Zašto je otpadnu vodu tiskanja i bojanja teško pročišćavati? Sažetak tehnologija liječenja

Otpadne vode tiskanja i bojenja odnose se na otpadne vode ispuštene tijekom procesa predobrade, bojenja, tiskanja i dorade pamuka, vune, konoplje, svile, kemijskih vlakana ili miješanih proizvoda. Industrija tiskanja i bojanja glavni je sektor koji -troši vodu u tekstilnoj industriji, a voda djeluje kao medij tijekom cijelog procesa tiskanja i bojanja.

 

I. Water Kvaliteta i QuaZnačajke otpadnih voda tiskanja i bojenja

 

Zbog složenih procesa tiskanja i bojenja te upotrebe širokog spektra kemikalija kao što su bojila, ljepila i pomoćna sredstva, otpadne vode tiskanja i bojanja karakterizirajuveliki volumen, visok sadržaj organskih onečišćujućih tvari, duboka boja, visoka alkalnost i velike fluktuacije kvalitete vode, što je čini vrstom industrijske otpadne vode koju je teško pročišćavati.

 

1. Glavni zagađivači i sastav otpadnih voda tiskanja i bojenja

Otpadne vode od tiskanja i bojanja sadrže boje, ljepila, pomoćne tvari, ulja, kiseline i lužine, nečistoće vlakana, pijesak i anorganske soli. Među njima, boje sadrže nitro, amino spojeve i teške metale poput bakra, kroma, cinka i arsena, koji su vrlo biološki otrovni i uzrokuju ozbiljno onečišćenje.

Boje su glavni izvor onečišćujućih tvari u otpadnim vodama, različitih vrsta i različite biorazgradljivosti.

Pomoćna sredstva su drugi glavni izvor, uključujući površinski aktivne tvari, agense za kompleksiranje metala, itd., koji se klasificiraju u agense za vlaženje i prodiranje, agense za emulgiranje i dispergiranje, sredstva protiv pjenjenja, agense za fiksiranje, agense za završnu obradu smolama, usporivače plamena i antistatike, itd.

Također je prisutna mala količina ulja iz procesa ispiranja i dorade, s niskim sadržajem i minimalnim utjecajem na kvalitetu vode.

 

2. Izvori i karakteristike kvalitete/količine vode za ispis i bojanje otpadnih voda

Otpadne vode od tiskanja i bojanja miješani su tok iz gore navedenih procesa, koji sadrži kontaminante kao što su prljavština od sirovina, masnoća, dodane veličine, boje, površinski aktivne tvari, pomoćne tvari i kiseline/lužine. Otpadne vode nastaju u svakoj fazi tiskanja i bojanja:

Predtretman (peljenje, odstranjivanje, ispiranje, izbjeljivanje, merceriziranje): otpadna voda za odmašćivanje, ispiranje otpadne vode, izbjeljivanje otpadne vode, mercerizacija otpadne vode

Bojanje: bojenje otpadnih voda

Tisak: tiskanje otpadnih voda i sapunjanje otpadnih voda

Dorada: dorada otpadnih voda

 

3. Karakteristike kakvoće otpadnih voda iz različitih proizvoda za tiskanje i bojanje

Kvaliteta otpadnih voda varira ovisno o sirovinama vlakana, vrsti proizvoda, proizvodnim procesima, vrstama boja/pomoćnih sredstava, metodama obrade i učestalosti ispiranja. Na temelju sirovina vlakana, tiskanje i bojanje tekstila dijeli se na bojanje pamuka, bojanje vune, bojanje svile i bojanje konoplje.

 

II. Standardi ispuštanja otpadnih voda tiskanja i bojanja

 

Norma ispuštanja otpadnih voda tiskanja i bojanja jeStandard ispuštanja zagađivača vode za industriju bojanja i završne obrade tekstila (GB4287-1992).

I. kategorija: Štetne tvari koje se nakupljaju u okolišu ili organizmima i imaju dugoročne -učinke na ljudsko zdravlje (s navedenim najvećim dopuštenim koncentracijama ispuštanja).

 

 

Kategorija II: Štetne tvari s manje dugoročnim -učincima (s navedenim najvećim dopuštenim koncentracijama ispuštanja).

 

 

III. Tehnologije obrade otpadnih voda tiskanja i bojanja

 

Glavne metode liječenja uključujufizička obrada, kemijska obrada, fizikalno-kemijska obrada, biološka obrada i alkalna redukcija. Biološka obrada je primarna metoda, često u kombinaciji s drugim tehnologijama prethodne obrade.

 

1. Fizikalni tretman

 

(1) Odvajanje membrane

Kao visoko{0}}učinkovita tehnologija odvajanja, membransko odvajanje koristi selektivnu propusnost bioloških membrana za odvajanje, koncentriranje i obnavljanje zagađivača iz otpadne vode.

Prednosti: bez dodavanja kemikalija, bez sekundarnog onečišćenja, jednostavan rad, niska potrošnja energije, soli i bojila koja se mogu reciklirati, tretirana voda za višekratnu upotrebu.

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); potopljena filtracija poboljšava učinkovitost i štedi energiju.

 

Visok{0}}energetski fizički tretman

Visoko{0}}zrake čestica bombardiraju vodu kako bi proizvele visoko reaktivne ·OH radikale i H atome, koji razgrađuju organsku tvar.

Prednosti: visoka stopa uklanjanja organskih tvari, mala površina, jednostavan rad.

Nedostaci: skupa oprema, visoki tehnički zahtjevi, velika potrošnja energije, niska energetska učinkovitost.

Proboj: Prvi demonstracijski projekt ozračivanja elektronskim snopom za tiskanje i bojanje otpadnih voda izgrađen je u Jinhua, Zhejiang u ožujku 2017.

 

Ultrazvučna tehnologija

Ultrazvuk razgrađuje vatrostalne organske zagađivače kombinirajući značajke napredne oksidacije, spaljivanja i oksidacije superkritične vode.

Mehanizam: ultrazvučna kavitacija razbija organske veze i ubrzava flokulaciju, smanjujući boju, COD i anilin.

Status: Većina istraživanja ostaje u laboratorijskoj fazi.

 

2. Fizikalno-kemijska obrada

 

(1) Adsorpcija

Prikladno za naprednu obradu otpadnih voda niske-koncentracije tiskanja i bojanja, uz niska ulaganja i jednostavan rad. Adsorbenti uključujuaktivni ugljen, makroporozna adsorpcijska smola, kaolin, dijatomit i ugljena pega.

Aktivni ugljen: jaka adsorpcija za-boje topljive u vodi, ali skupe i teško ih je obnoviti.

Makroporozna smola: dobra stabilnost, laka regeneracija, učinkovita za aromatske sulfonate i naftole.

Nisko{0}}cijenovni adsorbenti (kaolin, ugljena pepel): dobra dekoloracija, ali velika proizvodnja mulja.

 

 

Zgrušavanje

Uključujući taloženje i zračnu flotaciju, široko se koristi u malim i srednjim-poduzećima za niske troškove, veliki kapacitet i visoku dekoloraciju. Uobičajeni koagulansi: aluminijev sulfat, aluminijev klorid, željezni sulfat, polialuminijev klorid (PAC), poliferi sulfat (PFS), poliakrilamid (PAM).

Učinkovito za hidrofobne boje (sumporne, bazne, disperzne boje) ali slabo za hidrofilne boje.

Nedostaci: osjetljivo na promjene kvalitete vode, nisko uklanjanje KPK, veliki mulj koji se--odvodnjava.

 

3. Kemijska obrada

 

(1) Kemijska oksidacija

Uništava kromofore boje koristeći ozon, Fentonov reagens, klor ili natrijev hipoklorit.

Ozonizacija: dobra dekolorizacija, nema taloga, ali visoka cijena, loša za netopljive boje, nisko uklanjanje KPK.

Fentonova oksidacija: ·OH iz H₂O₂/Fe²⁺ razbija lance boje; u kombinaciji s koagulacijom; pojačan UV/oksalatom.

 

Fotokemijska oksidacija

Uključujući fotolizu, fotosenzibiliziranu oksidaciju, foto{0}}pokrenutu oksidaciju i fotokatalitičku oksidaciju (najšire proučavana).

Katalizatori: TiO₂, CdS, Fe₂O3, WO3; TiO₂ je idealan za stabilnost, ne{0}}toksičnost i nisku cijenu.

Prednosti: blagi uvjeti, jaka oksidacija, potpuna mineralizacija; nedostaci: visoka ulaganja i potrošnja energije, loša za-otpadne vode visoke koncentracije.

 

Oksidacija mokrim zrakom (WAO)

Oksidira organske tvari na visokoj temperaturi (125–320 stupnjeva) i visokom tlaku (0,5–20 MPa).Superkritična vodena oksidacija (SCWO): above 374 °C and 22.05 MPa, homogeneous oxidation, >99% organskog uklanjanja u 60 s, brzo i učinkovito.

 

(2) Elektroliza

Pretvara zagađivače u bezopasne tvari putem elektrodnih reakcija; troškovi smanjeni s razvojem snage.

Unutarnja elektroliza željeza-ugljika: formira galvanske ćelije za stvaranje Fe²⁺/Fe³⁺ flokula i aktivnih [H]/[O], obezbojuje i poboljšava biorazgradljivost.

Elektrokatalitička oksidacija: stvara ·OH, O₃, H₂O₂ za potpunu mineralizaciju organskih tvari, pogodno za predtretman otpadnih voda visoke-koncentracije.

 

4. Biološka obrada

 

Podijeljen naaerobni, anaerobni i anaerobni-aerobni kombinirani procesi; u Kini dominira aerobni tretman.

Aerobno: visoko uklanjanje KPK/BPK₅, slabo obezbojenje.

Anaerobno: visoka dekolorizacija, nizak prinos mulja, metan koji se može obnoviti.

 

--Aerobni biološki tretman

1. Proces s aktivnim muljem: mala ulaganja, dobro organsko uklanjanje, djelomična dekolorizacija.
2. SBR: vremenski-temeljeni protok čepa i potpuno prostorno miješanje, potencijal za vatrostalne organske tvari.
3. Proces biofilma: veća dekolorizacija od aktivnog mulja; uključuje kontaktnu oksidaciju i biološke filtre.
4. Biološka kontaktna oksidacija: kombinira prednosti aktivnog mulja i biofilma, malo mulja, jednostavno rukovanje.
5. MBR: integrira aktivni mulj i membransko odvajanje, zadržava vatrostalne organske tvari, višekratnu vodu.

 

--Anaerobno biološka obrada

1. Anaerobni biofilter: visoka koncentracija mikroba, dugo zadržavanje mulja, osjetljivo na temperaturu.
2. UASB: high-efficiency reactor with three-phase separator, >90% COD/uklanjanje boje.
3. ABR: pregradna struktura, više-stupanjski anaerobni, bez začepljenja, jednostavno pokretanje.
4. Anaerobni fluidizirani sloj: kratki HRT, veliko opterećenje, mali otisak.
5. IC reaktor: dvostruka UASB struktura, veliko opterećenje, jaka otpornost na udarce.
6. Hidroliza Zakiseljavanje: zaustavlja hidrolizu/zakiseljavanje, poboljšava biorazgradljivost, nisko uklanjanje KPK (40%–50%).

 

--Anaerobni-aerobni kombinirani procesi

1. Kombinira prednosti anaerobnog i aerobnog tretmana; tipični procesi:
2. Anaerobni-aerobni-biološki kontakt s ugljikom
3. Anaerobni-aerobni biološki rotirajući disk
4. Hidroliza acidifikacija-aerobna

 

IV. Nove tehnologije biološke obrade za tiskanje i bojanje otpadnih voda

 

1. Tehnologija bioaugmentacije

Dodaje vrlo učinkovite razgradne sojeve (npr. gljivice bijele-truleži) kako bi se poboljšalo uklanjanje zagađivača. Gljive bijele-truleži proizvode lignin peroksidazu i mangan peroksidazu za dekoloraciju -boje širokog spektra.

 

2. Tehnologija imobiliziranih mikroorganizama

Fiksira mikrobe na nosače za visoku aktivnost i stabilnost, veću učinkovitost od visećih sustava, manje mulja.

 

3. Poteškoća: Obrada otpadnih voda redukcije alkalija

Alkalna redukcija hidrolizira poliesterska vlakna za simulaciju svile; otpadna voda sadrži visoke koncentracije tereftalne kiseline, etilen glikola i oligomera.

Karakteristike: visok COD₍Cr₎, visoka alkalnost, slaba biorazgradivost.

Tretman: kiselo taloženje + elektrokatalitička oksidacija + razgradnja-bakterija tolerantnih na sol + katalitička oksidacija s više-učinkom.

 

4. Tipični proces pročišćavanja otpadnih voda tiskanja i bojenja

Rešetka → Regulacijski spremnik (aeracija za homogenizaciju) → Spremnik za fakultativno/hidrolizno zakiseljavanje (poboljšava biorazgradljivost) → Spremnik za kontaktnu oksidaciju → Spremnik za flokulaciju → Spremnik za taloženje → Dezinfekcija → Pražnjenje; mulj se zgušnjava i odvodnjava.

 

5. Obradite slučajeve prema vrsti proizvoda

 

Pamučno tkano/pleteno bojanje Otpadne vode

Pamučno tkanje: duži proces, veće opterećenje; regulacija (6–8 h), hidroliza acidifikacija (4–10 h), kontaktna oksidacija (8–10 h).

Pamučno pleteno: bez veličine, manje organskog opterećenja, kraći proces.

Otpadne vode bojenja svile

Degumiranje prirodne svile: visoko{0}}koncentrirana biorazgradiva otpadna voda; tretiran UASB + aerobik + koagulacija.

 

 

Bojanje prirodne svile: slično bojanju vune; biološki tretman je učinkovit.

Poliesterska simulacija svile: otpadna voda za redukciju lužine zahtijeva posebnu prethodnu obradu.

 

Otpadne vode od čišćenja vune

Visoko{0}}koncentrirana organska otpadna voda s vunenom masnoćom; proces: rešetka → grit komora → regulacija → koagulacija zračna flotacija → hidroliza acidifikacija → anaerobna fermentacija → aerobna → koagulacija; vunena mast se može reciklirati.

 

Otpadne vode od bojanja vunenog tekstila

Dobra biorazgradivost (B/C ≈ 0,3–0,4), boje-topive u vodi; proces: rešetka → regulacija → hidroliza acidifikacija → kontaktna oksidacija → BAF → koagulacija/fotokemijska oksidacija.

 

Otpadne vode od bojenja konoplje

Degumiranje konoplje: alkalna organska otpadna voda visoke-koncentracije; obrađeno anaerobnom + aerobnom + koagulacijom/fotokemijskom oksidacijom.

Bojanje konoplje: slično bojanju pamuka, podesivi parametri.