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油墨印刷污水處理工藝

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在水性油墨生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中,由于設(shè)備的清洗,會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的廢水。水性油墨色彩的千變?nèi)f化造成其廢水的化學(xué)成分相當(dāng)復(fù)雜,具有高COD、高色度、難生物降解的特點(diǎn),一旦進(jìn)入水體,對(duì)水環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重的污染。廢水的處理工藝與水性油墨的種類(lèi)和特性有著非常密切的關(guān)系。目前對(duì)水性油墨廢水處理的研究和應(yīng)用主要集中在化學(xué)混凝、電解、混凝氣浮、混凝氣浮-微電解、化學(xué)氧化-混凝等預(yù)處理手段結(jié)合生化工藝。

1 電解法

在一些預(yù)處理手段中,電解法顯示出較好的性能,國(guó)內(nèi)的研究應(yīng)用已有一定基礎(chǔ)電解法的優(yōu)點(diǎn)在于:1過(guò)程中產(chǎn)生的•OH無(wú)選擇地直接與廢水中的有機(jī)污染物反應(yīng),將其降解為二氧化碳、水和簡(jiǎn)單有機(jī)物,沒(méi)有或很少產(chǎn)生二次污染;(2電解過(guò)程伴隨著產(chǎn)生氣浮的功能;(3能量效率高,電化學(xué)過(guò)程一般在常溫常壓下就可進(jìn)行;(4既可以作為單獨(dú)處理,又可以與其他處理相結(jié)合,如作為前處理,可以提高廢水的生物降解性,經(jīng)預(yù)處理后的廢水可生化性大幅提高;(5電解設(shè)備及其操作一般比較簡(jiǎn)易。

電解法除污機(jī)理

電解法作為一種對(duì)各種污水處理適應(yīng)性強(qiáng)、高效、時(shí)間短、無(wú)二次污染處理方法,它是利用鐵板作為陽(yáng)極,鋁板作為陰極,在強(qiáng)電流的作用下對(duì)污水進(jìn)行電化學(xué)處理,其主要化學(xué)反應(yīng)式為:

陽(yáng)極:Fe----Fe2++2e

陰極:2H++2e----H2

作為陽(yáng)極的鐵板在電解過(guò)程中慢慢溶解,以的形式進(jìn)入廢水中,并水解生成Fe(OH)2,這些Fe(OH)2有高的凝聚作用,在陰極產(chǎn)生新生態(tài)的氫,其還原能力很強(qiáng),與廢水中的污染物起還原反應(yīng),同時(shí)大分子污染物被分解成小分子物質(zhì)。電解過(guò)程包含有氧化作用、還原作用、凝聚作用、氣浮作用。

1)氧化作用。電解過(guò)程中的氧化作用可以分為直接氧化(即污染物直接在陽(yáng)極失去電子而發(fā)生氧化)和間接氧化。間接氧化是指利用溶液中的電極電勢(shì)較低的陰離子(如OH-、Cl-)。在陽(yáng)極失去電子生成新的較強(qiáng)的氧化劑的活性物質(zhì)[O]、Cl2等,而這些活性物質(zhì)使污染物失去電子,起氧化分解作用,以降低原液中的BOD5、COD、NH3-N等。

2)還原作用。電解過(guò)程中的還原作用亦可分作兩類(lèi)。一類(lèi)是直接還原,即污染物直接在陰極上得到電子而發(fā)生還原作用;另一類(lèi)是問(wèn)接還原,污染物中的陽(yáng)離于首先在陰極得到電子,使得電解質(zhì)中高價(jià)或低價(jià)金屬陽(yáng)離于在陰極上得到電子直接被還原為低價(jià)陽(yáng)離子或金屬沉淀。

3)凝聚作用。可溶性陽(yáng)極例如鐵、鋁等陽(yáng)極,通以直流電,陽(yáng)極失去電子后,形成金屬陽(yáng)離子Fe2+、Al3+,與溶液中的OH-生成金屬氫氧化物膠體絮凝劑,其吸附能力*,可將污染物質(zhì)吸附形成絮凝體。

4)氣浮作用。對(duì)廢水進(jìn)行電解的過(guò)程中,當(dāng)電壓達(dá)到水的分解電壓時(shí),在陰極和陽(yáng)極上分別析出氫氣和氧氣,另一方面電解過(guò)程產(chǎn)生的OH-與有機(jī)物反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳。這些氣體的氣泡尺寸很小,分散度高,可作為載體粘附水中的懸浮固體而上浮,這樣很容易將污染物質(zhì)去除。電氣浮既可以去除廢水中的疏水性污染物,也可以去除親水性污染物。

2 UASB工藝

升流式厭氧污泥床UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed,注:以下簡(jiǎn)稱(chēng)UASB)工藝由于具有厭氧過(guò)濾及厭氧活性污泥法的雙重特點(diǎn),作為能夠?qū)⑽鬯械奈廴疚镛D(zhuǎn)化成再生清潔能源——沼氣的一項(xiàng)技術(shù)。1971年荷蘭瓦格寧根(Wageningen)農(nóng)業(yè)大學(xué)拉丁格(Lettinga)教授通過(guò)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),利用重力場(chǎng)對(duì)不同密度物質(zhì)作用的差異,發(fā)明了三相分離器。使活性污泥停留時(shí)間與廢水停留時(shí)間分離,形成了上流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器的雛型。1974年荷蘭CSM公司在其6m3反應(yīng)器處理甜菜制糖廢水時(shí),發(fā)現(xiàn)了活性污泥自身固定化機(jī)制形成的生物聚體結(jié)構(gòu),即顆粒污泥(granular sludge)。顆粒污泥的出現(xiàn),不僅促進(jìn)了以UASB為代表的第二代厭氧反應(yīng)器的應(yīng)用和發(fā)展,而且還為第三代厭氧反應(yīng)器的誕生奠定了基礎(chǔ)。

UASB工藝對(duì)于不同含固量污水的適應(yīng)性也強(qiáng),且其結(jié)構(gòu)、運(yùn)行操作維護(hù)管理相對(duì)簡(jiǎn)單,造價(jià)也相對(duì)較低,技術(shù)已經(jīng)成熟,正日益受到污水處理業(yè)界的重視,得到廣泛的歡迎和應(yīng)用。

3 氣浮法

度分散的微小氣袍作為載體粘附于廢水中的懸浮污染物,使其浮力大于重力和阻力,從而使污染物上浮至水面,形成泡沫,然后用刮渣設(shè)備自水面刮除泡沫,實(shí)現(xiàn)固液或液液分離的過(guò)程稱(chēng)為氣浮。

氣浮除油原理主要是利用油水間表面張力大于油氣間表面張力,油疏水而氣相對(duì)親水的特點(diǎn),將空氣通人污水中,同時(shí)加人浮選劑使油粒粘附在氣泡上,氣泡吸附油及懸浮物上浮到水面從而達(dá)到分離的目的,氣浮法主要去除的是殘余浮油和不含表面活性劑的分散油。缺點(diǎn)是設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)部件多,含油污水含鹽量高,腐蝕性強(qiáng),因此流程運(yùn)行的穩(wěn)定性較差。

4 混凝法

混凝法是向污水中投加一定量的藥劑,經(jīng)過(guò)脫穩(wěn)、架橋等反應(yīng)過(guò)程,使水中的污染物凝聚并沉降。水中呈膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)通常帶有負(fù)電荷,膠體顆粒之間互相排斥形成穩(wěn)定的混合液,若水中帶有相反電荷的電介質(zhì)(即混凝劑)可使污水中的膠體顆粒改變?yōu)槌孰娭行?,并在分子引力作用下凝聚成大顆粒下沉。

這種方法用于處理含油廢水、染色廢水、洗毛廢水等,該法可以獨(dú)立使用,也可以和其他方法配合使用,一般作為預(yù)處理、中間處理和深度處理等。常用的混凝劑則有硫酸鋁、堿式氯化鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵等。

5 生物接觸氧化法

生物接觸氧化法是生物膜法的主要設(shè)施之一,生物膜法是一大類(lèi)生物處理法的統(tǒng)稱(chēng),其主要利用附著生長(zhǎng)于某些固體物表面的微生物(即生物膜)進(jìn)行有機(jī)污水處理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動(dòng)物以及藻類(lèi)等組成的生態(tài)系統(tǒng),其附著的固體介質(zhì)稱(chēng)為濾料或載體。生物膜自濾料向外可分為慶氣層、好氣層、附著水層、運(yùn)動(dòng)水層。其原理是,生物膜首先吸附附著水層有機(jī)物,由好氣層的好氣菌將其分解,再進(jìn)入?yún)挌鈱舆M(jìn)行厭氣分解,流動(dòng)水層則將老化的生物膜沖掉以生長(zhǎng)新的生物膜,如此往復(fù)以達(dá)到凈化污水的目的。老化的生物膜不斷脫落下來(lái),隨水流入二次沉淀被沉淀去除。

生物接觸氧化法的處理構(gòu)筑物是浸沒(méi)曝氣式生物濾池,也稱(chēng)生物接觸氧化池。

生物接觸氧化池內(nèi)設(shè)置填料,填料淹沒(méi)在廢水中,填料上長(zhǎng)滿(mǎn)生物膜,廢水與生物膜接觸過(guò)程中,水中的有機(jī)物被微生物吸附、氧化分解和轉(zhuǎn)化為新的生物膜。從填料上脫落的生物膜,隨水流到二沉池后被去除,廢水得到凈化。在接觸氧化池中,微生物所需要的氧氣來(lái)自水中,而廢水則自鼓人的空氣不斷補(bǔ)充失去的溶解氧??諝馐峭ㄟ^(guò)設(shè)在池底的穿孔布?xì)夤苓M(jìn)入水流,當(dāng)氣泡上升時(shí)向廢水供應(yīng)氧氣,有時(shí)并借以回流池水。

生物接觸氧化法的特點(diǎn):

(1)由于填料的比表面積大,池內(nèi)的充氧條件良好。生物接觸氧化池內(nèi)單位容積的生物固體量高于活性污泥法曝氣池及生物濾池,因此,生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷;

(2)生物接觸氧化法不需要污泥回流,也就不存在污泥膨脹問(wèn)題,運(yùn)行管理簡(jiǎn)便

(3)由于生物固體量多,水流又屬*混合型,因此生物接觸氧化池對(duì)水質(zhì)水量的驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力

(4)生物接觸氧化池有機(jī)容積負(fù)荷較高時(shí),其F/M保持在較低水平,污泥產(chǎn)量較少。

6 膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器( Membrance Bioreactor Reactor,簡(jiǎn)稱(chēng)MBR)是膜分離與生物處理技術(shù)組合而成的廢水生物處理新工藝, 與傳統(tǒng)的生化處理技術(shù)相比,MBR具有以下主要特點(diǎn):處理效率高、出水水質(zhì)好設(shè)備緊湊、占地面積小;易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。80年代以來(lái),該技術(shù)愈來(lái)愈受到重視,成為水處理技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。目前,膜生物反應(yīng)器已應(yīng)用于美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本和埃及等十多個(gè)國(guó)家,處理規(guī)模在6~13000 m3/d。

近兩年來(lái),膜生物反應(yīng)器在我國(guó)國(guó)內(nèi)已進(jìn)入了實(shí)用化階段。 MBR系統(tǒng)的處理對(duì)象從生活污水?dāng)U展到高濃度有機(jī)廢水和難降解工業(yè)廢水,如制藥廢水、化工廢水、食品廢水、屠宰廢水、豆制品廢水、糞便污水、黃泔污水等。從目前的趨勢(shì)看,中水回用將是MBR在我國(guó)推廣應(yīng)用的主要方向。表1列舉了MBR在我國(guó)的應(yīng)用實(shí)例及處理效果。這些應(yīng)用實(shí)例表明:MBR對(duì)生活污水、高濃度有機(jī)廢水與難降解工業(yè)廢水的處理效果良好。

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