Prečo sa odpadová voda z tlače a farbenia ťažko čistí? Súhrn liečebných technológií

Odpadová voda z tlače a farbenia sa vzťahuje na odpadovú vodu vypúšťanú počas procesu predúpravy, farbenia, tlače a konečnej úpravy bavlny, vlny, konope, hodvábu, chemických vlákien alebo zmesových produktov. Odvetvie tlače a farbenia je v textilnom priemysle-hlavným odvetvím spotrebúvajúcim vodu, pričom voda pôsobí ako médium počas celého procesu tlače a farbenia.

 

I. Water Kvalita a Quantity Charakteristika tlače a farbenia odpadových vôd

 

Vďaka zložitým procesom tlače a farbenia a použitiu širokej škály chemikálií, ako sú farbivá, gleje a pomocné látky, sa odpadová voda z tlače a farbenia vyznačujeveľký objem, vysoký obsah organických znečisťujúcich látok, sýta farba, vysoká zásaditosť a veľké kolísanie kvality vody, čím sa stáva typom priemyselnej odpadovej vody, ktorá sa ťažko čistí.

 

1. Hlavné znečisťujúce látky a zloženie odpadových vôd z tlače a farbenia

Odpadová voda z tlače a farbenia obsahuje farbivá, gleje, pomocné látky, oleje, kyseliny a zásady, vláknité nečistoty, piesok a anorganické soli. Medzi nimi farbivá obsahujú nitro, aminozlúčeniny a ťažké kovy ako meď, chróm, zinok a arzén, ktoré sú vysoko biologicky toxické a spôsobujú silné znečistenie.

Farbivá sú hlavným zdrojom znečisťujúcich látok v odpadových vodách s rôznymi typmi a rôznou biologickou odbúrateľnosťou.

Ďalším hlavným zdrojom sú pomocné látky, vrátane povrchovo aktívnych látok, komplexotvorných činidiel kovov atď., ktoré sa delia na zmáčadlá a penetračné činidlá, emulgačné a dispergačné činidlá, odpeňovače, fixačné činidlá, činidlá na konečnú úpravu živice, retardéry horenia a antistatické činidlá atď.

Prítomné je aj malé množstvo oleja z pracieho a dokončovacieho procesu s nízkym obsahom a minimálnym vplyvom na kvalitu vody.

 

2. Zdroje a kvalita vody/kvantitatívna charakteristika odpadovej vody z tlače a farbenia

Odpadová voda z tlače a farbenia je zmiešaný prúd z vyššie uvedených procesov, ktorý obsahuje nečistoty, ako sú nečistoty zo surovín, mastnota, pridané gleje, farbivá, povrchovo aktívne látky, pomocné látky a kyseliny/zásady. Odpadová voda vzniká v každej fáze tlače a farbenia:

Predúprava (spaľovanie, odšlichtovanie, pranie, bielenie, mercerizácia): odšlichtovanie odpadových vôd, pranie odpadových vôd, bielenie odpadových vôd, mercerizácia odpadových vôd

Farbenie: farbenie odpadových vôd

Tlač: tlač odpadových vôd a mydlo odpadových vôd

Konečná úprava: úprava odpadových vôd

 

3. Charakteristika kvality vody odpadovej vody z rôznych tlačiarenských a farbiacich produktov

Kvalita odpadovej vody sa líši v závislosti od vláknitých surovín, typov produktov, výrobných procesov, typov farbív/pomocných látok, metód spracovania a frekvencie oplachovania. Na základe vláknitých surovín sa potlač a farbenie textilu delí na farbenie bavlny, farbenie vlny, farbenie hodvábu a farbenie konope.

 

II. Vypúšťacie normy pre tlač a farbenie odpadovej vody

 

Vypúšťací štandard pre tlač a farbenie odpadových vôd jeNorma vypúšťania látok znečisťujúcich vodu pre textilný priemysel farbenia a dokončovania (GB4287-1992).

Kategória I: Škodlivé látky, ktoré sa hromadia v životnom prostredí alebo organizmoch a majú dlhodobé{0}}vplyvy na ľudské zdravie (so špecifikovanými maximálnymi povolenými koncentráciami vo vypúšťaní).

 

 

Kategória II: Škodlivé látky s menej{0}}dlhodobými účinkami (so špecifikovanými maximálnymi povolenými koncentráciami vypúšťania).

 

 

III. Technológie úpravy pre tlač a farbenie odpadových vôd

 

Medzi hlavné metódy liečby patrífyzikálna úprava, chemická úprava, fyzikálno-chemická úprava, biologická úprava a úprava na redukciu alkálií. Primárnou metódou je biologické čistenie, ktoré sa často kombinuje s inými technológiami predúpravy.

 

1. Fyzikálna liečba

 

(1) Separácia membrán

Membránová separácia ako vysokoúčinná separačná technológia využíva selektívnu priepustnosť biologických membrán na separáciu, koncentráciu a regeneráciu znečisťujúcich látok z odpadových vôd.

Výhody: žiadne chemické pridávanie, žiadne sekundárne znečistenie, jednoduchá obsluha, nízka spotreba energie, recyklovateľné soli a farbivá, opätovne použiteľná 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 filtrácia zvyšuje účinnosť a šetrí energiu.

 

Fyzikálne ošetrenie s vysokou{0}}energiou

Lúče častíc s vysokou{0}}energiou bombardujú vodu a vytvárajú vysoko reaktívne radikály ·OH a atómy H, ktoré rozkladajú organickú hmotu.

Výhody: vysoká rýchlosť organického odstraňovania, malý pôdorys, jednoduchá obsluha.

Nevýhody: drahé zariadenia, vysoké technické požiadavky, vysoká spotreba energie, nízka energetická účinnosť.

Prielom: Prvý demonštračný projekt ožarovania elektrónovým lúčom pre tlač a farbenie odpadových vôd bol postavený v Jinhua, Zhejiang v marci 2017.

 

Ultrazvuková technológia

Ultrazvuk degraduje žiaruvzdorné organické znečisťujúce látky kombináciou pokročilej oxidácie, spaľovania a superkritickej oxidácie vody.

Mechanizmus: Ultrazvuková kavitácia ruší organické väzby a urýchľuje flokuláciu, znižuje farbu, CHSK a anilín.

Stav: Väčšina výskumu zostáva v laboratórnej fáze.

 

2. Fyzikálnochemická úprava

 

(1) Adsorpcia

Vhodné na pokročilé čistenie-nízkokoncentrovanej odpadovej vody z tlače a farbenia s nízkymi investíciami a jednoduchou obsluhou. Adsorbenty zahŕňajúaktívne uhlie, makroporézna adsorpčná živica, kaolín, diatomit a uhoľný popol.

Aktívne uhlie: Silná adsorpcia pre vo vode-rozpustné farbivá, ale drahé a ťažko regenerovateľné.

Makroporézna živica: dobrá stabilita, ľahká regenerácia, účinná pre aromatické sulfonáty a naftoly.

Nízko{0}}nákladové adsorbenty (kaolín, uhoľný popol): dobré odfarbenie, ale veľká produkcia kalu.

 

 

Koagulácia

Vrátane zrážania a flotácie vzduchom, ktoré sa vo veľkej miere používajú v malých a stredných- podnikoch kvôli nízkym nákladom, veľkej kapacite a vysokému odfarbeniu. Bežné koagulanty: síran hlinitý, chlorid hlinitý, síran železnatý, chlorid hlinitý (PAC), síran polyželezitý (PFS), polyakrylamid (PAM).

Účinné pre hydrofóbne farbivá (sírové, kypové, disperzné farbivá), ale slabé pre hydrofilné farbivá.

Nevýhody: citlivé na zmeny kvality vody, nízke odstraňovanie CHSK, veľký a ťažko{0}}odvodňovateľný-kal.

 

3. Chemická úprava

 

(1) Chemická oxidácia

Ničí chromofóry farbiva pomocou ozónu, Fentonovho činidla, chlóru alebo chlórnanu sodného.

Ozonizácia: dobré odfarbenie, žiadne kaly, ale vysoké náklady, slabé na nerozpustné farbivá, nízke odstraňovanie CHSK.

Fentonova oxidácia: ·OH z H202/Fe2+ štiepi farbiace reťazce; v kombinácii s koaguláciou; zosilnené UV/oxalátom.

 

Fotochemická oxidácia

Vrátane fotolýzy, fotosenzibilizovanej oxidácie, foto-iniciovanej oxidácie a fotokatalytickej oxidácie (najrozšírenejšie).

Katalyzátory: Ti02, CdS, Fe203, WO3; TiO₂ je ideálny pre stabilitu, netoxicitu-a nízku cenu.

Výhody: mierne podmienky, silná oxidácia, úplná mineralizácia; nevýhody: vysoké investície a spotreba energie, nedostatočná pre vysokú{0}}koncentráciu odpadových vôd.

 

Oxidácia mokrým vzduchom (WAO)

Oxiduje organické látky pri vysokej teplote (125–320 stupňov) a vysokom tlaku (0,5–20 MPa).Superkritická oxidácia vody (SCWO): above 374 °C and 22.05 MPa, homogeneous oxidation, >Odstránenie 99 % organických látok za 60 s, rýchle a efektívne.

 

(2) Elektrolýza

Premieňa znečisťujúce látky na neškodné látky prostredníctvom elektródových reakcií; náklady znížené s rozvojom energie.

Vnútorná elektrolýza železa-uhlík: vytvára galvanické články na vytváranie vločiek Fe2⁺/Fe3⁺ a aktívneho [H]/[O], odfarbuje a zlepšuje biologickú odbúrateľnosť.

Elektrokatalytická oxidácia: vytvára ·OH, O₃, H₂O₂ na úplnú mineralizáciu organických látok, vhodný na predčistenie odpadových vôd s vysokou-koncentráciou.

 

4. Biologická liečba

 

Rozdelené naaeróbne, anaeróbne a anaeróbne{0}}aeróbne kombinované procesy; v Číne dominuje aeróbna liečba.

Aeróbne: vysoké odstránenie CHSK/BOD₅, slabé odfarbenie.

Anaeróbne: vysoké odfarbenie, nízky výťažok kalu, obnoviteľný metán.

 

--Aeróbna biologická liečba

1. Proces aktivovaného kalu: nízka investícia, dobré organické odstránenie, čiastočné odfarbenie.
2. SBR: Čas-zátkový tok a priestorové úplné premiešanie, potenciál pre žiaruvzdorné organické látky.
3. Proces biofilmu: vyššie odfarbenie ako aktivovaný kal; zahŕňa kontaktnú oxidáciu a biologické filtre.
4. Biologická kontaktná oxidácia: kombinuje výhody aktivovaného kalu a biofilmu, nízky obsah kalu, jednoduchá obsluha.
5. MBR: integruje aktivovaný kal a membránovú separáciu, zadržiava žiaruvzdorné organické látky, opätovne použiteľnú vodu.

 

--Anaeróbna biologická liečba

1. Anaeróbny biofilter: vysoká mikrobiálna koncentrácia, dlhá retencia kalu, citlivý na teplotu.
2. UASB: high-efficiency reactor with three-phase separator, >90% odstránenie COD/farby.
3. ABR: štruktúra priehradky, viac{0}}stupňová anaeróbna, bez upchávania, jednoduché spustenie.
4. Anaeróbne fluidné lôžko: krátka HRT, vysoké zaťaženie, malý pôdorys.
5. IC reaktor: dvojitá štruktúra UASB, vysoké objemové zaťaženie, silná odolnosť proti nárazom.
6. Hydrolýza Acidifikácia: zastaví sa pri hydrolýze/acidifikácii, zlepšuje biologickú odbúrateľnosť, nízke odstraňovanie CHSK (40%–50%).

 

--Anaeróbne-aeróbne kombinované procesy

1. Kombinuje výhody anaeróbneho a aeróbneho čistenia; typické procesy:
2. Anaeróbny-aeróbny-biologický kontakt s uhlíkom
3. Anaeróbny-aeróbny biologický rotačný disk
4. Hydrolýza acidifikácia-aeróbne

 

IV. Nové technológie biologického čistenia pre tlač a farbenie odpadových vôd

 

1. Bioaugmentačná technológia

Pridáva vysoko účinné degradujúce kmene (napr. biele -hniloby huby) na zlepšenie odstraňovania znečisťujúcich látok. Huby s bielou hnilobou produkujú lignín peroxidázu a mangánovú peroxidázu na širokospektrálne odfarbovanie farbiva-.

 

2. Technológia imobilizovaných mikroorganizmov

Fixuje mikróby na nosičoch pre vysokú aktivitu a stabilitu, vyššiu účinnosť ako závesné systémy, menej kalu.

 

3. Náročnosť: Čistenie odpadovej vody z redukcie alkálií

Redukcia alkálií hydrolyzuje polyesterové vlákna na simuláciu hodvábu; odpadová voda obsahuje vysoké koncentrácie kyseliny tereftalovej, etylénglykolu a oligomérov.

Charakteristika: vysoký COD₍Cr₎, vysoká zásaditosť, nízka biologická odbúrateľnosť.

Ošetrenie: kyslé zrážanie + elektrokatalytická oxidácia + degradácia baktérií -tolerantných voči soli + viac-účinná katalytická oxidácia.

 

4. Typický proces tlače a farbenia odpadových vôd

Mriežka → Regulačná nádrž (prevzdušňovanie pre homogenizáciu) → Nádrž na fakultatívne/hydrolyzačné okyslenie (zlepšuje biologickú odbúrateľnosť) → Kontaktná oxidačná nádrž → Flokulačná nádrž → Sedimentačná nádrž → Dezinfekcia → Vypúšťanie; kal sa zahusťuje a odvodňuje.

 

5. Prípady spracovania podľa typu produktu

 

Odpadová voda z farbenia bavlny/pletenia

Bavlnené: dlhší proces, vyššia záťaž; regulácia (6–8 h), okyslenie hydrolýzou (4–10 h), kontaktná oxidácia (8–10 h).

Bavlnený úplet: žiadne glejenie, nižšia organická záťaž, kratší proces.

Odpadová voda z farbenia hodvábu

Degumovanie prírodného hodvábu: biologicky odbúrateľná odpadová voda s vysokou-koncentráciou; ošetrené UASB + aeróbne + koagulácia.

 

 

Prírodné farbenie hodvábu: podobne ako pri farbení vlny; biologická liečba je účinná.

Polyester simulovaný hodváb: Odpadová voda na redukciu alkálií vyžaduje samostatné predčistenie.

 

Odpadová voda z prania vlny

Vysoká{0}}koncentrovaná organická odpadová voda s tukom z vlny; proces: mriežka → posypová komora → regulácia → koagulácia flotácia vzduchom → hydrolýza acidifikácia → anaeróbna fermentácia → aeróbna → koagulácia; tuk z vlny je recyklovateľný.

 

Odpadová voda z farbenia vlneného textilu

Dobrá biologická odbúrateľnosť (B/C ≈ 0,3–0,4), vo vode-rozpustné farbivá; proces: mriežka → regulácia → hydrolýza acidifikácia → kontaktná oxidácia → BAF → koagulácia/fotochemická oxidácia.

 

Odpadová voda z farbenia konope

Degumovanie konope: vysoká-koncentrovaná alkalická organická odpadová voda; ošetrené anaeróbnou + aeróbnou + koaguláciou/fotochemickou oxidáciou.

Farbenie konope: podobne ako pri farbení bavlny, nastaviteľné parametre.