Tại sao nước thải in nhuộm khó xử lý? Tóm tắt công nghệ xử lý

Nước thải in và nhuộm là nước thải thải ra trong quá trình tiền xử lý, nhuộm, in và hoàn thiện bông, len, sợi gai dầu, lụa, sợi hóa học hoặc các sản phẩm pha trộn. Ngành in và nhuộm là ngành tiêu thụ nước-chính trong ngành dệt may, trong đó nước đóng vai trò là môi trường trong toàn bộ quá trình in và nhuộm.

 

I. Water Chất lượng và QuaĐặc điểm của nước thải in nhuộm

 

Do quy trình in, nhuộm phức tạp và sử dụng nhiều loại hóa chất như thuốc nhuộm, kích cỡ và chất phụ trợ nên nước thải in và nhuộm có đặc điểm:khối lượng lớn, hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ cao, màu đậm, độ kiềm cao và chất lượng nước biến động lớn, khiến nó trở thành một loại nước thải công nghiệp khó xử lý.

 

1. Các chất ô nhiễm chính và thành phần của nước thải in và nhuộm

Nước thải in và nhuộm có chứa thuốc nhuộm, chất kích cỡ, chất phụ trợ, dầu, axit và kiềm, tạp chất sợi, cát và muối vô cơ. Trong số đó, thuốc nhuộm có chứa nitro, hợp chất amino và các kim loại nặng như đồng, crom, kẽm, asen, có độc tính sinh học cao và gây ô nhiễm nghiêm trọng.

Thuốc nhuộm là nguồn gây ô nhiễm chính trong nước thải, với nhiều chủng loại và khả năng phân hủy sinh học khác nhau.

Chất phụ trợ là một nguồn chính khác, bao gồm chất hoạt động bề mặt, chất tạo phức kim loại, v.v., được phân loại thành chất làm ướt và chất thâm nhập, chất nhũ hóa và phân tán, chất khử bọt, chất cố định, chất hoàn thiện nhựa, chất chống cháy và chất chống tĩnh điện, v.v..

Một lượng nhỏ dầu từ quá trình cọ rửa và hoàn thiện cũng có mặt, với hàm lượng thấp và ảnh hưởng tối thiểu đến chất lượng nước.

 

2. Nguồn và đặc điểm chất lượng/số lượng nước của nước thải in và nhuộm

Nước thải in và nhuộm là dòng hỗn hợp từ các quá trình trên, chứa các chất gây ô nhiễm như bụi bẩn nguyên liệu thô, dầu mỡ, kích thước bổ sung, thuốc nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất trợ chất và axit/kiềm. Nước thải được tạo ra trong mọi công đoạn in và nhuộm:

Tiền xử lý (cháy, rũ hồ, cọ rửa, tẩy trắng, làm bóng): nước thải tẩy cặn, nước thải cọ rửa, nước thải tẩy trắng, nước thải làm bóng

Nhuộm: nhuộm nước thải

In ấn: in nước thải và nước thải xà phòng

Hoàn thiện: hoàn thiện nước thải

 

3. Đặc tính chất lượng nước của nước thải từ các sản phẩm in và nhuộm khác nhau

Chất lượng nước thải thay đổi tùy theo nguyên liệu sợi, loại sản phẩm, quy trình sản xuất, loại thuốc nhuộm/phụ trợ, phương pháp xử lý và tần suất giũ. Dựa trên nguyên liệu sợi, in và nhuộm vải được chia thành nhuộm bông, nhuộm len, nhuộm lụa và nhuộm gai dầu.

 

II. Tiêu chuẩn xả thải đối với nước thải in và nhuộm

 

Tiêu chuẩn xả thải của nước thải ngành in, nhuộm làTiêu chuẩn thải chất gây ô nhiễm nước cho ngành dệt nhuộm và hoàn thiện (GB4287-1992).

Loại I: Các chất có hại tích tụ trong môi trường hoặc sinh vật và gây tác động{0}}lâu dài đến sức khỏe con người (với nồng độ thải tối đa cho phép được chỉ định).

 

 

Loại II: Các chất có hại có tác động lâu dài-ít hơn (với nồng độ thải tối đa cho phép được chỉ định).

 

 

III. Công nghệ xử lý nước thải in nhuộm

 

Các phương pháp điều trị chính bao gồmxử lý vật lý, xử lý hóa học, xử lý lý hóa, xử lý sinh học và xử lý khử kiềm. Xử lý sinh học là phương pháp chủ yếu, thường được kết hợp với các công nghệ tiền xử lý khác.

 

1. Điều trị vật lý

 

(1) Tách màng

Là một-công nghệ phân tách hiệu quả cao, quá trình tách màng sử dụng tính thấm có chọn lọc của màng sinh học để tách, cô đặc và thu hồi các chất ô nhiễm từ nước thải.

Ưu điểm: không bổ sung hóa chất, không gây ô nhiễm thứ cấp, vận hành đơn giản, tiêu thụ năng lượng thấp, muối và thuốc nhuộm có thể tái chế, nước đã qua xử lý có thể tái sử dụng.

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); lọc chìm cải thiện hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

 

Liệu pháp vật lý-năng lượng cao

-chùm hạt năng lượng cao bắn phá nước để tạo ra các gốc ·OH và nguyên tử H có khả năng phản ứng cao, phân hủy chất hữu cơ.

Ưu điểm: tốc độ loại bỏ chất hữu cơ cao, diện tích nhỏ, vận hành đơn giản.

Nhược điểm: thiết bị đắt tiền, yêu cầu kỹ thuật cao, tiêu hao năng lượng cao, hiệu suất sử dụng năng lượng thấp.

Đột phá: Dự án trình diễn chiếu xạ chùm tia điện tử đầu tiên cho nước thải in và nhuộm được xây dựng tại Kim Hoa, Chiết Giang vào tháng 3 năm 2017.

 

Công nghệ siêu âm

Siêu âm làm suy giảm các chất ô nhiễm hữu cơ chịu lửa bằng cách kết hợp các tính năng oxy hóa, đốt cháy và oxy hóa nước siêu tới hạn.

Cơ chế: Tạo bọt siêu âm phá vỡ các liên kết hữu cơ và tăng tốc quá trình keo tụ, giảm màu, COD và anilin.

Tình trạng: Hầu hết các nghiên cứu vẫn còn ở giai đoạn phòng thí nghiệm.

 

2. Xử lý hóa lý

 

(1) Hấp phụ

Thích hợp để xử lý nâng cao nước thải in và nhuộm có nồng độ-thấp, với mức đầu tư thấp và vận hành đơn giản.Các chất hấp phụ bao gồmthan hoạt tính, nhựa hấp phụ xốp, cao lanh, diatomit và than đá.

Than hoạt tính: khả năng hấp phụ mạnh đối với thuốc nhuộm-hòa tan trong nước nhưng đắt tiền và khó tái sinh.

Nhựa macroporous: ổn định tốt, dễ tái sinh, có hiệu quả đối với sulfonate thơm và naphthol.

Chất hấp phụ-chi phí thấp (cao lanh, than đá): khử màu tốt nhưng tạo ra lượng bùn lớn.

 

 

đông máu

Bao gồm kết tủa và tuyển nổi bằng không khí, được sử dụng rộng rãi trong các doanh nghiệp vừa và nhỏ-với chi phí thấp, công suất lớn và khả năng khử màu cao. Các chất keo tụ thông thường: nhôm sunfat, nhôm clorua, sắt sunfat, polyalumin clorua (PAC), polyferric sunfat (PFS), polyacrylamide (PAM).

Hiệu quả đối với thuốc nhuộm kỵ nước (lưu huỳnh, thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm phân tán) nhưng kém đối với thuốc nhuộm ưa nước.

Nhược điểm: nhạy cảm với những thay đổi về chất lượng nước, khả năng loại bỏ COD thấp, bùn--khó tách nước lớn và khó.

 

3. Xử lý bằng hóa chất

 

(1) oxy hóa hóa học

Phá hủy các sắc tố thuốc nhuộm bằng cách sử dụng ozon, thuốc thử Fenton, clo hoặc natri hypoclorit.

Ozon hóa: khử màu tốt, không tạo cặn nhưng giá thành cao, kém đối với thuốc nhuộm không hòa tan, loại bỏ COD thấp.

Quá trình oxy hóa Fenton: ·OH từ H₂O₂/Fe²⁺ phá vỡ chuỗi thuốc nhuộm; kết hợp với đông máu; tăng cường bởi UV/oxalate.

 

Quá trình oxy hóa quang hóa

Bao gồm quá trình quang phân, quá trình oxy hóa nhạy cảm với ánh sáng, quá trình oxy hóa-bắt đầu bằng quang học và quá trình oxy hóa xúc tác quang học (được nghiên cứu rộng rãi nhất).

Chất xúc tác: TiO₂, CdS, Fe₂O₃, WO₃; TiO₂ lý tưởng vì tính ổn định,{0}}không độc hại và chi phí thấp.

Ưu điểm: điều kiện ôn hòa, oxy hóa mạnh, khoáng hóa hoàn toàn; nhược điểm: đầu tư và tiêu thụ năng lượng cao, kém đối với nước thải có nồng độ{0}}cao.

 

Quá trình oxy hóa không khí ướt (WAO)

Oxy hóa chất hữu cơ ở nhiệt độ cao (125–320 độ ) và áp suất cao (0,5–20 MPa).Quá trình oxy hóa nước siêu tới hạn (SCWO): above 374 °C and 22.05 MPa, homogeneous oxidation, >Loại bỏ 99% chất hữu cơ trong 60 giây, nhanh chóng và hiệu quả.

 

(2) Điện phân

Chuyển đổi chất ô nhiễm thành chất vô hại thông qua phản ứng điện cực; giảm chi phí khi phát triển năng lượng.

Điện phân nội bộ sắt-cacbon: hình thành các tế bào điện để tạo ra các khối Fe²⁺/Fe³⁺ và hoạt động [H]/[O], khử màu và cải thiện khả năng phân hủy sinh học.

Quá trình oxy hóa xúc tác điện: tạo ra ·OH, O₃, H₂O₂ để khoáng hóa hoàn toàn các chất hữu cơ, thích hợp cho quá trình xử lý sơ bộ nước thải có nồng độ-cao.

 

4. Xử lý sinh học

 

Chia thànhquá trình kết hợp hiếu khí, kỵ khí và kỵ khí-; xử lý hiếu khí chiếm ưu thế ở Trung Quốc.

Hiếu khí: khả năng loại bỏ COD/BOD₅ cao, khả năng khử màu kém.

Kỵ khí: khả năng khử màu cao, hiệu suất bùn thấp, khả năng thu hồi khí metan.

 

--Xử lý sinh học hiếu khí

1. Quá trình bùn hoạt tính: đầu tư thấp, loại bỏ hữu cơ tốt, khử màu một phần.
2. SBR: dòng chảy-dựa trên thời gian và sự pha trộn hoàn toàn theo không gian, tiềm năng cho các chất hữu cơ chịu lửa.
3. Quy trình màng sinh học: khả năng khử màu cao hơn bùn hoạt tính; bao gồm quá trình oxy hóa tiếp xúc và các bộ lọc sinh học.
4. Quá trình oxy hóa tiếp xúc sinh học: Ưu điểm kết hợp giữa bùn hoạt tính và màng sinh học, lượng bùn thấp, vận hành dễ dàng.
5. MBR: tích hợp bùn hoạt tính và tách màng, giữ lại chất hữu cơ chịu lửa, nước tái sử dụng.

 

--Xử lý sinh học kỵ khí

1. Lọc sinh học kỵ khí: nồng độ vi sinh vật cao, giữ bùn lâu, nhạy cảm với nhiệt độ.
2. UASB: high-efficiency reactor with three-phase separator, >90% COD/loại bỏ màu.
3. ABR: cấu trúc vách ngăn, kỵ khí nhiều giai đoạn, không bị tắc nghẽn, khởi động dễ dàng.
4. Giường tầng sôi kỵ khí: HRT ngắn, tải trọng cao, diện tích nhỏ.
5. Lò phản ứng IC: cấu trúc UASB kép, tải trọng lớn, chống sốc mạnh.
6. Axit thủy phân: dừng lại ở quá trình thủy phân/axit hóa, cải thiện khả năng phân hủy sinh học, loại bỏ COD thấp (40%–50%).

 

--Quá trình kỵ khí-kết hợp hiếu khí

1. Kết hợp ưu điểm của xử lý kỵ khí và hiếu khí; các quá trình điển hình:
2. Tiếp xúc cacbon sinh học kỵ khí-hiếu khí{1}}
3. Đĩa quay sinh học kỵ khí-hiếu khí
4. Thủy phân axit hóa-hiếu khí

 

IV. Công nghệ xử lý sinh học mới cho nước thải in và nhuộm

 

1. Công nghệ tăng cường sinh học

Thêm các chủng phân hủy hiệu quả cao (ví dụ: nấm mốc trắng) để tăng cường loại bỏ chất ô nhiễm. Nấm thối trắng-tạo ra lignin peroxidase và mangan peroxidase để khử màu thuốc nhuộm phổ-rộng.

 

2. Công nghệ vi sinh vật cố định

Cố định vi sinh vật trên vật liệu mang cho hoạt tính cao và ổn định, hiệu quả cao hơn hệ thống treo, ít bùn.

 

3. Khó khăn: Xử lý nước thải khử kiềm

Khử kiềm thủy phân sợi polyester để mô phỏng lụa; nước thải chứa nồng độ cao axit terephthalic, ethylene glycol và oligome.

Đặc điểm: COD₍Cr₎ cao, độ kiềm cao, khả năng phân hủy sinh học kém.

Xử lý: kết tủa axit + oxy hóa xúc tác điện + phân hủy muối-vi khuẩn kháng muối + oxy hóa xúc tác đa-hiệu ứng.

 

4. Quy trình xử lý nước thải in nhuộm điển hình

Lưới điện → Bể điều hòa (sục khí để đồng nhất) → Bể axit hóa tùy tiện/thủy phân (cải thiện khả năng phân hủy sinh học) → Bể oxy hóa tiếp xúc → Bể keo tụ → Bể lắng → Khử trùng → Xả; bùn đặc lại và bị tách nước.

 

5. Xử lý các trường hợp theo loại sản phẩm

 

Nước thải nhuộm bông/dệt kim

Dệt bông: quy trình dài hơn, tải trọng cao hơn; điều hòa (6–8 h), axit hóa thủy phân (4–10 h), oxy hóa tiếp xúc (8–10 h).

Bông dệt kim: không định cỡ, tải trọng hữu cơ thấp hơn, quy trình ngắn hơn.

Nước thải nhuộm lụa

Khử keo tự nhiên: nước thải có thể phân hủy sinh học có nồng độ-cao; được xử lý bằng UASB + hiếu khí + đông máu.

 

 

Nhuộm lụa tự nhiên: tương tự như nhuộm len; xử lý sinh học có hiệu quả.

Tơ nhân tạo polyester: Nước thải khử kiềm cần phải xử lý trước riêng biệt.

 

Nước thải cọ rửa len

Nước thải hữu cơ có nồng độ-cao chứa dầu mỡ len; quy trình: lưới → buồng sạn → điều tiết → tuyển nổi không khí đông tụ → axit hóa thủy phân → lên men kỵ khí → hiếu khí → đông tụ; mỡ len có thể tái chế được.

 

Nước thải nhuộm len

Khả năng phân hủy sinh học tốt (B/C ≈ 0,3–0,4), thuốc nhuộm hòa tan trong nước-; quá trình: lưới → điều hòa → axit hóa thủy phân → oxy hóa tiếp xúc → BAF → đông tụ/oxy hóa quang hóa.

 

Nước thải nhuộm gai dầu

Khử mùi cây gai dầu: nước thải hữu cơ có tính kiềm cao-; được xử lý bằng phương pháp kỵ khí + hiếu khí + đông tụ/oxy hóa quang hóa.

Nhuộm gai dầu: tương tự như nhuộm bông, có thể điều chỉnh thông số.