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工業(yè)污水
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隨著企業(yè)及人們環(huán)保意識的增強、國家環(huán)保部部門控制力度的進一步加大,廢水的色度越來越受到關注,對于色度的去除,我們一般首先考慮色度的成因,再考慮該色度成因?qū)ι锾幚淼挠绊戇M行工藝的設計,最終根據(jù)自身水質(zhì)分析脫色的工藝選取。
一、色度成因分析
根據(jù)引起水體色度的物質(zhì)物理性質(zhì),可以將水體顏色分為表色和真色兩種。表色是指沒有去除水中懸浮物的水體顏色;而真色則是由于水中溶解性物質(zhì)引起來的,也就是去除水中懸浮物后的顏色。通常我們所提到的色度所指的就是真色。一般引起水體色度升高的原因有可能是有機物,也有可能是金屬離子或者是螯合物。
1、有機物對色度的貢獻
通常認為高色度污水來源于染料生產(chǎn)和印染行業(yè),因為染料生產(chǎn)基本原料是苯系、奈系、蒽醌系以及苯胺、硝基苯、酚類等。其實這種認識是片面的,在制藥廢水、木糖生產(chǎn)廢水、色素生產(chǎn)廢水、酶制劑生產(chǎn)廢水、山梨醇生產(chǎn)廢水、造紙廢水、部分有機化工廢水中,廢水都是有色度的,而且其色度的變化隨著污水處理單元的變化而變化,比如厭氧出水顯深青色,到了好氧處理出水卻變成了紅色或紅褐色等等。這主要與有機物在結構組成上所包含的發(fā)色基團和助色基團有關。所謂發(fā)色基團是指含有共軛雙鍵或共軛大鍵,可吸收紫外光以及可見光區(qū)域內(nèi)不同波長的光波而發(fā)色的基團。發(fā)色基團有可能包括:-C=C-、-C=O、-CHO、-N=O、-NO2、-C=S、-C=N-、-N=N-、芳環(huán)和雜芳環(huán)等等。所謂助色基團,是指本身吸收波段在紫外區(qū)(短波段),若將其接到共軛體系或發(fā)色基團上,則可使共軛鍵或者發(fā)色基團的光吸收波段移向長波方向的基團,廢水中的發(fā)色基有可能包括:-OH、-OR、-NH2、-SH、-Br和-CL等。
2、金屬離子及螯合物對色度的貢獻
據(jù)很多資料顯示,水體里存在的某些過渡金屬離子及螯合物對水體色度的產(chǎn)生也有一定的影響。尤其在工業(yè)廢水中,水質(zhì)波動性很大,隨機性強。很多時候廢水中含有Fe(Ⅱ、Ⅲ)、Mn(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ)、Cu(Ⅱ)等金屬離子以及螯合物,而這些過渡金屬離子和螯合物對污水的色度都有一定的貢獻。
二、高色度污水對生物處理工藝的危害
1、不易生化
高色度污水的排放致使廢水的COD濃度增高,至使BOD5/COD值較低,一般為0.2~0.4,不易生化;且曝氣池微生物對多變化的染料及染料中間體難以適應,對微生物產(chǎn)生不良影響。已有報道表明,含偶氮色素的染料廢水可以用活性污泥法進行處理,但由于染料的種類不同,有時會發(fā)生妨礙活性污泥中微生物的呼吸現(xiàn)象。
2、毒性很大
染料生產(chǎn)一般是芳香族化合物苯環(huán)上的氫被鹵素、硝基、胺基取代后生成芳香族鹵素化合物、芳香族硝基化合物、芳香族胺類化合物等,毒性都較大,如甲苯、硝基苯、苯胺等。染料廢水還經(jīng)常含有重金屬毒物:銅、鉛、鋅、鉻、汞、氰離子等。據(jù)資料表明,一般活性污泥法和常規(guī)的生物反應器都難以將苯胺類化合物生物降解,而且苯胺類化合物還是其它化合物生物降解的抑制劑,表現(xiàn)出抑制作用。
3、對曝氣池原生動物也有影響
在正常工藝運行狀態(tài)下活性污泥系統(tǒng)中,鐘蟲屬、累枝蟲屬、有肋盾纖蟲屬等占有很大優(yōu)勢,此時活性污泥發(fā)育正常,沉降性能及生物活性良好,出水水質(zhì)較高,處理效果較好。據(jù)資料顯示,當高色度廢水流入曝氣池時,原生動物的反應最敏感,其中最容易受影響的是盾纖蟲屬。
三、污水色度去除的新技術
有機化合物成分復雜,所以對有機化合物的分析,除了一般鑒定步驟外,還需配合進行元素和官能團的定量分析,以及進行紅外光譜、紫外光譜、核磁共振、質(zhì)譜等儀器分析。
去除污水的色度的機理,根據(jù)色度形成機理的不同可以分為兩類:(1)對由有機物引起色度的脫色,其主要機理就是通過各種途徑打開其發(fā)色集團的共軛雙鍵或共軛大鍵而脫色;(2)對由金屬離子或螯合物引起的色度的脫色,其主要機理就是去除金屬離子或螯合物。目前污水脫色的新方法、新技術簡要介紹如下:
1、吸附脫色法
很多資料顯示,活性炭能有效去除廢水中的活性染料、堿性染料、偶氮染料?;钚蕴吭谖剿苄陨葧r吸附率高,但不能吸附懸浮固體和不溶性色度。而且,再生費用昂貴,一般用于量少、濃度較低的染料廢水處理或深度處理。
2、絮凝法脫色
絮凝理論認為:水中呈膠體狀態(tài)存在的粒子,其表面帶有電荷,粒子越細,其表面積越大,表面電荷的影響越強烈。靜電斥力作用難以使粒子凝集,加入絮凝劑后,可減少膠體粒子表面電荷,減弱相同粒子間的斥力,粒子在碰撞時,形成絮凝,從而達到脫色的目的。因而,被廣泛的用于廢水處理。絮凝法的缺點是絮凝劑用量大,處理廢水是會產(chǎn)生大量不易脫水的污泥造成二次污染。
3、氧化還原法
氧化法是通過氧化劑,破壞發(fā)色基或攻擊染料分子結構上的弱點,將發(fā)色基變?yōu)榭山到饨Y構。但氧化劑用量大,經(jīng)濟上不可行。還原法主要是廢料—鐵屑。鐵屑浸入廢水后形成無數(shù)微小原電池,電極反應產(chǎn)物為Fe2+、H+、OH-,均具有較高的化學活性,可有效地脫除廢水中的顯色分子。鐵屑用于處理高色度廢水,不僅成本低廉、操作簡單、而且能夠獲得以廢治廢的效果。主要缺點是還原降解后生產(chǎn)的簡單分子具有毒性,必須經(jīng)過二次處理,費用增大。
4、離子交換脫色法
一種羥基丙基纖維素具有比纖維素本省對活性染料、直接染料、絡合還原染料更大的親和力,對除堿性染料外的其它高色度廢水的脫色效果優(yōu)于活性炭。但一般離子交換法僅對某些顯色基團具有吸附作用,不適合大規(guī)模推廣使用。
5、超濾脫色法
目前,實現(xiàn)超濾的方法有:超濾膜過濾、錳砂過濾、新型復合過濾材料過濾等。試驗證明超濾膜對COD的去除率為53%以上,對濁度的去除率為100%,對色度的去除率為92%以上;錳砂過濾對色度的去除率達到50%,對污水色度的去除效果明顯;新型復合過濾材料含有珊瑚砂和加到珊瑚砂表面的活性炭?;钚蕴苛綖?ge;0.05μm??捎糜谌コ鬯纳取T摲椒捎糜谌コ鞣N染料和添加劑,但分離染料混合物困難、工藝復雜、費用大。
6、生化法脫色
生化法是利用水中的微生物降解水中的有機物來凈化水質(zhì)達到脫色的目的。目前多采用活性污泥、接觸氧化、生物轉(zhuǎn)盤等方法處理印染廢水。微生物對染料的分解具有選擇性,有不少染料不能被生物降解,所以利用生化法處理印染廢水的脫色效果較差。
7、電化學法脫色
電化學處理方法就是采用溶解性或不溶性極板做電極,通入直流電,通過電解槽內(nèi)發(fā)生的電化學氧化還原反應來達到脫色目的。其優(yōu)點有:(1)普遍性,脫色效率快,應用廣;(2)操作管理方便;(3)它是許多脫色方法的綜合,處理過程中污泥和浮渣較少;(4)處理費用較低;
8、納米技術脫色
用納米尺寸的TiO2作為高色度污水處理的光催化劑時,其主要吸收激發(fā)波長為385nm(紫外波長)以下的光進行氧化還原反應,染料類化合物作為一種高效光敏化劑能將TiO2吸收光的范圍由紫外光延伸至可見光,這不但有效提高了光催化劑的催化活性,也能直接利用太陽光處理廢水,降解脫色,達到廢水處理的目的。
9、聯(lián)用技術脫色
以上兩種或多鐘脫色技術的聯(lián)用,比如:高壓脈沖放電—臭氧氧化處理活性艷紅K—2BP廢水;化學—生化組合法深度處理印染廢水;活性炭—臭氧處理印染廢水等。試驗證明,多種脫色技術的聯(lián)用可以集中多種脫色技術的優(yōu)點,對水體色度的去除具有更高的處理效率。
高色度廢水
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