Чому стічні води від друку та фарбування важко очищати? Короткий зміст лікувальних технологій

Стічні води з друку та фарбування стосуються стічних вод, що скидаються під час процесів попередньої обробки, фарбування, друку та обробки бавовни, вовни, конопель, шовку, хімічних волокон або змішаних виробів. Поліграфічна та фарбувальна промисловість є основним водо-сектором текстильної промисловості, де вода діє як середовище протягом усього процесу друку та фарбування.

 

І. Ватer якість і якістьntity Характеристики стічних вод друку та фарбування

 

Через складні процеси друку та фарбування та використання різноманітних хімічних речовин, таких як барвники, клеї та допоміжні речовини, стічні води друку та фарбування характеризуютьсявеликий об’єм, високий вміст органічних забруднювачів, насичений колір, висока лужність та значні коливання якості води, що робить їх типом промислових стічних вод, які важко очищати.

 

1. Основні забруднюючі речовини та склад стічних вод друку та фарбування

Стічні води друку та фарбування містять барвники, клеї, допоміжні речовини, масла, кислоти та луги, волокнисті домішки, пісок, неорганічні солі. Серед них барвники містять нітро-, аміносполуки та важкі метали, такі як мідь, хром, цинк і миш’як, які є високотоксичними з біологічного боку та викликають серйозне забруднення.

Барвники є основним джерелом забруднюючих речовин у стічних водах, різного типу та здатності до біологічного розкладання.

Іншим основним джерелом є допоміжні речовини, включаючи поверхнево-активні речовини, комплексоутворювачі металів тощо, які класифікуються на зволожуючі та проникаючі агенти, емульгатори та диспергуючі агенти, піногасники, закріплювачі, смоляні оздоблювальні агенти, вогнезахисні та антистатичні агенти тощо.

Також присутня невелика кількість нафти з процесів очищення та обробки, з низьким вмістом та мінімальним впливом на якість води.

 

2. Джерела та якість/кількісні характеристики води для друку та фарбування стічних вод

Стічні води друку та фарбування є змішаним потоком із вищевказаних процесів, що містить забруднювачі, такі як бруд сировини, жир, додані клеї, барвники, поверхнево-активні речовини, допоміжні речовини та кислоти/луги. Стічні води утворюються на кожному етапі друку та фарбування:

Попередня обробка (пропалювання, розшлифування, очищення, відбілювання, мерсеризація): очищення стічних вод, промивання стічних вод, відбілювання стічних вод, мерсеризація стічних вод

Фарбування: фарбування стічних вод

Друк: друк стічних вод і милення стічних вод

Оздоблення: очищення стічних вод

 

3. Характеристики якості води стічних вод від різних поліграфічних та фарбувальних виробів

Якість стічних вод залежить від волокнистої сировини, типу продукту, виробничих процесів, типів барвників/допоміжних засобів, методів обробки та частоти полоскання. Залежно від волокнистої сировини друк і фарбування текстилю поділяють на фарбування бавовни, фарбування вовни, фарбування шовку та фарбування коноплі.

 

II. Стандарти скидання стічних вод для друку та фарбування

 

Норма скиду для друкарських і фарбувальних стічних вод становитьСтандарт скидання забруднюючих речовин у воду для текстильного фарбування та оздоблення (GB4287-1992).

І категорія: Шкідливі речовини, які накопичуються в навколишньому середовищі або організмах і мають довгостроковий -вплив на здоров’я людини (із зазначеними максимально допустимими концентраціями у викидах).

 

 

ІІ категорія: Шкідливі речовини з менш довгостроковим -впливом (із зазначеними максимально допустимими концентраціями викидів).

 

 

III. Технології очищення для друку та фарбування стічних вод

 

Основні методи лікування включаютьфізична обробка, хімічна обробка, фізико-хімічна обробка, біологічна обробка та лужна обробка. Біологічне очищення є основним методом, який часто поєднується з іншими технологіями попереднього очищення.

 

1. Фізичне лікування

 

(1) Розділення мембрани

Як високоефективна технологія розділення, мембранне розділення використовує вибіркову проникність біологічних мембран для відділення, концентрації та відновлення забруднюючих речовин зі стічних вод.

Переваги: ​​відсутність хімічних додавання, відсутність вторинного забруднення, проста експлуатація, низьке енергоспоживання, переробні солі та барвники, багаторазова оброблена 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); заглиблена фільтрація підвищує ефективність і економить енергію.

 

Високо{0}}енергетичне лікування

Промені високо{0}}енергетичних частинок бомбардують воду, утворюючи високореакційноздатні радикали ·ОН та атоми Н, які розкладають органічну речовину.

Переваги: ​​висока швидкість видалення органіки, невелика площа, проста експлуатація.

Недоліки: дороге обладнання, високі технічні вимоги, високе енергоспоживання, низька енергоефективність.

Прорив: перший демонстраційний проект опромінення електронним променем для друку та фарбування стічних вод був побудований у Цзіньхуа, Чжецзян у березні 2017 року.

 

Ультразвукова технологія

Ультразвук розкладає тугоплавкі органічні забруднювачі, поєднуючи вдосконалені функції окислення, спалювання та надкритичного окислення води.

Механізм: Ультразвукова кавітація розриває органічні зв’язки та прискорює флокуляцію, зменшуючи колір, ГПК та анілін.

Статус: більшість досліджень залишається на стадії лабораторії.

 

2. Фізико-хімічна обробка

 

(1) адсорбція

Підходить для розширеного очищення стічних вод із низьким-концентруванням друку та фарбування, має низькі інвестиції та просту експлуатацію. Адсорбенти включаютьактивоване вугілля, макропориста адсорбційна смола, каолін, діатоміт і вугільний огарок.

Активоване вугілля: сильна адсорбція для-водорозчинних барвників, але дорога та важка для регенерації.

Макропориста смола: хороша стабільність, легка регенерація, ефективна для ароматичних сульфонатів і нафтолів.

Недорогі-адсорбенти (каолін, вугільний зола): хороше знебарвлення, але велике утворення осаду.

 

 

Коагуляція

Включно з осадженням і повітряною флотацією, широко використовується на малих і середніх-підприємствах для низької вартості, великої потужності та високого знебарвлення. Поширені коагулянти: сульфат алюмінію, хлорид алюмінію, сульфат заліза, поліалюміній хлорид (PAC), полісульфат заліза (PFS), поліакриламід (PAM).

Ефективний для гідрофобних барвників (сірчаних, кубових, дисперсних), але поганий для гідрофільних барвників.

Недоліки: чутливість до змін якості води, низьке видалення ГПК, великий і важко{0}}-зневоднюваний осад.

 

3. Хімічна обробка

 

(1) Хімічне окислення

Руйнує хромофори барвника за допомогою озону, реактиву Фентона, хлору або гіпохлориту натрію.

Озонування: хороше знебарвлення, відсутність осаду, але висока вартість, поганий для нерозчинних барвників, низьке видалення ГПК.

Фентонове окислення: ·OH з H₂O₂/Fe²⁺ розриває ланцюги барвників; поєднується з коагуляцією; посилюється УФ/оксалатом.

 

Фотохімічне окислення

Включаючи фотоліз, фотосенсибілізоване окислення, фото-ініційоване окислення та фотокаталітичне окислення (найбільш широко вивчене).

Каталізатори: TiO₂, CdS, Fe₂O₃, WO3; TiO₂ ідеально підходить для стабільності, не{0}}токсичності та низької вартості.

Переваги: ​​м'які умови, сильне окислення, повна мінералізація; недоліки: високі інвестиції та енергоспоживання, погано для -високої концентрації стічних вод.

 

Окислення вологим повітрям (WAO)

Окислює органіку при високій температурі (125-320 градусів) і високому тиску (0,5-20 МПа).Надкритичне окислення води (SCWO): above 374 °C and 22.05 MPa, homogeneous oxidation, >99% органічного видалення за 60 секунд, швидко та ефективно.

 

(2) Електроліз

Перетворює забруднюючі речовини в нешкідливі речовини за допомогою електродних реакцій; вартість знижена з розвитком потужності.

Залізо-вуглецевий внутрішній електроліз: утворює гальванічні елементи для генерації Fe²⁺/Fe³⁺ флок та активних [H]/[O], знебарвлює та покращує здатність до біологічного розкладання.

Електрокаталітичне окислення: генерує ·OH, O₃, H₂O₂ для повної мінералізації органічних речовин, придатних для попередньої -концентрації стічних вод.

 

4. Біологічне очищення

 

Поділяється нааеробні, анаеробні та анаеробні-аеробні комбіновані процеси; аеробне лікування домінує в Китаї.

Аеробні: високе видалення COD/BOD₅, погане знебарвлення.

Анаеробні: висока ступінь знебарвлення, низький вихід осаду, відновлюваний метан.

 

--Аеробна біологічна обробка

1. Процес з активним мулом: низькі інвестиції, добре видалення органіки, часткове знебарвлення.
2. SBR: часовий-потік пробки та повне просторове змішування, потенціал тугоплавкої органіки.
3. Процес біоплівки: більше знебарвлення, ніж активний мул; включає контактне окислення та біологічні фільтри.
4. Біологічне контактне окислення: поєднує переваги активного мулу та біоплівки, низький рівень мулу, легкість експлуатації.
5. MBR: об'єднує активний мул і мембранне відділення, зберігає вогнетривку органіку, багаторазову воду.

 

--Анаеробне біологічне очищення

1. Анаеробний біофільтр: висока мікробна концентрація, тривале утримання мулу, чутливий до температури.
2. УАСБ: high-efficiency reactor with three-phase separator, >90% COD / видалення кольору.
3. ABR: перегородка, багато-ступенева анаеробність, відсутність забивання, легкий запуск.
4. Анаеробний псевдозріджений шар: коротка ЗГТ, високе навантаження, невелика площа.
5. IC реактор: подвійна структура UASB, високе об'ємне навантаження, сильна ударостійкість.
6. Гідроліз Підкислення: зупиняє гідроліз/підкислення, покращує здатність до біологічного розкладання, низьке видалення ГПК (40%–50%).

 

--Анаеробні-аеробні комбіновані процеси

1. Поєднує переваги анаеробної та аеробної обробки; типові процеси:
2. Анаеробний-аеробний-біологічний вуглецевий контакт
3. Анаеробний-аеробний біологічний обертовий диск
4. Гідроліз підкислення-аеробний

 

IV. Нові технології біологічного очищення для друку та фарбування стічних вод

 

1. Технологія біоаугментації

Додає високоефективні деструктивні штами (наприклад, гриби білої -гнилі) для покращення видалення забруднюючих речовин. Гриби білої-гнилі виробляють пероксидазу лігніну та пероксидазу марганцю для знебарвлення барвника широкого{5}}спектру.

 

2. Технологія іммобілізованих мікроорганізмів

Фіксує мікроби на носіях для високої активності та стабільності, вищої ефективності, ніж у підвішених системах, менше осаду.

 

3. Складність: Очищення лужних стічних вод

Відновлення лугом гідролізує поліефірні волокна для імітації шовку; стічні води містять високі концентрації терефталевої кислоти, етиленгліколю та олігомерів.

Характеристики: високий COD₍Cr₎, висока лужність, погана біорозкладаність.

Обробка: кислотне осадження + електрокаталітичне окислення + соле{2}}розщеплення стійких бактерій + багато-каталітичне окислення.

 

4. Типовий процес очищення стічних вод під час друку та фарбування

Решітка → Резервуар для регулювання (аерація для гомогенізації) → Резервуар для факультативного/гідролізного підкислення (покращує здатність до біологічного розкладання) → Резервуар для контактного окислення → Резервуар для флокуляції → Резервуар для відстоювання → Дезінфекція → Злив; осад згущується і зневоднюється.

 

5. Обробка випадків за типом продукту

 

Стічні води фарбування бавовняної тканини/трикотажу

Бавовняна тканина: довший процес, більше навантаження; регулювання (6–8 год), гідролізне підкислення (4–10 год), контактне окислення (8–10 год).

Бавовняний трикотаж: без проклейки, менший вміст органіки, коротший процес.

Стічні води фарбування шовку

Дегумування натурального шовку: високо{0}}концентровані біологічно розкладані стічні води; лікували УАСБ + аеробна + коагуляція.

 

 

Фарбування натурального шовку: схоже на фарбування вовни; біологічне очищення ефективне.

Поліестер імітація шовку: стічні води з відновлення лугу потребують окремої попередньої обробки.

 

Стічні води від миття вовни

Органічні стічні води високої-концентрації з вовняним жиром; процес: решітка → піскокамера → регулювання → коагуляція, повітряна флотація → гідроліз, підкислення → анаеробне бродіння → аеробне → коагуляція; вовняний жир підлягає переробці.

 

Стічні води фарбування вовни

Хороша біорозкладаність (B/C ≈ 0,3–0,4), водо-розчинні барвники; процес: сітка → регулювання → гідроліз, підкислення → контактне окислення → BAF → коагуляція/фотохімічне окислення.

 

Стічні води фарбування коноплі

Дегумування конопель: лужні органічні стічні води з високою-концентрацією; обробляється анаеробним + аеробним + коагуляцією/фотохімічним окисленням.

Конопляне фарбування: схоже на фарбування бавовни, регульовані параметри.