Зашто је штампање и бојење отпадних вода тешко третирати? Резиме технологија лечења

Отпадне воде за штампање и бојење се односе на отпадне воде које се испуштају током процеса претходног третмана, бојења, штампања и завршне обраде памука, вуне, конопље, свиле, хемијских влакана или мешаних производа. Индустрија штампања и бојења је главни сектор{1}}који троши воду у текстилној индустрији, при чему вода делује као медијум током целог процеса штампања и бојења.

 

И. Ватер Куалити анд Куантити Карактеристике штампарских и бојених отпадних вода

 

Због сложених процеса штампања и бојења и употребе широког спектра хемикалија као што су боје, величине и помоћна средства, отпадне воде за штампање и бојење карактеришувелика запремина, висок садржај органских загађивача, дубока боја, висок алкалитет и велике флуктуације квалитета воде, што га чини врстом индустријске отпадне воде коју је тешко третирати.

 

1. Главни загађивачи и састав отпадних вода за штампање и бојење

Отпадне воде за штампање и бојење садрже боје, величине, помоћне супстанце, уља, киселине и алкалије, нечистоће од влакана, песак и неорганске соли. Међу њима, боје садрже нитро, амино једињења и тешке метале као што су бакар, хром, цинк и арсен, који су високо биолошки токсични и изазивају озбиљно загађење.

Боје су главни извор загађивача у отпадним водама, са различитим врстама и различитом биоразградљивошћу.

Помоћне супстанце су још један главни извор, укључујући површински активне материје, агенсе за формирање металних комплекса, итд., који су класификовани на агенсе за влажење и продирање, емулгаторе и диспергационе агенсе, средства против пене, средства за фиксирање, агенсе за завршну обраду смоле, успориваче пламена и антистатичке агенсе, итд.

Присутна је и мала количина уља из процеса рибања и дораде, са ниским садржајем и минималним утицајем на квалитет воде.

 

2. Извори и карактеристике квалитета/квантитета воде за штампање и бојење отпадних вода

Отпадне воде за штампање и бојење су мешани ток из горенаведених процеса, који садржи загађиваче као што су сировина прљавштина, маст, додане величине, боје, површински активне супстанце, помоћне супстанце и киселине/алкалије. Отпадне воде се стварају у свакој фази штампања и бојења:

Предтретман (печење, уклањање величине, рибање, бељење, мерцеризација): уклањање дезинфекције отпадних вода, рибање отпадних вода, отпадних вода од бељења, мерцеризација отпадних вода

Бојење: бојење отпадних вода

Штампање: штампање отпадних вода и сапуна отпадних вода

Завршна обрада: завршна обрада отпадних вода

 

3. Карактеристике квалитета воде отпадних вода из различитих производа за штампање и бојење

Квалитет отпадних вода варира у зависности од влакнастих сировина, типова производа, производних процеса, боја/помоћних врста, метода обраде и учесталости испирања. На основу влакнастих сировина, штампање и бојење текстила се дели на бојење памука, бојење вуне, бојење свиле и бојење конопље.

 

ИИ. Стандарди за испуштање отпадних вода за штампање и бојење

 

Стандард за испуштање отпадних вода за штампање и бојење јеСтандард за испуштање загађивача воде за индустрију бојења и завршне обраде текстила (ГБ4287-1992).

Категорија И: Штетне супстанце које се акумулирају у животној средини или организмима и имају дуготрајне{0}}утицаје на здравље људи (са наведеним максимално дозвољеним концентрацијама испуштања).

 

 

Категорија ИИ: Штетне супстанце са мање-дугорочним утицајима (са наведеним максимално дозвољеним концентрацијама испуштања).

 

 

ИИИ. Технологије третмана за штампање и бојење отпадних вода

 

Главне методе лечења укључујуфизички третман, хемијски третман, физичко-хемијски третман, биолошки третман и третман редукције алкалија. Биолошки третман је примарни метод, често комбинован са другим технологијама претходног третмана.

 

1. Физички третман

 

(1) Мембране Сепаратион

Као -технологија високоефикасне сепарације, мембранско одвајање користи селективну пермеабилност биолошких мембрана да одвоји, концентрише и поврати загађиваче из отпадних вода.

Предности: без хемијских додатака, без секундарног загађења, једноставно руковање, ниска потрошња енергије, рециклабилне соли и боје, вишекратна обрађена вода.

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 МПа); потопљена филтрација побољшава ефикасност и штеди енергију.

 

Високо{0}}енергетски физички третман

Високоенергетски снопови честица бомбардују воду да би створили високо реактивне ·ОХ радикале и Х атоме, који разлажу органску материју.

Предности: висока стопа уклањања органских материја, мали отисак, једноставан рад.

Недостаци: скупа опрема, високи технички захтеви, велика потрошња енергије, ниска енергетска ефикасност.

Пробој: Први демонстрациони пројекат зрачења електронским снопом за штампање и бојење отпадних вода изграђен је у Ђинхуи, Џеђианг, у марту 2017.

 

Ултрасониц Тецхнологи

Ултразвук разграђује ватросталне органске загађиваче комбиновањем напредних карактеристика оксидације, спаљивања и суперкритичне оксидације воде.

Механизам: Ултразвучна кавитација разбија органске везе и убрзава флокулацију, смањујући боју, ЦОД и анилин.

Статус: Већина истраживања остаје у лабораторијској фази.

 

2. Физичкохемијски третман

 

(1) Адсорпција

Погодно за напредни третман отпадних вода за штампање и бојење ниске{0}}концентрације, уз мало улагања и једноставно руковање. Адсорбенти укључујуактивни угаљ, макропорозна адсорпциона смола, каолин, дијатомит и угаљ.

Активни угаљ: јака адсорпција за боје растворљиве у води{0}}али скупе и тешко се регенеришу.

Макропорозна смола: добра стабилност, лака регенерација, ефикасна за ароматичне сулфонате и нафтоле.

Јефтини{0}}адсорбенти (каолин, угаљ): добра деколоризација, али велика производња муља.

 

 

Коагулација

Укључујући падавине и ваздушну флотацију, који се широко користе у малим и средњим- предузећима за ниске трошкове, велики капацитет и високу деколоризацију. Уобичајени коагуланти: алуминијум сулфат, алуминијум хлорид, гвожђе сулфат, полиалуминијум хлорид (ПАЦ), полифери сулфат (ПФС), полиацрила).

Ефикасан за хидрофобне боје (сумпорне, бачве, дисперзне боје) али слаб за хидрофилне боје.

Недостаци: осетљив на промене квалитета воде, ниско уклањање ЦОД-а, велики и тешко{0}}одводни- муљ.

 

3. Хемијски третман

 

(1) Хемијска оксидација

Уништава хромофоре боје користећи озон, Фентон реагенс, хлор или натријум хипохлорит.

Озонирање: добра деколоризација, без муља, али висока цена, лоша за нерастворљиве боје, ниско уклањање ЦОД.

Фентонова оксидација: ·ОХ из Х₂О₂/Фе²⁺ разбија ланце боје; у комбинацији са коагулацијом; појачан УВ/оксалатом.

 

Фотохемијска оксидација

Укључујући фотолизу, фотосензибилизовану оксидацију, фото{0}}иницирану оксидацију и фотокаталитичку оксидацију (највише проучавана).

Катализатори: ТиО2, ЦдС, Фе2О3, ВО3; ТиО₂ је идеалан за стабилност, не-токсичност и ниску цену.

Предности: благи услови, јака оксидација, потпуна минерализација; недостаци: велика улагања и потрошња енергије, лоша за{0}}концентрацију отпадних вода.

 

Оксидација влажног ваздуха (ВАО)

Оксидира органске материје на високој температури (125–320 степени) и високом притиску (0,5–20 МПа).Суперкритична оксидација воде (СЦВО): above 374 °C and 22.05 MPa, homogeneous oxidation, >99% органског уклањања за 60 с, брзо и ефикасно.

 

(2) Електролиза

Претвара загађиваче у безопасне супстанце путем електродних реакција; трошак смањен развојем снаге.

Унутрашња електролиза гвожђа{0}}угљеника: формира галванске ћелије за стварање флокула Фе²⁺/Фе³⁺ и активног [Х]/[О], обезбојава и побољшава биоразградљивост.

Електрокаталитичка оксидација: генерише ·ОХ, О₃, Х₂О₂ за потпуну минерализацију органских материја, погодан за предтретман отпадних вода високе{0}}концентрације.

 

4. Биолошки третман

 

Подељено нааеробни, анаеробни и анаеробни-аеробни комбиновани процеси; аеробни третман доминира у Кини.

Аеробно: високо уклањање ЦОД/БОД₅, лоша деколоризација.

Анаеробно: висока деколоризација, мали принос муља, повративи метан.

 

--Аеробни биолошки третман

1. Процес активног муља: мала улагања, добро органско уклањање, делимична деколоризација.
2. СБР: временски{0}}засновано на протоку чепа и просторно потпуно мешање, потенцијал за ватросталне органске материје.
3. Биофилм Процес: већа деколоризација од активног муља; укључује контактну оксидацију и биолошке филтере.
4. Биолошка контактна оксидација: комбинује предности активног муља и биофилма, мало муља, лако руковање.
5. МБР: интегрише активни муљ и мембранско одвајање, задржава ватросталне органске материје, воду за вишекратну употребу.

 

--Анаеробни биолошки третман

1. Анаеробни биофилтер: висока концентрација микроба, дуго задржавање муља, осетљиво на температуру.
2. УАСБ: high-efficiency reactor with three-phase separator, >90% ЦОД / уклањање боје.
3. АБР: структура преграде, више-анаеробна, без зачепљења, лако покретање.
4. Анаеробни флуидизовани слој: кратка ХРТ, велико оптерећење, мали отисак.
5. ИЦ Реацтор: двострука УАСБ структура, велика запремина оптерећења, јака отпорност на ударце.
6. Хидролисис Ацидифицатион: зауставља хидролизу/кисељавање, побољшава биоразградљивост, ниско уклањање ЦОД (40%–50%).

 

--Комбиновани анаеробни{0}}аеробни процеси

1. Комбинује предности анаеробног и аеробног третмана; типични процеси:
2. Анаеробни-аеробни-биолошки контакт са угљеником
3. Анаеробни{0}}аеробни биолошки ротирајући диск
4. Закисељавање хидролизом{0}}аеробно

 

ИВ. Нове технологије биолошког третмана за штампање и бојење отпадних вода

 

1. Технологија биоаугментације

Додаје високо ефикасне деградирајуће сојеве (нпр. гљиве беле-трулежи) да побољша уклањање загађивача. Гљиве беле{4}}гљиве производе лигнин пероксидазу и манган пероксидазу за -деколоризацију боје широког спектра.

 

2. Технологија имобилизованих микроорганизама

Фиксира микробе на носачима за високу активност и стабилност, већу ефикасност од суспендованих система, мање муља.

 

3. Потешкоћа: Третман отпадних вода редукције алкалија

Алкална редукција хидролизује полиестерска влакна да би симулирала свилу; отпадна вода садржи високе концентрације терефталне киселине, етилен гликола и олигомера.

Карактеристике: висок ЦОД₍Цр₎, висока алкалност, лоша биоразградивост.

Третман: кисела преципитација + електрокаталитичка оксидација + разградња бактерија толерантних на со- + каталитичка оксидација са више- ефеката.

 

4. Типичан процес обраде отпадних вода штампања и бојења

Решетка → Регулациони резервоар (аерација за хомогенизацију) → Факултативна/хидролизна резервоара за кисељење (побољшава биоразградљивост) → Контактни резервоар за оксидацију → Флокулациони резервоар → Таложник → Дезинфекција → Пражњење; муљ се згушњава и одводи.

 

5. Обрадите случајеве према врсти производа

 

Памук ткани/плетени отпадне воде за бојење

Памук ткани: дужи процес, веће оптерећење; регулација (6–8 х), закисељавање хидролизом (4–10 х), контактна оксидација (8–10 х).

Памук плетено: без димензионисања, мање органско оптерећење, краћи процес.

Отпадне воде за бојење свиле

Дегумирање природне свиле: биоразградива отпадна вода-високе концентрације; третиран УАСБ + аеробним + коагулацијом.

 

 

Природно фарбање свиле: слично бојењу вуне; биолошки третман је ефикасан.

Симулирана свила од полиестера: отпадна вода са редукцијом алкалија захтева посебан предтретман.

 

Отпадне воде за чишћење вуне

Органске отпадне воде-високе концентрације са машћу од вуне; процес: решетка → комора за гранулацију → регулација → коагулациона ваздушна флотација → хидролиза ацидификација → анаеробна ферментација → аеробна → коагулација; вунена маст се може рециклирати.

 

Отпадне воде за бојење вуненог текстила

Добра биоразградивост (Б/Ц ≈ 0,3–0,4), боје растворљиве у води; процес: мрежа → регулација → закисељавање хидролизом → контактна оксидација → БАФ → коагулација/фотохемијска оксидација.

 

Отпадне воде за бојење конопље

Дегумирање конопље: алкалне органске отпадне воде високе{0}}концентрације; третира се анаеробном + аеробном + коагулацијом/фотохемијском оксидацијом.

Бојење конопље: слично бојењу памука, подесиви параметри.