Varför är tryckning och färgning av avloppsvatten svårt att behandla? Sammanfattning av behandlingstekniker

Tryckning och färgning av avloppsvatten avser avloppsvatten som släpps ut under förbehandling, färgning, tryckning och efterbehandling av bomull, ull, hampa, siden, kemisk fiber eller blandade produkter. Tryck- och färgningsindustrin är en stor-vattenkonsumerande sektor inom textilindustrin, där vatten fungerar som ett medium genom hela tryck- och färgningsprocessen.

 

I. Water Kvalitet och Quanitet Egenskaper för tryckning och färgning av avloppsvatten

 

På grund av de komplexa tryck- och färgningsprocesserna och användningen av en mängd olika kemikalier såsom färgämnen, storlekar och hjälpmedel, kännetecknas tryck- och färgningsavloppsvatten avstor volym, hög halt av organiska föroreningar, djup färg, hög alkalinitet och stora vattenkvalitetsfluktuationer, vilket gör det till en typ av industriellt avloppsvatten som är svårt att behandla.

 

1. Huvudföroreningar och sammansättning av tryck- och färgningsavloppsvatten

Tryck- och färgningsavloppsvatten innehåller färgämnen, storlekar, hjälpämnen, oljor, syror och alkalier, fiberföroreningar, sand och oorganiska salter. Bland dem innehåller färgämnen nitro, aminoföreningar och tungmetaller som koppar, krom, zink och arsenik, som är mycket biologiskt giftiga och orsakar allvarliga föroreningar.

Färgämnen är den huvudsakliga källan till föroreningar i avloppsvatten, med olika typer och varierande biologisk nedbrytbarhet.

Hjälpmedel är en annan viktig källa, inklusive ytaktiva ämnen, metallkomplexbildare, etc., som klassificeras i vät- och penetreringsmedel, emulgeringsmedel och dispergeringsmedel, skumdämpare, fixeringsmedel, hartsfinishingsmedel, flamskyddsmedel och antistatiska medel, etc.

En liten mängd olja från skur- och efterbehandlingsprocesser finns också, med låg halt och minimal påverkan på vattenkvaliteten.

 

2. Källor och vattenkvalitet/kvantitetsegenskaper för tryckning och färgning av avloppsvatten

Tryck- och färgningsavloppsvatten är en blandad ström från ovanstående processer, som innehåller föroreningar som smuts, fett, tillsatta storlekar, färgämnen, ytaktiva ämnen, hjälpämnen och syror/alkalier. Avloppsvatten genereras i varje steg av tryckning och färgning:

Förbehandling (skärning, avlimning, skurning, blekning, mercerisering): avlimning av avloppsvatten, skur av avloppsvatten, blekning av avloppsvatten, mercerisering av avloppsvatten

Färgning: färgning av avloppsvatten

Utskrift: utskrift av avloppsvatten och tvålning av avloppsvatten

Efterbehandling: efterbehandling av avloppsvatten

 

3. Vattenkvalitetsegenskaper hos avloppsvatten från olika tryck- och färgningsprodukter

Avloppsvattnets kvalitet varierar med fiberråvaror, produkttyper, produktionsprocesser, färg-/hjälptyper, bearbetningsmetoder och sköljningsfrekvens. Baserat på fiberråvaror delas textiltryck och färgning in i bomullsfärgning, ullfärgning, sidenfärgning och hampfärgning.

 

II. Utsläppsnormer för tryckning och färgning av avloppsvatten

 

Utsläppsnormen för tryckning och färgning av avloppsvatten ärUtsläppsstandard för vattenföroreningar för textilfärgnings- och efterbehandlingsindustrin (GB4287-1992).

Kategori I: Skadliga ämnen som ackumuleras i miljön eller organismer och utövar långsiktiga-påverkan på människors hälsa (med specificerade högsta tillåtna utsläppskoncentrationer).

 

 

Kategori II: Skadliga ämnen med mindre-påverkan på lång sikt (med specificerade högsta tillåtna utsläppskoncentrationer).

 

 

III. Reningsteknik för tryckning och färgning av avloppsvatten

 

De huvudsakliga behandlingsmetoderna inkluderarfysisk behandling, kemisk behandling, fysikalisk-kemisk behandling, biologisk behandling och alkalireducerande behandling. Biologisk behandling är den primära metoden, ofta kombinerad med andra förbehandlingstekniker.

 

1. Fysisk behandling

 

(1) Membranseparation

Som en hög-separeringsteknik använder membranseparation den selektiva permeabiliteten hos biologiska membran för att separera, koncentrera och återvinna föroreningar från avloppsvatten.

Fördelar: ingen kemikalietillsats, ingen sekundär förorening, enkel drift, låg energiförbrukning, återvinningsbara salter och färgämnen, återanvändbart behandlat vatten.

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); nedsänkt filtrering förbättrar effektiviteten och sparar energi.

 

Fysisk behandling med hög-energi

Hög-partikelstrålar bombarderar vatten för att generera mycket reaktiva ·OH-radikaler och H-atomer, som bryter ner organiskt material.

Fördelar: hög organisk borttagningshastighet, litet fotavtryck, enkel hantering.

Nackdelar: dyr utrustning, höga tekniska krav, hög energiförbrukning, låg energieffektivitet.

Genombrott: Det första demonstrationsprojektet för elektronstrålebestrålning för tryckning och färgning av avloppsvatten byggdes i Jinhua, Zhejiang i mars 2017.

 

Ultraljudsteknik

Ultraljud bryter ned eldfasta organiska föroreningar genom att kombinera avancerade funktioner för oxidation, förbränning och superkritisk vattenoxidation.

Mekanism: Ultraljudskavitation bryter organiska bindningar och påskyndar flockning, vilket minskar färg, COD och anilin.

Status: Den mesta forskningen finns kvar på laboratoriestadiet.

 

2. Fysikalisk-kemisk behandling

 

(1) Adsorption

Lämplig för avancerad behandling av låg-koncentration av tryck och färgning av avloppsvatten, med låg investering och enkel drift. Adsorbenter är bl.a.aktivt kol, makroporöst adsorptionsharts, kaolin, kiselalger och kolslagg.

Aktivt kol: stark adsorption för vattenlösliga-färgämnen men dyra och svåra att regenerera.

Makroporöst harts: bra stabilitet, enkel regenerering, effektiv för aromatiska sulfonater och naftoler.

Låg-adsorbent (kaolin, kolcinder): bra avfärgning men stor slamproduktion.

 

 

Koagulering

Inklusive nederbörd och luftflotation, används ofta i små och medelstora-företag för låg kostnad, stor kapacitet och hög avfärgning. Vanliga koaguleringsmedel: aluminiumsulfat, aluminiumklorid, järnsulfat, polyaluminiumklorid (PAC), polyferrisulfat (PFS), polyakrylamid (PAM).

Effektivt för hydrofoba färgämnen (svavel, kar, dispersfärgämnen) men dåligt för hydrofila färgämnen.

Nackdelar: känslig för förändringar i vattenkvaliteten, låg COD-borttagning, stort och svårt-att-avvattna slam.

 

3. Kemisk behandling

 

(1) Kemisk oxidation

Förstör färgämneskromoforer med ozon, Fenton-reagens, klor eller natriumhypoklorit.

Ozonering: bra avfärgning, inget slam, men hög kostnad, dålig för olösliga färgämnen, låg COD-borttagning.

Fentonoxidation: ·OH från H2O2/Fe2+ bryter färgämneskedjor; kombinerat med koagulering; förstärkt av UV/oxalat.

 

Fotokemisk oxidation

Inklusive fotolys, fotosensibiliserad oxidation, foto-initierad oxidation och fotokatalytisk oxidation (mest studerat).

Katalysatorer: TiO2, CdS, Fe2O3, WO3; TiO₂ är idealiskt för stabilitet, icke-toxicitet och låg kostnad.

Fördelar: milda förhållanden, stark oxidation, fullständig mineralisering; nackdelar: hög investering och energiförbrukning, dålig för hög-koncentration av avloppsvatten.

 

Oxidation av våt luft (WAO)

Oxiderar organiska ämnen vid hög temperatur (125–320 grader) och högt tryck (0,5–20 MPa).Superkritisk vattenoxidation (SCWO): above 374 °C and 22.05 MPa, homogeneous oxidation, >99 % organiskt avlägsnande på 60 s, snabbt och effektivt.

 

(2) Elektrolys

Omvandlar föroreningar till ofarliga ämnen via elektrodereaktioner; kostnaden minskas med kraftutveckling.

Järn-kol intern elektrolys: bildar galvaniska celler för att generera Fe²⁺/Fe³⁺ flockar och aktiva [H]/[O], avfärgar och förbättrar den biologiska nedbrytbarheten.

Elektrokatalytisk oxidation: genererar ·OH, O₃, H₂O₂ för att fullständigt mineralisera organiska ämnen, lämpligt för hög-förbehandling av avloppsvatten.

 

4. Biologisk behandling

 

Uppdelad iaeroba, anaeroba och anaeroba-aeroba kombinerade processer; aerob behandling dominerar i Kina.

Aerobic: hög COD/BOD₅-borttagning, dålig avfärgning.

Anaerob: hög avfärgning, lågt slamavkastning, utvinningsbar metan.

 

--Aerob biologisk behandling

1. Aktiverad slamprocess: låg investering, bra organiskt avlägsnande, partiell avfärgning.
2. SBR: tidsbaserat-pluggflöde och rumslig fullständig blandning, potential för eldfasta organiska ämnen.
3. Biofilmprocess: högre avfärgning än aktivt slam; inkluderar kontaktoxidation och biologiska filter.
4. Biologisk kontaktoxidation: kombinerar fördelar med aktivt slam och biofilm, låg slamhalt, enkel användning.
5. MBR: integrerar aktivt slam och membranseparering, behåller eldfasta organiska ämnen, återanvändbart vatten.

 

--Anaerob biologisk behandling

1. Anaerobt biofilter: hög mikrobiell koncentration, lång slamretention, känslig för temperatur.
2. UASB: high-efficiency reactor with three-phase separator, >90% COD/färgborttagning.
3. ABR: baffelstruktur, anaerob i flera-steg, ingen igensättning, enkel start.
4. Anaerob fluidiserad säng: kort HRT, hög belastning, litet fotavtryck.
5. IC-reaktor: dubbel UASB-struktur, hög volymbelastning, stark stöttålighet.
6. Hydrolys Försurning: stoppar vid hydrolys/försurning, förbättrar biologisk nedbrytbarhet, lågt COD-avlägsnande (40%–50%).

 

--Anaeroba-Aeroba kombinerade processer

1. Kombinerar fördelarna med anaerob och aerob behandling; typiska processer:
2. Anaerob-aerob-biologisk kolkontakt
3. Anaerob-aerob biologisk roterande skiva
4. Hydrolysförsurning-aerob

 

IV. Ny biologisk reningsteknik för tryckning och färgning av avloppsvatten

 

1. Bioaugmentationsteknik

Lägger till mycket effektiva nedbrytande stammar (t.ex. vita-rötsvampar) för att förbättra avlägsnandet av föroreningar. Vit-rötsvampar producerar ligninperoxidas och manganperoxidas för brett-färgspektrumavfärgning.

 

2. Immobiliserad mikroorganismteknologi

Fixerar mikrober på bärare för hög aktivitet och stabilitet, högre effektivitet än suspenderade system, mindre slam.

 

3. Svårighetsgrad: Rening av alkalireducerande avloppsvatten

Alkalireduktion hydrolyserar polyesterfibrer för att simulera silke; avloppsvatten innehåller höga koncentrationer av tereftalsyra, etylenglykol och oligomerer.

Egenskaper: hög COD₍Cr₎, hög alkalinitet, dålig biologisk nedbrytbarhet.

Behandling: sur utfällning + elektrokatalytisk oxidation + salt-tolerant bakterienedbrytning + multi- katalytisk oxidation.

 

4. Typisk tryckning och färgning av avloppsvattenbehandlingsprocess

Galler → Reglertank (luftning för homogenisering) → Fakultativ/hydrolysförsurningstank (förbättrar biologisk nedbrytbarhet) → Kontaktoxidationstank → Flockningstank → Sedimentationstank → Desinfektion → Utsläpp; slammet förtjockas och avvattnas.

 

5. Behandla ärenden efter produkttyp

 

Bomull vävd/stickad färgning avloppsvatten

Bomull vävd: längre process, högre belastning; reglering (6–8 h), hydrolysförsurning (4–10 h), kontaktoxidation (8–10 h).

Stickad bomull: ingen storlek, lägre organisk belastning, kortare process.

Silk Dyeing Avloppsvatten

Avsmutsning av naturligt siden: hög-koncentration av biologiskt nedbrytbart avloppsvatten; behandlas med UASB + aerobic + koagulation.

 

 

Naturlig sidenfärgning: liknar ullfärgning; biologisk behandling är effektiv.

Polyestersimulerat silke: alkalireducerande avloppsvatten kräver separat förbehandling.

 

Ullskurande avloppsvatten

Hög-koncentration av organiskt avloppsvatten med ullfett; process: rutnät → gruskammare → reglering → koagulationsluftflotation → hydrolysförsurning → anaerob jäsning → aerob → koagulering; ullfett är återvinningsbart.

 

Ull Textilfärgning Avloppsvatten

God biologisk nedbrytbarhet (B/C ≈ 0,3–0,4), vatten-lösliga färgämnen; process: rutnät → reglering → hydrolysförsurning → kontaktoxidation → BAF → koagulering/fotokemisk oxidation.

 

Hampafärgning av avloppsvatten

Hampa avsmutsning: hög-koncentration av alkaliskt organiskt avloppsvatten; behandlas med anaerob + aerob + koagulering/fotokemisk oxidation.

Hampa färgning: liknar bomullsfärgning, justerbara parametrar.