Miért nehéz a nyomtatási és festési szennyvizet kezelni? A kezelési technológiák összefoglalása

Nyomtatási és festési szennyvíz alatt a pamut, gyapjú, kender, selyem, vegyi rost vagy kevert termékek előkezelése, festése, nyomtatása és kikészítése során kibocsátott szennyvíz értendő. A nyomda- és festőipar a textilipar jelentős vízfogyasztó-ágazata, és a víz a teljes nyomtatási és festési folyamat során közegként működik.

 

I. Water Minőség és Quantity Nyomdai és festési szennyvíz jellemzői

 

A bonyolult nyomtatási és festési folyamatok, valamint a vegyszerek széles skálája, mint például színezékek, méretek és segédanyagok használata miatt a nyomdai és festési szennyvizek jellemzőinagy térfogatú, magas szerves szennyezőanyag-tartalommal, mély színnel, magas lúgossággal és nagy vízminőségi ingadozásokkal, így ez egy nehezen kezelhető ipari szennyvízfajta.

 

1. A nyomdai és festési szennyvíz fő szennyezőanyagai és összetétele

A nyomdai és festési szennyvíz színezékeket, enyveket, segédanyagokat, olajokat, savakat és lúgokat, rostszennyeződéseket, homokot és szervetlen sókat tartalmaz. Ezek közül a festékek nitrót, aminovegyületeket és nehézfémeket, például rezet, krómot, cinket és arzént tartalmaznak, amelyek biológiailag erősen mérgezőek és súlyos szennyezést okoznak.

A színezékek a szennyvízben található szennyező anyagok fő forrásai, különböző típusúak és eltérő biológiai lebonthatósággal.

A segédanyagok egy másik fő forrást jelentenek, beleértve a felületaktív anyagokat, fémkomplexképzőket stb., amelyeket nedvesítő- és penetrálószerekre, emulgeáló- és diszpergálószerekre, habzásgátlókra, rögzítőszerekre, gyanta kikészítő szerekre, égésgátló és antisztatikus szerekre stb.

Kis mennyiségű súrolási és kikészítési folyamatból származó olaj is jelen van, alacsony tartalommal és minimális hatással a vízminőségre.

 

2. A nyomdai és festési szennyvíz forrásai és vízminőségi/mennyiségi jellemzői

A nyomtatási és festési szennyvíz a fenti folyamatok kevert árama, amely szennyeződéseket, például nyersanyag szennyeződést, zsírt, hozzáadott enyveket, színezékeket, felületaktív anyagokat, segédanyagokat és savakat/lúgokat tartalmaz. Szennyvíz a nyomtatás és festés minden szakaszában keletkezik:

Előkezelés (súrolás, szaggatás, súrolás, fehérítés, mercerizálás): szennyvíz szagtalanítása, szennyvíz mosása, szennyvíz fehérítése, szennyvíz mercerizálása

Festés: szennyvíz festése

Nyomtatás: nyomdai szennyvíz és szappanos szennyvíz

Befejezés: szennyvíz kikészítése

 

3. Különböző nyomda- és festési termékekből származó szennyvizek vízminőségi jellemzői

A szennyvíz minősége a szálalapanyagoktól, a terméktípusoktól, a gyártási folyamatoktól, a festék-/kiegészítő típusoktól, a feldolgozási módszerektől és az öblítés gyakoriságától függően változik. A szálalapanyagok alapján a textilnyomtatás és -festés pamutfestésre, gyapjúfestésre, selyemfestésre és kenderfestésre oszlik.

 

II. Nyomtatási és festési szennyvíz kibocsátási szabványai

 

A nyomdai és festési szennyvíz kibocsátási szabványa azVízszennyező anyagok kibocsátási szabványa a textilfestő és -kikészítő ipar számára (GB4287-1992).

I. kategória: Káros anyagok, amelyek felhalmozódnak a környezetben vagy szervezetekben, és hosszú távú -hatást gyakorolnak az emberi egészségre (meghatározott maximális kibocsátási koncentrációkkal).

 

 

II. kategória: Káros anyagok, kevésbé hosszú távú hatásokkal ({0}}meghatározott maximális kibocsátási koncentrációkkal).

 

 

III. Kezelési technológiák a szennyvíz nyomtatásához és festéséhez

 

A fő kezelési módszerek közé tartozikfizikai kezelés, vegyi kezelés, fizikai-kémiai kezelés, biológiai kezelés és lúgcsökkentés. A biológiai kezelés az elsődleges módszer, gyakran más előkezelési technológiákkal kombinálva.

 

1. Fizikai kezelés

 

(1) Membránleválasztás

Nagy hatékonyságú{0}}elválasztási technológiaként a membránleválasztás a biológiai membránok szelektív permeabilitását használja a szennyező anyagok szennyvízből történő leválasztására, koncentrálására és visszanyerésére.

Előnyök: nincs vegyszer hozzáadása, nincs másodlagos szennyezés, egyszerű kezelés, alacsony energiafogyasztás, újrahasznosítható sók és színezékek, újrafelhasználható kezelt víz.

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); A merülő szűrés javítja a hatékonyságot és energiát takarít meg.

 

Nagy{0}}energiájú fizikai kezelés

A nagy-energiájú részecskesugarak bombázzák a vizet, és rendkívül reakcióképes ·OH gyököket és H atomokat hoznak létre, amelyek lebontják a szerves anyagokat.

Előnyök: magas szerves eltávolítási arány, kis helyigény, egyszerű kezelés.

Hátrányok: drága berendezések, magas műszaki követelmények, nagy energiafogyasztás, alacsony energiahatékonyság.

Áttörés: 2017 márciusában a Zhejiang állambeli Jinhua városában megépült az első elektronsugaras besugárzási demonstrációs projekt a szennyvíz nyomtatására és festésére.

 

Ultrahangos technológia

Az ultrahang lebontja a tűzálló szerves szennyező anyagokat a fejlett oxidációs, égetési és szuperkritikus vízoxidációs tulajdonságok kombinálásával.

Mechanizmus: Az ultrahangos kavitáció megszakítja a szerves kötéseket és felgyorsítja a pelyhesedést, csökkenti a színt, a KOI-t és az anilint.

Állapot: A legtöbb kutatás laboratóriumi szakaszban marad.

 

2. Fizikai-kémiai kezelés

 

(1) Adszorpció

Alacsony{0}}koncentrációjú nyomtatási és festési szennyvizek fejlett kezelésére alkalmas alacsony befektetéssel és egyszerű kezeléssel. Adszorbensek:aktív szén, makropórusos adszorpciós gyanta, kaolin, kovaföld és szénpor.

Aktív szén: erős adszorpció a vízben{0}}oldható festékekhez, de drága és nehezen regenerálható.

Makropórusos gyanta: jó stabilitás, könnyen regenerálható, hatékony aromás szulfonátok és naftolok esetén.

Alacsony-költségű adszorbensek (kaolin, szénpor): jó színtelenítés, de nagy iszaptermelés.

 

 

Alvadás

Beleértve a csapadékot és a levegős flotációt, széles körben használják kis- és középvállalkozásokban alacsony költségű, nagy kapacitású és nagymértékű elszíntelenítés érdekében. Általános koagulánsok: alumínium-szulfát, alumínium-klorid, vas-szulfát, polialumínium-klorid (PAC), poliferri-szulfát (PFS), poliakrilamid (PAM).

Hidrofób színezékekhez (kén, tartály, diszperziós színezékek) hatásos, de hidrofil festékekhez gyenge.

Hátrányok: érzékeny a vízminőség változásaira, alacsony KOI-eltávolítás, nagy és nehezen{0}}vízteleníthető iszap.

 

3. Vegyi kezelés

 

(1) Kémiai oxidáció

Ózon, Fenton reagens, klór vagy nátrium-hipoklorit segítségével megsemmisíti a festék kromoforokat.

Ózonozás: jó színtelenítés, nem iszap, de magas költség, nem oldódó festékek, alacsony KOI eltávolítás.

Fenton oxidáció: ·OH a H₂O2/Fe²⁺-ből megszakítja a festékláncokat; koagulációval kombinálva; UV/oxaláttal fokozva.

 

Fotokémiai oxidáció

Beleértve a fotolízist, a fényérzékeny oxidációt, a foto{0}}indított oxidációt és a fotokatalitikus oxidációt (a legszélesebb körben tanulmányozott).

Katalizátorok: TiO2, CdS, Fe2O3, WO3; A TiO₂ ideális a stabilitás, a nem{0}}toxicitás és az alacsony költség szempontjából.

Előnyök: enyhe körülmények, erős oxidáció, teljes mineralizáció; Hátrányok: magas beruházási és energiafelhasználás, rossz a magas-koncentrációjú szennyvíz.

 

Nedves levegő oxidáció (WAO)

Oxidálja a szerves anyagokat magas hőmérsékleten (125-320 fok) és nagy nyomáson (0,5-20 MPa).Szuperkritikus vízoxidáció (SCWO): above 374 °C and 22.05 MPa, homogeneous oxidation, >99%-os szerves eltávolítás 60 másodperc alatt, gyors és hatékony.

 

(2) Elektrolízis

A szennyező anyagokat elektród reakciók révén ártalmatlan anyagokká alakítja; az energiafejlesztéssel csökkentett költség.

vas{0}}szén belső elektrolízis: galvanikus cellákat képez Fe²⁺/Fe³⁺ pelyhek és aktív [H]/[O] létrehozásához, színteleníti és javítja a biológiai lebonthatóságot.

Elektrokatalitikus oxidáció: ·OH-t, O₃-t, H2O₂-t termel a szerves anyagok teljes mineralizálására, alkalmas nagy-koncentrációjú szennyvíz előkezelésére.

 

4. Biológiai kezelés

 

Osztvaaerob, anaerob és anaerob{0}}aerob kombinált folyamatok; Kínában az aerob kezelés dominál.

Aerob: magas KOI/BOD₅ eltávolítás, gyenge színtelenítés.

Anaerob: nagy elszíneződés, alacsony iszaphozam, visszanyerhető metán.

 

--Aerob biológiai kezelés

1. Aktivált iszap eljárás: alacsony befektetés, jó szervesanyag eltávolítás, részleges színtelenítés.
2. SBR: idő{0}}alapú dugóáramlás és teljes térbeli keveredés, tűzálló szerves anyagok lehetősége.
3. Biofilm folyamat: nagyobb elszíneződés, mint az eleveniszap; kontaktoxidációs és biológiai szűrőket tartalmaz.
4. Biológiai kontakt oxidáció: egyesíti az eleveniszap és a biofilm előnyeit, alacsony iszap, könnyű kezelhetőség.
5. MBR: integrálja az eleveniszapot és a membránleválasztást, megtartja a tűzálló szerves anyagokat, újrafelhasználható vizet.

 

--Anaerob biológiai kezelés

1. Anaerob Biofilter: magas mikrobiális koncentráció, hosszú iszapvisszatartás, hőmérsékletre érzékeny.
2. UASB: high-efficiency reactor with three-phase separator, >90% KOI/szín eltávolítás.
3. ABR: terelőlemez szerkezet, több-lépcsős anaerob, nincs eltömődés, könnyű indítás.
4. Anaerob fluidágy: rövid HRT, nagy terhelés, kis helyigény.
5. IC reaktor: dupla UASB szerkezet, nagy térfogatú terhelés, erős ütésállóság.
6. Hidrolízis Savanyítás: megáll a hidrolízisnél/savasodásnál, javítja a biológiai lebonthatóságot, alacsony KOI-eltávolítás (40–50%).

 

--Anaerob{0}}Aerob kombinált eljárások

1. Egyesíti az anaerob és aerob kezelés előnyeit; tipikus folyamatok:
2. Anaerob-aerob-biológiai szénkontaktus
3. Anaerob{0}}aerob biológiai forgótárcsa
4. Hidrolízis savanyítás-aerob

 

IV. Új biológiai kezelési technológiák a szennyvíz nyomtatásához és festéséhez

 

1. Bioaugmentációs technológia

Rendkívül hatékony lebontó törzseket (pl. fehér-rothadás gombákat) ad hozzá a szennyezőanyagok eltávolításának fokozása érdekében. A fehér-rothadás gombák lignin-peroxidázt és mangán-peroxidázt termelnek a festék széles spektrumú-elszíntelenítése érdekében.

 

2. Immobilizált mikroorganizmus technológia

Rögzíti a mikrobákat a hordozókon a nagy aktivitás és stabilitás, a felfüggesztett rendszereknél nagyobb hatékonyság és kevesebb iszap érdekében.

 

3. Nehézségi fok: Lúgcsökkentő szennyvíz kezelése

A lúgos redukció hidrolizálja a poliészter szálakat, hogy a selymet szimulálja; a szennyvíz nagy koncentrációban tartalmaz tereftálsavat, etilénglikolt és oligomereket.

Jellemzők: magas KOI₍Cr₎, magas lúgosság, rossz biológiai lebonthatóság.

Kezelés: savas kicsapás + elektrokatalitikus oxidáció + só-toleráns baktériumok lebontása + több-hatású katalitikus oxidáció.

 

4. Tipikus nyomtatási és festési szennyvízkezelési folyamat

Rács → Szabályozó tartály (levegőztetés a homogenizáláshoz) → Fakultatív/hidrolízis savanyító tartály (javítja a biológiai lebonthatóságot) → Kontakt oxidációs tartály → Pelyhesítő tartály → Ülepítő tartály → Fertőtlenítés → Kiürítés; az iszapot besűrítik és víztelenítik.

 

5. Az esetek feldolgozása terméktípus szerint

 

Pamut szőtt/kötött festési szennyvíz

Pamut szőtt: hosszabb folyamat, nagyobb terhelés; szabályozás (6–8 óra), hidrolízis savanyítás (4–10 óra), kontakt oxidáció (8–10 óra).

Kötött pamut: nincs méretezés, alacsonyabb szerves terhelés, rövidebb folyamat.

Selyemfestési szennyvíz

Természetes selyem gyantamentesítés: nagy-koncentrációjú biológiailag lebomló szennyvíz; kezelt UASB + aerob + koaguláció.

 

 

Természetes selyemfestés: hasonló a gyapjúfestéshez; a biológiai kezelés hatékony.

Poliészter szimulált selyem: lúgcsökkentő szennyvíz külön előkezelést igényel.

 

Gyapjú súroló szennyvíz

Magas-koncentrációjú szerves szennyvíz gyapjúzsírral; folyamat: rács → szemcsekamra → szabályozás → koagulációs levegő flotáció → hidrolízis savanyítás → anaerob fermentáció → aerob → koaguláció; a gyapjúzsír újrahasznosítható.

 

Gyapjú textilfestés szennyvíz

Jó biológiai lebonthatóság (B/C ≈ 0,3–0,4), vízben -oldható színezékek; folyamat: rács → szabályozás → hidrolízis savanyítás → kontakt oxidáció → BAF → koaguláció/fotokémiai oxidáció.

 

Kenderfestési szennyvíz

Kender gyantamentesítés: nagy-koncentrációjú lúgos szerves szennyvíz; anaerob + aerob + koagulációval/fotokémiai oxidációval kezelve.

Kenderfestés: pamutfestéshez hasonló, állítható paraméterekkel.