چرا تصفیه و رنگرزی فاضلاب دشوار است؟ خلاصه فن آوری های درمان

فاضلاب چاپ و رنگرزی به فاضلابی اطلاق می شود که در طی فرآیندهای پیش تصفیه، رنگرزی، چاپ و تکمیل فرآیندهای پنبه، پشم، کنف، ابریشم، الیاف شیمیایی یا محصولات ترکیبی تخلیه می شود. صنعت چاپ و رنگرزی یکی از بخش‌های مصرف‌کننده آب در صنعت نساجی است که آب به‌عنوان وسیله‌ای در کل فرآیند چاپ و رنگرزی عمل می‌کند.

 

من. واتکیفیت و کیفیتویژگی های فاضلاب چاپ و رنگرزی

 

با توجه به فرآیندهای پیچیده چاپ و رنگرزی و استفاده از طیف گسترده ای از مواد شیمیایی مانند رنگ، اندازه و مواد کمکی، فاضلاب چاپ و رنگرزی باحجم زیاد، محتوای آلاینده آلی بالا، رنگ عمیق، قلیائیت بالا و نوسانات زیاد کیفیت آب، آن را به نوعی پساب صنعتی تبدیل می کند که تصفیه آن دشوار است.

 

1. آلاینده های اصلی و ترکیب فاضلاب چاپ و رنگرزی

فاضلاب چاپ و رنگرزی حاوی رنگ‌ها، اندازه‌ها، مواد کمکی، روغن‌ها، اسیدها و قلیاها، ناخالصی‌های فیبر، ماسه و نمک‌های معدنی است. در این میان رنگ ها حاوی نیترو، ترکیبات آمینه و فلزات سنگین مانند مس، کروم، روی و آرسنیک هستند که از نظر بیولوژیکی بسیار سمی هستند و آلودگی شدید ایجاد می کنند.

رنگ‌ها منبع اصلی آلاینده‌ها در فاضلاب با انواع مختلف و قابلیت تجزیه زیستی متفاوت هستند.

مواد کمکی منبع اصلی دیگر از جمله سورفکتانت ها، عوامل کمپلکس کننده فلزی و غیره هستند که به عوامل مرطوب کننده و نفوذ کننده، عوامل امولسیون کننده و پخش کننده، کف زدا، مواد ثابت کننده، مواد تکمیل کننده رزین، عوامل بازدارنده شعله و ضد الکتریسیته ساکن و غیره طبقه بندی می شوند.

مقدار کمی روغن حاصل از فرآیندهای آبشستگی و تکمیل نیز با محتوای کم و کمترین تأثیر بر کیفیت آب وجود دارد.

 

2. منابع و ویژگی های کمیت/کیفیت آب فاضلاب چاپ و رنگرزی

فاضلاب چاپ و رنگرزی یک جریان مخلوط از فرآیندهای فوق است که حاوی آلاینده هایی مانند خاک مواد خام، گریس، اندازه های اضافه شده، رنگ ها، سورفکتانت ها، مواد کمکی و اسیدها/قلیاها است. فاضلاب در هر مرحله از چاپ و رنگرزی تولید می شود:

پیش تصفیه (آهنگ زدایی، آغشته کردن، آب شستن، بلیچینگ، مرسریزینگ)

رنگرزی: رنگرزی فاضلاب

چاپ: چاپ فاضلاب و صابون سازی فاضلاب

تکمیل: تکمیل فاضلاب

 

3. ویژگی های کیفیت آب فاضلاب از محصولات مختلف چاپ و رنگرزی

کیفیت فاضلاب با مواد اولیه الیاف، انواع محصول، فرآیندهای تولید، انواع رنگ/کمکی، روش‌های پردازش و دفعات شستشو متفاوت است. بر اساس مواد اولیه الیاف، چاپ و رنگرزی پارچه به رنگرزی پنبه، رنگرزی پشم، رنگرزی ابریشم و رنگرزی کنفی تقسیم می‌شود.

 

II. استانداردهای تخلیه برای چاپ و رنگرزی فاضلاب

 

استاندارد تخلیه برای چاپ و رنگرزی فاضلاب می باشداستاندارد تخلیه آلاینده های آب برای صنعت رنگرزی و تکمیل نساجی (GB4287-1992).

دسته I: مواد مضری که در محیط یا ارگانیسم‌ها تجمع می‌کنند و اثرات طولانی‌مدتی بر سلامت انسان می‌گذارند (با حداکثر غلظت مجاز تخلیه مشخص شده).

 

 

دسته دوم: مواد مضر با اثرات کمتر درازمدت- (با حداکثر غلظت مجاز تخلیه مشخص شده).

 

 

III. فن آوری های تصفیه برای چاپ و رنگرزی فاضلاب

 

روش های اصلی درمان شاملدرمان فیزیکی، تصفیه شیمیایی، درمان فیزیکوشیمیایی، تصفیه بیولوژیکی و درمان کاهش قلیایی. تصفیه بیولوژیکی روش اولیه است که اغلب با سایر فن آوری های پیش تصفیه ترکیب می شود.

 

1. درمان فیزیکی

 

(1) جداسازی غشایی

به عنوان یک فناوری جداسازی با کارایی بالا، جداسازی غشایی از نفوذپذیری انتخابی غشاهای بیولوژیکی برای جداسازی، تمرکز، و بازیابی آلاینده ها از فاضلاب استفاده می کند.

مزایا: بدون افزودن شیمیایی، بدون آلودگی ثانویه، عملیات ساده، مصرف کم انرژی، نمک ها و رنگ های قابل بازیافت، آب تصفیه شده قابل استفاده مجدد.

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 مگاپاسکال)؛ فیلتراسیون غوطه ور باعث بهبود کارایی و صرفه جویی در مصرف انرژی می شود.

 

درمان فیزیکی پر انرژی{{0}

پرتوهای ذرات پر انرژی، آب را بمباران می‌کنند تا رادیکال‌های OH و اتم‌های H بسیار واکنش‌پذیر تولید کنند، که مواد آلی را تجزیه می‌کنند.

مزایا: میزان حذف آلی بالا، ردپای کوچک، عملیات ساده.

معایب: تجهیزات گران قیمت، الزامات فنی بالا، مصرف انرژی بالا، راندمان انرژی پایین.

پیشرفت: اولین پروژه نمایشی تابش پرتو الکترونی برای چاپ و رنگرزی فاضلاب در جین هوا، ژجیانگ در مارس 2017 ساخته شد.

 

فناوری اولتراسونیک

اولتراسوند آلاینده های آلی نسوز را با ترکیب ویژگی های اکسیداسیون پیشرفته، سوزاندن و اکسیداسیون آب فوق بحرانی تجزیه می کند.

مکانیسم: کاویتاسیون اولتراسونیک پیوندهای آلی را می شکند و لخته سازی را تسریع می کند، رنگ، COD و آنیلین را کاهش می دهد.

وضعیت: بیشتر تحقیقات در مرحله آزمایشگاهی باقی مانده است.

 

2. درمان فیزیکوشیمیایی

 

(1) جذب

مناسب برای تصفیه پیشرفته فاضلاب چاپی و رنگرزی با غلظت کم، با سرمایه گذاری کم و عملیات ساده. جاذب ها شاملکربن فعالرزین جذب ماکرو متخلخل، کائولن، دیاتومیت و خاکستر زغال سنگ.

کربن فعال: جذب قوی برای رنگهای محلول در آب-اما گران است و بازسازی آن سخت است.

رزین ماکرو متخلخل: پایداری خوب، بازسازی آسان، موثر برای سولفونات‌ها و نفتول‌های معطر.

جاذب‌های ارزان-(کائولن، ذغال سنگ): رنگ‌زدایی خوب اما تولید لجن زیاد.

 

 

انعقاد

از جمله بارندگی و شناورسازی هوا، که به طور گسترده در شرکت‌های کوچک و متوسط-برای هزینه کم، ظرفیت زیاد و رنگ‌زدایی زیاد استفاده می‌شود. منعقدکننده‌های رایج: سولفات آلومینیوم، کلرید آلومینیوم، سولفات آهن، کلرید پلی آلومینیوم (PAC)، سولفات پلی‌فریک (PFS) (PFS)

برای رنگهای آبگریز (گوگرد، vat، رنگهای پراکنده) موثر است اما برای رنگهای آبدوست ضعیف است.

معایب: حساس به تغییرات کیفیت آب، حذف COD کم، لجن بزرگ و سخت-در-آب گیری.

 

3. درمان شیمیایی

 

(1) اکسیداسیون شیمیایی

با استفاده از ازن، معرف فنتون، کلر یا هیپوکلریت سدیم، کروموفورهای رنگ را از بین می برد.

ازن زنی: رنگ زدایی خوب، بدون لجن، اما هزینه بالا، ضعیف برای رنگ های نامحلول، حذف COD کم.

اکسیداسیون فنتون: ·OH از H2O2/Fe2+ زنجیره های رنگ را می شکند. همراه با انعقاد؛ تقویت شده توسط UV/oxalate.

 

اکسیداسیون فتوشیمیایی

از جمله فتولیز، اکسیداسیون حساس به نور، اکسیداسیون{0}}آغاز شده با عکس و اکسیداسیون فوتوکاتالیستی (که بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته است).

کاتالیزورها: TiO2، CdS، Fe2O3، WO3. TiO2 برای پایداری، عدم{0}}سمیت و هزینه کم ایده آل است.

مزایا: شرایط ملایم، اکسیداسیون قوی، کانی سازی کامل. معایب: سرمایه گذاری و مصرف انرژی بالا، ضعیف برای فاضلاب با غلظت بالا.

 

اکسیداسیون هوای مرطوب (WAO)

مواد آلی را در دمای بالا (125-320 درجه) و فشار بالا (0.5-20 مگاپاسکال) اکسید می کند.اکسیداسیون آب فوق بحرانی (SCWO): above 374 °C and 22.05 MPa, homogeneous oxidation, >حذف 99 درصد ارگانیک در 60 ثانیه، سریع و کارآمد.

 

(2) الکترولیز

آلاینده ها را از طریق واکنش های الکترودی به مواد بی ضرر تبدیل می کند. هزینه با توسعه قدرت کاهش می یابد.

الکترولیز داخلی آهن-کربن: سلول های گالوانیکی را برای تولید لخته های Fe2+/Fe3+ و [H]/[O] فعال تشکیل می دهد، رنگ زدایی می کند و تجزیه پذیری زیستی را بهبود می بخشد.

اکسیداسیون الکتروکاتالیستی: تولید ·OH، O3، H2O2 برای کانی سازی کامل آلی، مناسب برای پیش تصفیه فاضلاب با غلظت بالا

 

4. درمان بیولوژیکی

 

تقسیم شده بهفرآیندهای ترکیبی هوازی، بی هوازی و بی هوازی{0}}; درمان هوازی در چین غالب است.

هوازی: حذف COD/BOD5 بالا، رنگ زدایی ضعیف.

بی هوازی: رنگ زدایی زیاد، بازده لجن کم، متان قابل بازیافت.

 

--درمان بیولوژیکی هوازی

1. فرآیند لجن فعال: سرمایه گذاری کم، حذف ارگانیک خوب، رنگ زدایی جزئی.
2. SBR: جریان پلاگین بر اساس زمان- و اختلاط کامل فضایی، پتانسیل مواد آلی نسوز.
3. فرآیند بیوفیلم: رنگ زدایی بیشتر از لجن فعال. شامل اکسیداسیون تماسی و فیلترهای بیولوژیکی است.
4. اکسیداسیون تماس بیولوژیکی: ترکیبی از مزایای لجن فعال و بیوفیلم، لجن کم، عملیات آسان.
5. MBR: ادغام لجن فعال و جداسازی غشایی، حفظ مواد آلی نسوز، آب قابل استفاده مجدد.

 

--درمان بیولوژیکی بی هوازی

1. بیوفیلتر بی هوازی: غلظت میکروبی بالا، ماندگاری طولانی لجن، حساس به دما.
2. UASB: high-efficiency reactor with three-phase separator, >90٪ COD / حذف رنگ.
3. ABR: ساختار بافل، بی هوازی چند مرحله‌ای، بدون گرفتگی، راه‌اندازی آسان.
4. تخت سیال بی هوازی: HRT کوتاه، بار زیاد، ردپای کوچک.
5. راکتور آی سی: ساختار UASB دوگانه، بار حجمی بالا، مقاومت در برابر ضربه قوی.
6. هیدرولیز اسیدی شدن: در هیدرولیز / اسیدی شدن متوقف می شود، تجزیه پذیری زیستی را بهبود می بخشد، حذف COD کم (40٪ - 50٪).

 

--بی هوازی{0}}فرآیندهای ترکیبی هوازی

1. ترکیبی از مزایای درمان بی هوازی و هوازی. فرآیندهای معمولی:
2. بی هوازی-هوازی-تماس کربن بیولوژیکی
3. دیسک چرخان بیولوژیکی بی‌هوازی-
4. هیدرولیز اسیدی شدن{0}}هوازی

 

IV. فن آوری های جدید تصفیه بیولوژیکی برای چاپ و رنگرزی فاضلاب

 

1. فناوری افزایش زیستی

سویه‌های تخریب‌کننده بسیار کارآمد (مانند قارچ‌های پوسیدگی سفید) را برای افزایش حذف آلاینده‌ها اضافه می‌کند. قارچ‌های پوسیدگی سفید، لیگنین پراکسیداز و منگنز پراکسیداز را برای رنگ‌زدایی رنگ با طیف وسیع- تولید می‌کنند.

 

2. فناوری میکروارگانیسم های بی حرکت

میکروب ها را بر روی حامل ها برای فعالیت و پایداری بالا، راندمان بالاتر از سیستم های معلق، لجن کمتر، رفع می کند.

 

3. مشکل: تصفیه فاضلاب احیای قلیایی

احیای قلیایی الیاف پلی استر را برای شبیه سازی ابریشم هیدرولیز می کند. فاضلاب حاوی غلظت بالایی از اسید ترفتالیک، اتیلن گلیکول و الیگومرها است.

ویژگی ها: COD₍Cr2 بالا، قلیائیت بالا، زیست تخریب پذیری ضعیف.

درمان: رسوب اسیدی + اکسیداسیون الکتروکاتالیستی + نمک-تجزیه باکتری های متحمل + اکسیداسیون کاتالیزوری چند{4}}.

 

4. فرآیند چاپ و رنگرزی معمولی تصفیه فاضلاب

شبکه → مخزن تنظیم (هوادهی برای همگن سازی) → مخزن اسیدی شدن اختیاری/هیدرولیز (بهبود تجزیه پذیری زیستی) → مخزن اکسیداسیون تماسی → مخزن لخته سازی → مخزن رسوب → گندزدایی → تخلیه. لجن غلیظ و آبگیری می شود.

 

5. موارد پردازش بر اساس نوع محصول

 

فاضلاب رنگرزی پنبه بافته / بافتنی

پنبه بافته شده: فرآیند طولانی تر، بار بالاتر. تنظیم (6-8 ساعت)، اسیدی شدن هیدرولیز (4-10 ساعت)، اکسیداسیون تماسی (8-10 ساعت).

بافتنی پنبه ای: بدون اندازه، بار آلی کمتر، فرآیند کوتاه تر.

فاضلاب رنگرزی ابریشم

صمغ زدایی طبیعی ابریشم: فاضلاب زیست تخریب پذیر با غلظت بالا؛- تحت درمان با UASB + هوازی + انعقاد.

 

 

رنگرزی ابریشم طبیعی: شبیه رنگرزی پشم; درمان بیولوژیکی موثر است.

ابریشم شبیه سازی شده پلی استر: فاضلاب احیا کننده قلیایی نیاز به پیش تصفیه جداگانه دارد.

 

فاضلاب شستشوی پشم

فاضلاب آلی با غلظت بالا-با گریس پشم؛ فرآیند: شبکه → محفظه شن → تنظیم → شناورسازی هوای انعقادی → اسیدی شدن هیدرولیز → تخمیر بی هوازی → هوازی → انعقاد. گریس پشم قابل بازیافت است.

 

فاضلاب رنگرزی پارچه پشمی

زیست تخریب پذیری خوب (B/C ≈ 0.3-0.4)، رنگ های محلول در آب. فرآیند: شبکه → تنظیم → اسیدی شدن هیدرولیز → اکسیداسیون تماسی → BAF → اکسیداسیون انعقاد/فتوشیمیایی.

 

فاضلاب رنگرزی کنف

صمغ زدایی کنف: فاضلاب آلی قلیایی-با غلظت بالا. درمان شده توسط بی هوازی + هوازی + انعقاد / اکسیداسیون فوتوشیمیایی.

رنگرزی کنفی: شبیه به رنگرزی پنبه، پارامترهای قابل تنظیم.