活性炭吸附組合工藝處理印染廢水的研究進展

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印染行業歷史悠久，自新石器時代開始，人們就掌握了印染最初的印染技術，而隨著時代的發展，印染業也逐漸成為了國家經濟發展的支柱行業，與之相關印染廢水的處理問題也成為了解決難題。印染廢水是指在印染過程中由于染料未完全吸附染物及輔助染色投加的化學藥劑剩余集合排出的廢水。因此印染廢水成分復雜，難以處理。據不完全統計，我國印染廢水的日排放量達到了3×106～4×106m3，約占整個工業廢水排放的35%，是國外印染廢水排放量的3～4倍，污染物含量的2～3倍，因此印染廢水成為了目前治理環境污染的重要任務。
活性炭在處理印染廢水中的脫色能力；利用活性炭吸附作用處理成分復雜的染料生產廢水，具有良好的效果。
(1)厭氧預處理的出水經混凝沉淀后，COD去除率為83%左右，脫色率達到99.3%，為后續的吸附創造了良好的條件。
(2)活性炭具有良好的吸附性能，本工藝的最佳吸附條件：pH=4，粉末活性炭用量為20g/L，吸附過程中需要攪拌，吸附時間為40min，吸附后出水的CODCr為150mg/L以下，達到了國家排放標準。
(3)用堿法洗脫和Fenton試劑氧化這兩種再生方法均可較好地恢復活性炭的吸附性能。對再生后的活性炭進行吸附，CODCr去除率仍可達77%以上，脫色率可達97%以上。
活性炭吸附與其它水處理技術組合工藝的應用及發展
1高錳酸鉀－活性炭組合工藝
我國的一些水廠，在微污染水源處理中采用高錳酸鉀－活性炭聯用組合工藝，對降解有機物，提高去除嗅、色能力，效果顯著。同時這種組合工藝，對濁度降低，礬耗的節約也較顯著。
2　生物活性炭法
生物活性炭法是在活性炭吸附技術的基礎上發展起來的一種水處理技術。生物活性炭法是將活性炭作為生物膜載體，利用活性炭的吸附作用和生物膜的降解作用，去除水中的污染物的一種新方法。
3　粉末活性炭－活性污泥工藝(PACT)
該法即將粉末活性炭投加到活性污泥曝氣池中，形成生物活性炭，利用吸附、降解協同作用去除有機污染物。由于生物活性炭固有的機理，可以去除活性污泥法難以去除的有機物，提高活性污泥的去除效率。另一方面，活性污泥具有穩定、良好的壓密性，從而克服了污泥膨脹。因其在經濟和處理效率方面的優勢，已廣泛地應用于工業廢水處理中。
加之染料生產具有品種多、批量少、更新快的特點，致使染料廢水難找到行之有效的處理方法，染料廢水的處理方法很多，下面分別對其作簡要介紹。
1.1膜分離法
膜分離法是利用特殊的薄膜對液體中的某些成分進行選擇性透過的方法的統稱，常用的膜分離方法有滲析、電滲析、超濾和反滲透。膜技術處理染料廢水可將廢水分離為濃縮液和透過液。其中濃縮液可用于染料回收，透過液也可回用，用于染料的生產。這樣做既可以實現廢水的有效處理也使得染料不隨排水流失，又不會造成水質污染。但膜分離技術由于濃差極化、膜污染及膜的價格較貴，更換頻率較快，使處理成本較高，從而嚴重阻礙了膜分離技術的更大規模的工業應用；
1.2萃取法
萃取實質是采用與水不互溶但能很好溶解污染物的萃取劑，使其與廢水充分混合觸后，利用污染物在水和溶劑中不同的分配比分離和提取污染物，從而凈化廢水。常用的萃取法有溶液萃取、電泳萃取、液膜法等。但是萃取法在實際應用中存在萃取劑消耗量大，而且萃取物分離比較困難，噸水處理成本高，無法大水量連續處理等缺點；
1.3輻射法
微波輻射是輻射法中常用的處理染料廢水的方法。微波輻射用于消除有機污染物是80 年代后興起的一項新技術，微波位于電磁波譜的紅外輻射和無線電波之間，微波僅對液體中的極性分子起作用，能使極性分子產生高速的旋轉碰撞產生熱效應，改變體系的熱力學函數，降低反應的活化能和分子的化學活性。此外，微波還有非熱效應的特性，即在微波場中，劇烈的極性分子振蕩，能使化學鍵斷裂，使污染物降解。但該技術存在的主要難題是用于產生高能粒子的裝置昂貴、技術要求高，而且該法的能耗大、能量利用率較低；此外為避免輻射對人體的危害，還需要特殊的保護措施，因此該法要投入運行，還需進行大量的研究探索工作。
1.4 氧化法
氧化法也是含染料廢水處理常用的方法，目前主要有：高溫深度氧化法、化學氧化法和光催化氧化法。其中光催化氧化技術在染料廢水處理領域的應用具有良好的市場前景和經濟效益。
1.5 混凝法
混凝法是廢水處理的常用方法，主要有混凝沉淀法、混凝氣浮法。但該法運行費用較高，泥渣量多且脫水困難，對親水性染料以及對水體中其他可溶性N、P 化合物去除率差，需開發新型高效混凝劑。
1.6 生物法
一般地說，物理、化學處理方法只是將將污染物濃縮、轉移，對環境的潛在的影響不容忽視，而生物法是利用污染物為微生物的營養源，是實現污染物減量化、無害化的理想手段。
生物法在染料廢水中的應用廣泛，生物法具有處理效果好、運行費用低等優點。但由于技術方面的原因，該法運行不穩定，適用性不廣，受外界因素的影響較大，在實際應用中受到了一定程度的限制。
1.7 吸附法
吸附法以其能夠選擇性地富集某些化合物的特性在廢水處理領域有著特殊的地位。吸附是指固體表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能，當某些物質碰撞固體表面時，受到這些不平衡力的吸引而停留在固體表面上。吸附的結果是吸附質在吸附劑上濃集，吸附的表面能降低。吸附技術就是利用多孔性固體吸附廢水中某種或幾種污染物，以回收或去除某些污染物，從而也是使廢水得到凈化的方法吸附法中常用的吸附劑有活性炭、樹脂、礦物、廢棄物等。染料廢水的吸附脫色有兩種機理：吸附和離子交換，吸附效率受很多理化因素的影響，如染料—吸附劑的相互作用、吸附劑的比表面積、吸附劑的顆粒尺寸、溫度、pH值和吸附時間等。
（1）活性炭吸附法
活性炭價格較高，使它的應用受到限制，使用后的活性炭需要再生，再生的方法有高溫和解吸液處理兩種，再生會導致活性炭 10~15%的損失。
（2）礦物、廢棄物吸附法
自然界中的很多物質具有多孔結構，有良好的吸附性能，可用來處理染料廢水。天然礦物主要包括各種黏土，礦石，煤炭等，一般儲量都比較豐富，我國礦渣，爐渣，煤渣，粉煤灰等廢物量也很多，成本更為低廉，因此這些無機吸附劑的應用前景比較廣闊。
（3）吸附劑吸附法
20 世紀后期,隨著結構改良的離子交換樹脂、吸附樹脂和復合功能樹脂的成功研制，樹脂吸附法被廣泛應用于化工廢水的治理與資源化。
印染廢水變化無常，成分復雜，在工業廢水中屬于難治理一類，需要根據印染廢水的組成及物化性質，綜合考慮各種處理技術的優缺點，選擇合適的組合工藝進行處理。但由于印染染料之間的差異和印染廢水本身的復雜性，活性炭工藝技術尚未成熟。日后的主要研究方向分為兩種，一是研究新型活性炭，降低成本及提高去除率。二是研究活性炭和其他工藝的新型組合工藝。通過組合工藝，不斷彌補自身不足，提高去除率，將對環境的影響降到最低。