Kāpēc drukāšanas un krāsošanas notekūdeņus ir grūti attīrīt? Ārstēšanas tehnoloģiju kopsavilkums

Drukāšanas un krāsošanas notekūdeņi attiecas uz notekūdeņiem, kas tiek novadīti kokvilnas, vilnas, kaņepju, zīda, ķīmisko šķiedru vai jauktu izstrādājumu pirmapstrādes, krāsošanas, drukāšanas un apdares procesos. Poligrāfijas un krāsošanas nozare tekstilrūpniecībā{1}}patērē lielu ūdeni, un ūdens darbojas kā vide visā drukāšanas un krāsošanas procesā.

 

I. Vater Kvalitāte un Quantity Apdrukas un krāsošanas notekūdeņu raksturojums

 

Sarežģīto drukāšanas un krāsošanas procesu un dažādu ķīmisko vielu, piemēram, krāsvielu, izmēru un palīgvielu, izmantošanas dēļ drukas un krāsošanas notekūdeņus raksturoliels tilpums, augsts organisko piesārņotāju saturs, dziļa krāsa, augsta sārmainība un lielas ūdens kvalitātes svārstības, padarot to par rūpniecisko notekūdeņu veidu, kuru ir grūti attīrīt.

 

1. Poligrāfijas un krāsošanas notekūdeņu galvenie piesārņotāji un sastāvs

Drukas un krāsošanas notekūdeņi satur krāsvielas, izmērus, palīgvielas, eļļas, skābes un sārmus, šķiedru piemaisījumus, smiltis un neorganiskos sāļus. Tostarp krāsvielas satur nitro, aminosavienojumus un smagos metālus, piemēram, varu, hromu, cinku un arsēnu, kas ir ļoti bioloģiski toksiski un izraisa smagu piesārņojumu.

Krāsvielas ir galvenais piesārņojošo vielu avots notekūdeņos ar dažādu veidu un atšķirīgu bioloģisko noārdīšanos.

Palīgvielas ir vēl viens nozīmīgs avots, tostarp virsmaktīvās vielas, metālu kompleksu veidotāji utt., ko iedala mitrināšanas un caurlaidības līdzekļos, emulgatoros un disperģējošos līdzekļos, pretputošanas līdzekļos, fiksējošos līdzekļos, sveķu apdares līdzekļos, liesmas slāpētājos un antistatiskajos līdzekļos utt.

Ir arī neliels eļļas daudzums no attīrīšanas un apdares procesiem, ar zemu saturu un minimālu ietekmi uz ūdens kvalitāti.

 

2. Drukāšanas un krāsošanas notekūdeņu avoti un ūdens kvalitātes/daudzuma raksturlielumi

Drukas un krāsošanas notekūdeņi ir jaukta plūsma no iepriekšminētajiem procesiem, kas satur piesārņotājus, piemēram, izejvielu netīrumus, taukus, pievienotos izmērus, krāsvielas, virsmaktīvās vielas, palīgvielas un skābes/sārmus. Notekūdeņi rodas katrā drukāšanas un krāsošanas posmā:

Priekšapstrāde (attīrīšana, attīrīšana, attīrīšana, balināšana, merserizācija): notekūdeņu attīrīšana, notekūdeņu attīrīšana, notekūdeņu balināšana, notekūdeņu merserizācija

Krāsošana: notekūdeņu krāsošana

Drukāšana: drukas notekūdeņi un ziepšanas notekūdeņi

Apdare: notekūdeņu apdare

 

3. Dažādu apdrukas un krāsošanas produktu notekūdeņu ūdens kvalitātes raksturojums

Notekūdeņu kvalitāte atšķiras atkarībā no šķiedru izejvielām, produktu veidiem, ražošanas procesiem, krāsvielu/palīgvielu veidiem, apstrādes metodēm un skalošanas biežumu. Pamatojoties uz šķiedru izejvielām, tekstilizstrādājumu apdruka un krāsošana tiek iedalīta kokvilnas krāsošanā, vilnas krāsošanā, zīda krāsošanā un kaņepju krāsošanā.

 

II. Drukāšanas un krāsošanas notekūdeņu novadīšanas standarti

 

Notekūdeņu drukas un krāsošanas novadīšanas standarts irŪdens piesārņotāju izplūdes standarts tekstilizstrādājumu krāsošanas un apdares rūpniecībā (GB4287-1992).

I kategorija: kaitīgas vielas, kas uzkrājas vidē vai organismos un ilgstoši -ietekmē cilvēka veselību (ar noteiktu maksimālo pieļaujamo izplūdes koncentrāciju).

 

 

II kategorija: kaitīgas vielas ar mazāk{0}}ilgtermiņa ietekmi (ar norādīto maksimālo pieļaujamo izplūdes koncentrāciju).

 

 

III. Apdrukas un notekūdeņu krāsošanas attīrīšanas tehnoloģijas

 

Galvenās ārstēšanas metodes ietverfizikālā apstrāde, ķīmiskā apstrāde, fizikāli ķīmiskā apstrāde, bioloģiskā apstrāde un sārmu samazināšanas apstrāde. Bioloģiskā apstrāde ir primārā metode, ko bieži apvieno ar citām pirmapstrādes tehnoloģijām.

 

1. Fiziskā ārstēšana

 

(1) Membrānas atdalīšana

Kā augstas{0}}efektivitātes atdalīšanas tehnoloģija membrānas separācija izmanto bioloģisko membrānu selektīvo caurlaidību, lai atdalītu, koncentrētu un atgūtu piesārņotājus no notekūdeņiem.

Priekšrocības: nav ķīmisku piedevu, nav sekundāra piesārņojuma, vienkārša darbība, zems enerģijas patēriņš, pārstrādājami sāļi un krāsvielas, atkārtoti lietojams apstrādāts ūdens.

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); iegremdētā filtrēšana uzlabo efektivitāti un ietaupa enerģiju.

 

Augstas{0}}enerģijas fiziskā apstrāde

Augstas-enerģijas daļiņu stari bombardē ūdeni, radot ļoti reaģējošus ·OH radikāļus un H atomus, kas sadala organiskās vielas.

Priekšrocības: augsts organiskās noņemšanas ātrums, mazs nospiedums, vienkārša darbība.

Trūkumi: dārgas iekārtas, augstas tehniskās prasības, augsts enerģijas patēriņš, zema energoefektivitāte.

Izrāviens: pirmais elektronu staru apstarošanas demonstrācijas projekts notekūdeņu drukāšanai un krāsošanai tika uzbūvēts Džinhuā, Džedzjanā 2017. gada martā.

 

Ultraskaņas tehnoloģija

Ultraskaņa noārda ugunsizturīgos organiskos piesārņotājus, apvienojot uzlabotas oksidācijas, sadedzināšanas un superkritiskās ūdens oksidācijas funkcijas.

Mehānisms: Ultraskaņas kavitācija sarauj organiskās saites un paātrina flokulāciju, samazinot krāsu, ĶSP un anilīnu.

Statuss: lielākā daļa pētījumu paliek laboratorijas stadijā.

 

2. Fizikāli ķīmiskā apstrāde

 

(1) Adsorbcija

Piemērots zemas-koncentrācijas drukas un krāsošanas notekūdeņu attīrīšanai ar zemu ieguldījumu un vienkāršu darbību. Adsorbenti ietveraktivētā ogle, makroporaini adsorbcijas sveķi, kaolīns, diatomīts un akmeņogļu plēne.

Aktivētā ogle: spēcīga adsorbcija ūdenī{0}}šķīstošām krāsvielām, taču dārga un grūti atjaunojama.

Makroporainie sveķi: laba stabilitāte, viegla reģenerācija, efektīva aromātiskajiem sulfonātiem un naftoliem.

Zemas -izmaksas adsorbenti (kaolīns, akmeņogļu plēne): laba atkrāsošanās, bet liela dūņu ražošana.

 

 

Koagulācija

Tostarp nokrišņi un gaisa flotācija, ko plaši izmanto mazos un vidējos{0}}uzņēmumos zemām izmaksām, lielai ietilpībai un lielai atkrāsošanai. Izplatītākie koagulanti: alumīnija sulfāts, alumīnija hlorīds, dzelzs sulfāts, polialumīnija hlorīds (PAC), poliferric sulfāts (PFS), poliakrilamīds (PAM).

Efektīva hidrofobām krāsvielām (sērs, tvertne, dispersās krāsvielas), bet slikta hidrofilām krāsām.

Trūkumi: jutīga pret ūdens kvalitātes izmaiņām, zema ĶSP noņemšana, lielas un grūti{0}}atūdeņojamas dūņas.

 

3. Ķīmiskā apstrāde

 

(1) Ķīmiskā oksidēšana

Iznīcina krāsvielu hromoforus, izmantojot ozonu, Fenton reaģentu, hloru vai nātrija hipohlorītu.

Ozonēšana: laba atkrāsošanās, bez nogulsnēm, bet augstas izmaksas, slikta nešķīstošām krāsvielām, zema ĶSP noņemšana.

Fentona oksidēšana: ·OH no H2O2/Fe²⁺ sarauj krāsvielu ķēdes; kombinācijā ar koagulāciju; pastiprināta ar UV/oksalātu.

 

Fotoķīmiskā oksidēšana

Ietverot fotolīzi, fotosensibilizētu oksidēšanu, foto{0}}inciētu oksidāciju un fotokatalītisko oksidāciju (visplašāk pētīta).

Katalizatori: TiO₂, CdS, Fe2O3, WO3; TiO₂ ir ideāli piemērots stabilitātei, ne{0}}toksiskumam un zemām izmaksām.

Priekšrocības: viegli apstākļi, spēcīga oksidēšanās, pilnīga mineralizācija; Trūkumi: liels investīciju un enerģijas patēriņš, zems augstas{0}koncentrācijas notekūdeņiem.

 

Mitrā gaisa oksidēšana (WAO)

Oksidē organiskās vielas augstā temperatūrā (125–320 grādi) un augstā spiedienā (0,5–20 MPa).Superkritiskā ūdens oksidēšana (SCWO): above 374 °C and 22.05 MPa, homogeneous oxidation, >99% organiskā noņemšana 60 s, ātri un efektīvi.

 

(2) Elektrolīze

Pārvērš piesārņotājus nekaitīgās vielās, izmantojot elektrodu reakcijas; izmaksas samazinātas līdz ar jaudas attīstību.

Dzelzs-oglekļa iekšējā elektrolīze: veido galvaniskās šūnas, lai radītu Fe²⁺/Fe³⁺ flokus un aktīvus [H]/[O], atkrāso un uzlabo bioloģisko noārdīšanos.

Elektrokatalītiskā oksidēšana: rada ·OH, O₃, H₂O₂, lai pilnībā mineralizētu organiskās vielas, piemērots augstas -koncentrācijas notekūdeņu pirmapstrādei.

 

4. Bioloģiskā apstrāde

 

Sadalītsaerobos, anaerobos un anaerobos{0}}aerobos kombinētos procesus; Ķīnā dominē aerobā ārstēšana.

Aerobika: augsta ĶSP/BOD₅ noņemšana, slikta atkrāsošanās.

Anaerobs: augsta atkrāsošanās, zema dūņu izdalīšanās, reģenerējams metāns.

 

--Aerobā bioloģiskā apstrāde

1. Aktivēto dūņu process: zems ieguldījums, laba organiskā noņemšana, daļēja atkrāsošana.
2. SBR: uz laiku{0}} balstīta spraudņa plūsma un pilnīga telpiskā sajaukšanās, ugunsizturīgo organisko vielu potenciāls.
3. Biofilmas process: lielāka atkrāsošanās nekā aktīvās dūņas; ietver kontaktu oksidācijas un bioloģiskos filtrus.
4. Bioloģiskā kontakta oksidācija: apvieno aktīvo dūņu un bioplēves priekšrocības, zemu dūņu daudzumu, vieglu darbību.
5. MBR: integrē aktīvās dūņas un membrānas atdalīšanu, saglabā ugunsizturīgo organisko vielu, atkārtoti lietojamu ūdeni.

 

--Anaerobā bioloģiskā apstrāde

1. Anaerobais biofiltrs: augsta mikrobu koncentrācija, ilgstoša dūņu aizturēšana, jutīga pret temperatūru.
2. UASB: high-efficiency reactor with three-phase separator, >90% COD/krāsu noņemšana.
3. ABR: deflektora struktūra, daudzpakāpju anaeroba, bez aizsērēšanas, vienkārša palaišana.
4. Anaerobā verdošā gulta: īss HAT, liela slodze, mazs nospiedums.
5. IC reaktors: dubultā UASB struktūra, liela apjoma slodze, spēcīga triecienizturība.
6. Hidrolīze Paskābināšana: apstājas pie hidrolīzes/skābināšanas, uzlabo bioloģisko noārdīšanos, zemu ĶSP izvadīšanu (40%–50%).

 

--Anaerobi{0}}aerobie kombinētie procesi

1. Apvieno anaerobās un aerobās apstrādes priekšrocības; tipiski procesi:
2. Anaerobs{0}}aerobs-bioloģiskais oglekļa kontakts
3. Anaerobs{0}}aerobs bioloģisks rotējošs disks
4. Hidrolīzes paskābināšana{0}}aeroba

 

IV. Jaunas bioloģiskās attīrīšanas tehnoloģijas notekūdeņu drukāšanai un krāsošanai

 

1. Bioaugmentācijas tehnoloģija

Pievieno ļoti efektīvus noārdošos celmus (piem., baltās -puves sēnītes), lai uzlabotu piesārņojošo vielu noņemšanu. Baltās-puves sēnītes ražo lignīna peroksidāzi un mangāna peroksidāzi plaša spektra-krāsu atkrāsošanai.

 

2. Imobilizēto mikroorganismu tehnoloģija

Nostiprina mikrobus uz nesējiem, nodrošinot augstu aktivitāti un stabilitāti, augstāku efektivitāti nekā suspendētās sistēmas, mazāk nogulšņu.

 

3. Grūtības pakāpe: Sārmu samazināšanas notekūdeņu attīrīšana

Sārmu samazināšana hidrolizē poliestera šķiedras, lai imitētu zīdu; notekūdeņi satur augstu tereftalskābes, etilēnglikola un oligomēru koncentrāciju.

Raksturlielumi: augsta ĶSP₍Cr₎, augsta sārmainība, slikta bioloģiskā noārdīšanās.

Apstrāde: skābes izgulsnēšana + elektrokatalītiskā oksidēšana + sāls-tolerantu baktēriju noārdīšana + vairāku -efektu katalītiskā oksidēšana.

 

4. Tipisks drukas un krāsošanas notekūdeņu attīrīšanas process

Režģis → Regulēšanas tvertne (aerācija homogenizācijai) → Fakultatīvā/hidrolīzes paskābināšanas tvertne (uzlabo bioloģisko noārdīšanos) → Kontakta oksidācijas tvertne → Flokulācijas tvertne → Sedimentācijas tvertne → Dezinfekcija → Izvadīšana; dūņas tiek sabiezinātas un atūdeņotas.

 

5. Apstrādājiet lietas pēc produkta veida

 

Kokvilnas auduma / trikotāžas krāsošanas notekūdeņi

Austa kokvilna: ilgāks process, lielāka slodze; regulēšana (6-8 h), hidrolīzes paskābināšana (4-10 h), kontaktoksidācija (8-10 h).

Kokvilnas trikotāža: bez izmēra, mazāka organiskā slodze, īsāks process.

Zīda krāsošanas notekūdeņi

Dabīgā zīda atslāņošanās: augstas -koncentrācijas bioloģiski noārdāmi notekūdeņi; apstrādāts ar UASB + aerobā + koagulācija.

 

 

Dabiskā zīda krāsošana: līdzīgs vilnas krāsošanai; Bioloģiskā apstrāde ir efektīva.

Poliestera imitēts zīds: sārmu samazināšanas notekūdeņiem nepieciešama atsevišķa pirmapstrāde.

 

Vilnas attīrīšanas notekūdeņi

Augstas-koncentrācijas organiskie notekūdeņi ar vilnas taukiem; process: režģis → smilšu kamera → regulēšana → koagulācijas gaisa flotācija → hidrolīze paskābināšana → anaerobā fermentācija → aerobā → koagulācija; vilnas tauki ir pārstrādājami.

 

Vilnas tekstilizstrādājumu krāsošanas notekūdeņi

Laba bionoārdīšanās spēja (B/C ≈ 0,3–0,4), ūdenī -šķīstošas ​​krāsvielas; process: režģis → regulēšana → hidrolīzes paskābināšana → kontaktoksidēšana → BAF → koagulācija/fotoķīmiskā oksidēšana.

 

Kaņepju krāsošanas notekūdeņi

Kaņepju atslāņošanās: augstas -koncentrācijas sārmaini organiskie notekūdeņi; apstrādāts ar anaerobo + aerobo + koagulāciju/fotoķīmisko oksidāciju.

Kaņepju krāsošana: līdzīga kokvilnas krāsošanai, regulējami parametri.