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簡述染料中間體廢水特點以及處理工藝說明

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一、染料中間體廢水來源我國是目前全世界最大的染料生產國,隨著染料工業的快速發展,環境問題日益突出。染料中間體制造中產生的“三廢”,特別是廢水是我國染料工業成為污染大戶的主要來源。染料中間體廢水是指染料或染料中間體生產過程中排出的工藝廢水。染料中間體的生產包括以下幾個過程:由苯、萘、蒽等基本有機原料經磺化、硝化、還原、鹵化、胺化、氧化、酰化、烷基化等化學反應過程,生成比原來結構復雜,但不具有染料特性的有機化合物,如H酸、土氏酸、J酸等。


二、染料中間體廢水特點一般來說,染料中間體廢水具有如下特點:

1、廢水中污染物種類多。染料及染料中間體廢水含有酸、堿、鹽、鹵素、烴、硝基物、胺類和染料及中間體等物質,有些還含有劇毒的聯苯胺、吡啶、氨、酚、以及重金屬汞、鎘、鉻等。

2、有機物濃度高。其CODCr值一般在4000mg/L以上,對于酸性染料、直接染料以及食用染料,由于原料往往帶有磺酸基團,易溶于水,導致這些有機污染物多以水溶態存在于廢液中。

3、含鹽量高。廢水中含鹽量可以達到幾十到幾百g/L。

4、染料的使用要求,促使它向抗光解、抗氧化、抗生物降解方向發展,使得這些廢水難以用常規的方法治理。

5、染料生產多為間歇操作,工藝較落后,產生的廢水水質波動很大,鄉鎮企業的水質波動更為顯著。


三、染料中間體廢水處理方法染料中間體廢水治理以降低水中的CODCr、色度,回收廢水中的有機物、廢酸和無機鹽為目的。根據不同水質和排放要求,采用不同的處理方法,大致可把它們分為三類:物理處理法、化學處理法及生物處理法。

1、物理處理法

物理處理法包括混凝沉淀法、吸附法、氣浮法、電滲析法、結晶分離法、精餾法、離子交換法、萃取法等。一些比較常用的方法簡述如下:

①混凝沉淀法混凝沉淀法近年來發展較快,是染料廢水凈化的主要方法之一。對于成分復雜的染料廢水,先經均化沉淀,加入適量的酸或堿中和后,再加混凝劑絮凝沉淀。混凝沉淀法主要用于染料廢水的脫色,對萘系染料處理效果較好,對蒽醌染料較差。染料廢水混凝沉淀的處理效果取決于混凝劑、助凝劑的選擇和用量、廢水的pH值、混凝的水力條件等。該方法對色度的去除率約為70%~90%,CODCr的去除率約為50%~80%。

②吸附法吸附法可去除水中的色、臭、重金屬離子和有機物。由于吸附劑對不同類型的吸附能力存在差異,即吸附劑具有選擇性,因此,采用吸附法處理染料廢水,吸附劑的選擇是影響處理效果的一個關鍵因素。最常用的吸附劑是活性炭。

③萃取法萃取法是利用有機物在水中和有機溶劑中溶解度的差異,選擇一種適宜的溶劑,通過與水混合,使有機物從水中迅速轉移到溶劑相中,然后經兩相分離,水相得到處理,而溶劑相含有染料。

④結晶法結晶法是通過控制物理條件,使染料或鹽分從水中結晶分離出來,從而達到去除水中污染物的目的。該方法不必向水中另行投加化學物質。采用冷凍分離法處理J酸生產過程中的酸性廢液,將廢液冷凍至-10~-20℃,使廢液中Na2SO4結晶析出,然后過濾除去。濾液加熱、濃縮后,返回原生產工序使用。

⑤氣浮法氣浮法是廢水經過混凝后,通過加氣使水中污染物上浮。根據廢水性質不同,采用不同的氣浮方法。以疏水性染料、還原、冰染為主的染料廢水,普遍采用壓力溶氣氣浮法;廢水中含親水性物質、鹽類物質、以離子化形態存在的待分離物質或苯環上有取代基團的苯胺類化合物,則其它氣浮凈水技術效果較好,這些氣浮技術包括電解凝聚氣浮、離子氣浮、吸附氣浮等。

2、化學處理法化學處理法主要是利用化學反應改變廢水中有害物質的結構,以達到回收或分解去除的目的。化學處理法常與物理法或生物法聯合使用。

①氧化法氧化法的目的是通過強氧化劑的氧化作用,破壞發色基團或染料分子結構,達到脫色和去除CODCr的目的。常用的氧化方法有藥劑氧化法、電解法、O3氧化法、光氧化法、濕式空氣氧化法等。藥劑氧化法一般可用雙氧水作氧化劑。

②還原法偶氮染料可進行還原處理,但有時所產生的芳香胺是致癌物。對于蒽醌染料來說,還原是可逆的。基于上述原因,還原法在染料廢水處理中應用不多。

③焚燒法焚燒法是在高溫下,利用空氣深度氧化處理極高濃度有機物廢水的最有效手段,是最易實現工業化的方法。CODCr大于1.0×105 mg/L,熱值大于1.0×104 kJ/kg的高濃度廢水,爐內操作溫度為900~1000℃,停留時間3~4 s,空氣剩余系數為1.2~1.4,可使廢水直接燃燒。國內染料廢水處理基本都是以回收無機鹽為目的。目前,國內焚燒處理存在的主要問題是:熱回收率低,不少焚燒裝置因運轉費用高而不能運行。國外先進的焚燒系統都配備廢熱回收和廢氣污染控制裝置,有利于降低能耗和消除二次污染。

3、生物處理方法生物處理方法是污水處理的常規方法,也是染料廢水常用的處理手段之一。常用的生物方法有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法和厭氧生物法等。廢水中含胺、酚類等,用生物法處理有較好的效果;對于酸性和堿性廢水,可先經中和處理后再用生物法處理;對偶氮染料和硫化染料廢水,可先經還原和氧化處理,降低其毒性后,再用生物法處理;亦有采用菌藻共生系統降解偶氮染料的報導,廢水先進入厭氧塘,使偶氮雙鍵斷裂,然后進入好氧塘,降解芳香胺。近年來,由于染料行業發展迅速,為了提高染料的使用性能,染料產品逐漸向抗氧化、抗光解、抗生物降解方向發展,廢水中難生物降解的物質越來越多,給生物處理帶來一定的困難。采用生物法處理染料廢水,最重要的是解決廢水的可生化性問題。目前,一般趨于采用強化生物法與物化法結合的方案。

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