):n(尿素):n(氯化铵):n(甲醛)为0.714:0.286:0.9:1.4的最佳条件下,对实际印染废水的脱色率和COD去除率,可分别达到99%和93.4%混凝与其他工艺组合也有很好的应用效果。谢凯娜等通过对南京某纺织有限公司废水处理的实例分析,说明采用水解-接触氧化-混凝工艺处理印染废水,能够取得很好的处理效果,处理后的出水水质达到《污水综合排放标准》的一级标准。
- 氧化脱色
印染废水的特征之一是带有较深的颜色,主要由残留在废水中的染料造成。同时,水中有些悬浮物、浆料和助剂也可以在氧化脱色过程中同时去除。常用的氧化脱色法有臭氧氧化脱色法、Fenton试剂氧化法、氯氧化脱色法、光催化氧化脱色法等。
(1)臭氧氧化法
在印染废水处理中,臭氧被用于脱色,一般认为,染料显色是由其发色基团引起的,如乙烯基、偶氮基、氧化偶氮基、羰基、硫酮、亚硝基、亚乙烯基等。这些发色基团都含有不饱和键,臭氧能使染料中所含的这些不饱和键氧化分解,生成分子量较小的有机酸和醛类,使其失去显色能力。所以臭氧是良好的脱色剂。臭氧对几种染料的COD、色度去除效果见表9-12,臭氧氧化法不产生污泥和二次污染,但是处理成本高,不适合大流量废水的处理,而且COD去除率低。
臭氧氧化对染料废水的处理效果
染料 |
结构 |
臭氧投加量(mg/L) |
COD去除率(%) |
色度去除率(%) |
酸性蓝142 |
三苯基甲烷 |
49.5 |
30.7 |
11.6 |
112.1 |
44.3 |
91.5 |
酸性蓝113 |
偶氮类 |
54.8 |
5.2 |
87.8 |
117.3 |
54.6 |
98.7 |
酸性蓝260 |
偶氮类 |
31.7 |
5.5 |
82.3 |
99.3 |
47.9 |
99.3 |
酸性蓝414 |
偶氮类 |
44.3 |
14.4 |
97.6 |
72.0 |
35.6 |
100.0 |
还原染料 |
蒽醒类 |
40.0 |
2.9 |
0.0 |
84.6 |
36.7 |
19.8 |
还原绿1 |
偶氮类 |
40.5 |
13.2 |
11.1 |
103.5 |
35.5 |
53.1 |
直接红90 |
偶氮类 |
44.9 |
40.0 |
94.4 |
79.9 |
100.0 |
100.0 |
硫染料 |
- |
50.9 |
46.8 |
62.0 |
92.7 |
83.0 |
95.5 |
分散兰56 |
蒽醒类 |
27.2 |
4.0 |
1.4 |
88.3 |
34.1 |
99.6 |
分散兰235 |
偶氮类 |
36.8 |
18.5 |
5.2 |
60.8 |
36.1 |
11.5 |
通常很少采用单一的臭氧氧化法处理印染废水,而是将它与其他方法相结合,彼此互补,达到最佳的废水处理效果。汪晓军等在试验室配制含酸性玫瑰红染料的印染废水,采用臭氧氧化-曝气生物滤池工艺开展处理试验,试验运行结果表明,臭氧氧化处理能提高模拟废水的可生化性,BOD/COD值由原水的0.18上升到0.36。经组合工艺处理后,出水COD<40mg/L,色度在40倍以下,SS约50mg/L,处理效果良好。赵伟荣等研究了O3与生化组合处理印染废水的工艺,生化-物化-O3法处理出水的色度指标,可完全满足《纺织染整工业水排放物排放标准》的一级排放要求。
(2)Fenton试剂氧化法
1894年,法国科学家Fenton在一项科学研究中发现酸性水溶液中有亚铁离子和过氧化氢共存时可以有效地将酒石酸氧化。这项研究的发现为人们分析还原性有机物和选择性氧化有机物提供了一种新的方法。后人为纪念这位伟大的科学家,将Fe2+/H2O2命名为Fenton试剂,使用这种试剂的反应称为Fenton反应。Fenton试剂反应过程如下:
H2O2 + Fe2+ → OH + Fe3+ + OH-
Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + HO2·+ H+
Fe2+ + ·OH → Fe3+ + OH-
HO2· + Fe3+ → Fe2+ + O2 + H+
·OH + H2O2→HO2· + H2O
Fe2+ + HO2·→ HO2- + Fe3+
其中,产生·OH的反应控制了整个反应的速度。Fenton试剂之所以具有非常强的氧化能力,是由于过氧化氢被催化分解成羟基自由基,羟基自由基具有比其他一些常用的强氧化剂更高的氧化还原电位,因此羟基具有很强的氧化性。
传统Fenton法氧化能力相对较弱,随着人们对Fenton法研究的深入,近年来又把紫外光(UV),草酸盐等引入Fenton法中,使Fenton法的氧化能力大大增强。张良林等研究了均相Fenton氧化-混凝法强化处理印染废水,并采用均相Fenton氧化-混凝法对印染废水进行了强化处理。试验结果表明,该法特别适用于处理同时含有亲水性和疏水性染料约印染废水,处理过程充分发挥了均相Fenton氧化和混凝的协同作用,对废水中的水溶性有机物、胶粒和疏水性污染物均有较好的去除效果。在印染废水初始pH为4.0左右,H2O2、FeSO4·7H2O和絮凝剂聚硅酸氯化铝(PASC)的加入量分别为3.6mL、1.8mL、8mL时,处理后的废水色度降到35,COD降到103mg/L,去除率分别高达95%和94.3%,脱色效果显著。
李亚峰等为了解决印染废水的色度与有机物难于处理的问题,研究了混凝-Fenton法对印染废水色度和COD的处理效果,并分析了水样中的H2O2浓度、FeSO4·7H2O浓度等因素对处理效果的影响。研究表明,混凝-Fenton法对印染废水色度和COD能够有效
的去除,处理后的水质达到了国家排放标准。顾晓扬等进行了O3和Fenton法处理印染废水的试验研究,其采用O3和Fenton试剂进行氧化处理,研究结果表明,在最佳运行参数下,O3处理废水的色度去除率大于99%,COD的去除率为30%;Fenton试剂处理色度去除率大于99%,COD去除率为47%。而且两种化学氧化处理,都可以大大提高模拟废水的可生化性。
(3)氯氧化脱色法
氯氧化脱色法利用存在于废水中的显色有机物具有比较容易氧化的特性,应用氯或其化合物作为氧化剂,氧化显色有机物并破坏其结构,达到脱色的目的。常用的氯氧化剂有液氯、漂白粉和次氯酸钠等。其中次氯酸钠价格较高,但设备简单,产泥量少。漂白粉价格便宜,来源广,可就地取材。但产泥量多。
赵茅俊等利用二氧化氯对活性艳红K-2G和分散蓝2BLN染料进行了脱色研究,发现活性艳红K-2G染料在碱性条件下比酸性时ClO反应要快得多,而且碱性越强,反应越快。在这一过程中OH-是否起到了催化作用,尚待进一步研究。由于实际的印染废水pH一般都在碱性范围内,这对于含活性染料废水的脱色处理是十分有利的。pH在5-8的范围内对分散蓝2BLN染料溶液与二氧化氯作用的结果,由于其脱色在很短时间内便趋于稳定,因此看不出明显差异。张春辉等人对浓度为30mg/L的罗丹明B染料进行溶液的pH调节,得到罗丹明B在不同pH条件下的脱色效果。结果表明,二氧化氯在低酸度下具有更强的氧化性。
(4)光催化氧化脱色法
催化剂在光照的条件下,使有机物氧化和降解的机理被认为是当催化剂吸收的光能高于其禁带宽度的能量时,就会激发产生自由电子和空穴,空穴与水、电子与溶解氧反应,分别产生·OH和O2-。由于·OH和O2-都具有强氧化性,因而促进了有机物的降解。
关于光催化氧化降解染料的研究,主要集中在对光催化剂的研究上,其中,TiO2化学性质稳定、难溶无毒、成本低,是理想的光催化剂,传统的粉末型TiO2光催化剂,由于存在分离困难和不适合流动体系等缺点,难以在实际中应用。近年来,TiO2光催化剂的掺杂化、改性化成为研究的热点。孙柳等人采用溶胶凝胶法制备了La3+ +TiO2光催化剂,在模拟的太阳光照射下,考察了该催化剂对酸性红B的光催化降解效果。研究结果表明,掺杂量为w(la3+)1%、催化剂用量为1g/L、通气量为100mL/min、体系pH为7时,50mg/L的酸性红B经3h光催化降解,其降解率可达92.9%,与纯TiO2相比,La3+ + TiO2光催化剂显示出良好的太阳光催化活性。吴树新研究了在复合半导体的基础上,采用超声浸渍法对催化剂表面作进一步的铜改性,制备了铜锡改性的纳米二氧化钛光催化剂CUOx-SnO2/TiO2,并考察了表面铜改性、二氧化锡复合对催化剂光催化氧化还原性能的影响。研究结果表明,表面铜改性和二氧化锡复合都有利于提高催化剂光催化氧化还原能力,二者间表现出相互增强的作 用。孙剑辉等研究了掺杂纳米TiO2对难降解废水处理的应用,并进一步分析了该研究领域所存在的问题,为今后光催化技术的发展方向提出展望,如寻求新的掺杂离子、研制掺杂负载型纳米光催化剂和加强降解机理研究等。
- 电解处理技术
借助于外加电流的作用使电解质溶液产生化学反应的过程称电解,用来进行电解的装置称电解槽,如图9-3所示。利用电解过程的化学反应,使废水中的有害杂质转化而被去除的方法称废水电解处理法,简称电解法。
电化学法具有设备小、占地少、运行管理简单、COD去除率高和脱色好等优点,但是沉淀物生成量及电极材料消耗量较大,运行费用较高。传统的电化学法可分为电絮凝法、电气浮法、电氧化法以及微电解、内电解法等。国外许多研究者从研制高电催化活性的电极材料着手,对有机物电催化影响因素和氧化机理进行了较系统的理论研究和初步的应用研究,国内在这一领域的研究才刚刚起步。
Fockedey E等采用三维电极处理苯酚废消毒水,国内学者也进行了这方面的研究。景晓辉等采用三维电极电化学方法对活性墨绿KE-4BD染料废水进行降解试验。试验结果表明,以1Cr18Ni9Ti不锈钢作阳极,石墨作阴极,直径为4mm、长度为6mm的圆柱形活性炭作粒电极,在电压为30V、电流密度为6mA/cm2、主电极极间距为6cm的条件下,初始浓度为800mg/L的活性染料废水,电解40min后,脱色率达99.5%以上,COD去除率达92.2%以上熊林等的研究表明,三维电极流化床装置,比二维电极电解槽脱色速度快、处理效率高,而且脱色率可提高30%-50%;紫外可见光吸收光谱分析表明,三维电极流化床不仅能对酸性大红3R的生色基团进行降解脱色,对萘环不饱和共扼体系也具有降解破坏作用。
三、生物处理技术
生物处理法主要包括好氧法和厌氧法。目前国内主要采用好氧法进行印染废水的处理。好氧法又分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥法既能分解大量的有机物质,又能去除部分色度,还可以微调pH,运转效率高且费用低,出水水质较好,适合处理有机物含量较高的印染废水;生物膜法对印染废水的脱色作用较活性污泥法高。但是生物法存在剩余污泥的处理费用较高和单一运用生物法不能满足实际运用需要解决的问题。
- 好氧处理技术
(1)传统活性污泥法
这是目前使用最多的一种方法,有推流式活性污泥法、表面曝气池等。活性污泥法具有投资相对较低、处理效果较好等优点。污泥负荷的建议值通常为(0.3-0.4)kg (BOD)/[kg(MLSS)·d]。该法的BOD去除率大于90%,COD去除率大于70%。据上海印染行业的经验表明,当污泥负荷小于0.21 kg(BOD5)/[kg(MISS)·d〕时,BOD5去除率可达90%以上,COD去除率为60%-80%。
(2)SBR法
由于SBR工艺的很多优点,如能灵活方便地实现缺氧、厌氧、好氧条件的任意组合,时间上的推流提高了反应速率,加上难降解有机物处理中水力停留时间较长更适合于间歇操作,对间断废水和高浓度废水更为适应,将其用于难降解有机物处理的研究越来越受到重视,成为处理难降解有机物极其潜力的工艺。许多研究者选用SBR工艺及其组合工艺处理印染废水,取得了良好的效果。
郝消霞采用SBR法处理石家庄某印染厂各车间混合废水,操作程序为:进水1h,曝气8h,沉淀1h,排水0.5h,闲置13.5h, 24h为一周期。试验结果表明,在进水COD为600-1500mg/L,BOD5为250-400mg/L,色度为200-800倍时,COD去除率在70%以上,比连续流活性污泥法提高5%-15%,BOD5和色度去除率均在90%以上。福建省泰和柜业有限公司采用铁炭过滤+SBR的治理工艺,建设了一套设计处理水量为350m3/d的治理设施,出水全部回用于漂染的漂洗生产工序。系统运行多年,处理效果稳定,未出
现过系统堵塞现象。
(3)生物接触氧化法
该法具有容积负荷高、占地小、污泥少、不产生丝状菌膨胀、无需污泥回流、管理方便、可降解特殊有机物的专性微生物等特点,因而近年来在印染废水处理中被广泛采用。生物接触氧化法特别适用于中小水量的印染废水处理,当容积负荷为(0.6-0.7)kg
(BOD5)/[kg(MLSS)·d]时,BOD去除率大于90%,COD去除率为60%-80%。
(4)CASS工艺
CASS反应器由生物选择区(预反应区)和主反应区两个区域组成,也可在主反应区前设置一兼氧区。CASS工艺具有以下特点:1)生物选择区的设置有利于絮凝性细菌的生长并提高污泥活性、抑制丝状菌的生长和繁殖,反应器在任意进水量及完全混合条件下不会发生污泥膨胀,运行较稳定;2)CASS工艺混合液污泥浓度在最高水位时与传统定容活性污泥法相同,由于曝气结束后的沉降阶段整个池子面积均可用于泥水分离,其固体通量和泥水分离效果均优于传统活性污泥法。3)CASS工艺具备良好的脱氮除磷性能,其脱氮性能体现在三个方面,即曝气阶段的同步硝化反硝化、非曝气阶段沉淀污泥床的反硝化及污泥回流在生物选择区的反硝化,CASS工艺系统中活性污泥不断地经过好氧和厌氧循环,聚磷菌得以生长和积累,使系统同时具有较好的除磷性能;4)可变容积的运行及生物选择区的设置使工艺对水质、水量波动具有较好的适应性,操作运行灵活;5)工艺流程简单,土建费用低,运行费用省(系统污泥回流比一般为20%),自动化程度高,同时采用组合式模块结构,布置紧凑,占地少。
(5)MBR工艺
膜生物反应器与其他废水处理技术相比有其独特的优点:1)膜分离组件可以提高某些专性菌的浓度和活性,还可以截留许多分解速度较慢的大分子难降解物质,通过延长其停留时间而提高对它的降解效率;2)膜组件可以通过分离出废水中的聚乙烯醇、染料、羊毛脂、油剂等污染物来降低废水的COD,在处理废水的同时回收化工原料;3)处理后排除的水部分指标能达到回用水标准。
同帜等设计厌氧-好氧(A/O)MBR处理印染废水时发现,停留时间的长短对去除率有较大影响。停留时间短,去除率低;停留时间长,去除率相对高,但也不能过长,否则会引起污泥浓度(MLSS)的降低。故HRT以9-12h为宜,当溶解氧控制在2-3g/L时,可保证COD的总去除率在95%左右。Mi-Ae Yun等利用MBR分别在富氧和缺氧的条件下处理染料废水,结果表明,两种条件下的COD去除率分别为94.8%和27.0%,同时缺氧条件下MBR的膜污染速率是好氧条件下的5倍。采用A/O-MBR处理毛纺染色废水,MLSS在0. 32-2.8g/L的范围内波动,COD的去除效果还比较理想,系统出水比较稳定,但MLSS与上清液COD却存在明显的负相关。
- 厌氧处理技术
对浓度较高、可生化性较差的印染废水,采用厌氧处理方法能较大幅度地提高有机物的去除率。厌氧处理在试验室研究、中试中已取得了一系列成果,是较有发展前途的新工艺。
徐向阳等以偶氮染料生产废水为研究对象,根据受试染化废水水质特性及染料厌氧生物降解机理,提出用易降解有机废水作为染料厌氧生物降解的外加碳源的研究策略,对厌氧反应器启动与厌氧污泥培养、运行性能以及维持条件进行了研究。结果表明,在进水COD为3.1-3.5g/L,COD/COD染化比值为4.0,HRT为3.0d的条件下,COD去除率>80%,最低染化COD去除率>45%,色度去除率>85%。
总体上来说,虽然厌氧法对染料中的偶氮基、蒽醌基和三苯甲烷基均可降解,但还不能完全分解一些活性染料的中间体,如致癌的芳香胺等。且由于厌氧处理后出水往往达不到排放标准,因此常在其后串联好氧生物处理。
- 厌氧-好氧综合处理技术
安虎仁等利用厌氧-好氧工艺处理染料工业废水,在进水COD约为1200mg/L,色度为500倍、厌氧段有机负荷COD<5.3kg/(m3·d)和水力停留时间为6-12h,好氧段水力停留6.5h的条件下,出水COD<200mg/L,色度<50倍;戚新开发了气浮-厌氧-好氧处理工艺,应用于规模为500m3/d的印染废水处理工程中,厌氧HRT为20h,兼氧好氧HRT为14h,进水为2883mg/L,经处理后气浮出水为1539mg/L,厌氧池出水为1192mg/L,好氧池出水为225.3mg/L,总去除率为92.2%。
- 真菌技术
真菌技术是新近发展起来的一项创新的环境生物技术,主要是利用以黄抱原毛平革菌为代表的白腐真菌对各种有害的、难降解的、在环境中宿存的异生物质具有广谱、高效、低耗、适用性强的生物降解能力。许多白腐真菌对染料有广谱的脱色和降解能力,可能是由于其在次生代谢阶段产生的木质素过氧化酶和锰过氧化酶所致。培养条件对白腐真菌脱色及降解活性有较大的影响。
Conneely等的研究表明,白腐真菌对一些染料废水有较好的生物吸附作用,并通过胞外酶的代谢作用使染料得以脱色。陈熙等从印染厂污水处理站的活性污泥中分离出5株有脱色能力的菌株(T1、T2、T3、T4、T5),其中T4菌株降解能力最强,脱色率可达
84.5%。另外,混合菌的脱色效果要优于T4单菌株,脱色率可提高至87.6%。吴敏赞等从印染厂取活性污泥后,进行分离、驯化,获得4株不同的菌种,并从中筛选出对兰纳素藏青B-O1脱色效果最好的一株菌株X3,对染料的脱色率为51.5%-65.07%。
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