【集萃網觀察】印染行業是工業廢水排放大戶。據資料不完全統計, 全國印染廢水每天排放量為3×10 6～4×10 6m3。且具有水量大、有機污染物含量高、色度深、堿性大、水質變化大等特點, 屬難處理的工業廢水。近年來由于PVA 漿料、人造絲堿解物、新型助劑等難生化降解有機物大量進入印染廢水, 使得生產過程中排放的廢水中污染物變得越來越復雜, 處理的難度也在不斷增大。
印染廢水在處理工藝技術上難點主要是兩個方面: 一是COD 濃度難以降解, 二是高色度廢水難以脫色。目前國內比較常用的印染廢水處理工藝, 主要分為兩大類: 物化法: 加入絮凝劑進行沉淀或氣浮, 去除廢水中的污染物。由于加藥費用高、去除污染物不徹底、污泥量大并難以進一步處理, 會產生一定的二次污染, 一般不單獨使用; 生化法: 利用微生物的作用, 使污水中有機物降解、吸附而去除。由于近年來, 大量難生化降解有機物進入印染廢水, 傳統的生物處理工藝已受到嚴重挑戰。根據《紡織染整工業水污染物排放標準》( GB4287- 1992) , 除Ⅲ類廢水排放指標變化不大外, 國家增加了I 類和Ⅱ類印染廢水BOD、COD、色度、懸浮物、氨氮、苯胺類、二氧化氯等指標的排放限定。印染廢水達標排放是印染行業急需解決的問題。因此開發經濟有效的印染廢水處理技術成為當今環保行業關注的課題。
1 酶催化技術
由于傳統的生物方法對印染廢水中污染物的去除往往不夠理想, 面對日益嚴峻的全球化環境污染問題, 探求高效、低耗、投資省的印染廢水處理新技術已日顯重要。國內外許多學者致力于將環境工程技術與生物技術結合發展, 產生了生物強化技術, 所以以環境生物技術為新技術體系解決環境污染成為當今乃至未來發展的方向。酶與酶技術的開發與應用是環境生物技術中重要的部分, 為環境污染治理提供了新的技術手段。
1.1 酶催化技術的研究與發展現狀
生物酶是一種對環境友好的生物催化劑,具有較大優越性。如反應速度快、處理條件( 如溫度、pH 值等) 較溫和、操作安全易控制和可取代強堿等化學品。生物酶僅對特定的底物起作用, 對基質損傷小, 處理產生的廢水可生物降解, 降低水及能源的消耗。
酶作為生物催化劑是生物技術產業化的重要一環, 它廣泛應用于輕工、化工、醫藥衛生、食品、環保等行業, 酶制劑生產已成為21 世紀的新興產業之一, 即利用酶的催化特性對對象進行有用物質的生產或有害廢物的分解。幾年來,環保用酶制劑與酶技術已經開始引起學術界的關注。我國從20 世紀60 年代開始注意酶工程研究和酶制劑的開發,與國外在這方面的研究相比, 國內環保用酶的研究工作剛剛起步, 在實現工業化、商品化應用方面基本處于空白。國內酶制劑工業的現狀是投入少、缺乏核心技術、產品結構不合理、品種單一, 重復建設現象嚴重, 酶制劑應用領域僅局限于淀粉加工、洗滌劑工業等, 影響了酶制劑行業的發展及應用領域的開拓。環保用酶受此影響, 處理成本高, 使用推廣慢。
1.2 環保用酶催化技術應用歷史
采用酶制劑進行廢水處理已經有相當長的研究歷史,近幾年得到較快的應用。酶與酶技術的應用對解決生活污水、工業廢水、垃圾滲濾液的無害化處理帶來嶄新的突破, 對環保領域帶來新的技術革命具有積極的意義。第一,在產品加工過程中用酶來替代化學品( 生物過程代替化學過程反應溫和) 可以降低生產活動中的污染水平, 有利于實現工藝過程生態化或無廢生產, 真正實現清潔生產; 第二, 酶作為生物催化劑, 只對產品內容起作用, 使產品在過程中產生的污染大大減少, 利于環境保護; 第三, 酶的反應條件溫和, 專一性強, 催化效率高等自身的特點, 決定了對污染物處理和環境監測具有高效、快速、可靠的優點。因此, 酶工程技術在環境治理領域具有廣闊的前景。隨著高效酶制劑的大量生產、酶固定化技術、酶反應器等技術研究的不斷成熟, 環保用酶與酶技術在廢水處理工程實踐方面得到了長足的發展。早在20 世紀80 年代, 固定化酶已被用于水和空氣的凈化。國外利用固定化酶處理工業廢水的研究與應用已經相當成熟, 將能處理廢水的酶制成固定化酶, 根據所處理物質的不同, 選用不同的固定化酶。也可以裝成多酶酶柱, 以彌補單一酶的局限性。如果某些酶不能并存, 就各自單獨裝柱。
1.3 生物酶催化技術去除污染物的機理
將生物酶催化技術應用于污染物的去除,是采用不同于普通微生物菌的系列生物酶、菌結合技術, 通過酶打開污染物質中更復雜的化學鏈, 將其迅速降解為小分子, 從高分子有機物降解為低分子有機物或CO2、H2O 等無機物, 降低COD 值, 從而達到去除污染物的目的, 大大降低污水處理費用。
生物酶處理有機物的機理是先通過酶反應形成游離基, 然后游離基發生化學聚合反應生成高分子化合物沉淀。與其他微生物處理相比, 酶處理法具有催化效能高、反應條件溫和、對廢水質量及設備情況要求較低, 反應速度快,對溫度、濃度和有毒物質適應范圍廣, 可以重復使用等優點。
2 酶催化技術在印染廢水處理中的應用
針對目前印染廢水的處理現狀, 福州晨翔環保工程有限公司應用生化工程技術與環境科學技術相結合, 通過應用系統方法, 對高效酶類的選用與開發、酶固定化載體的選擇、酶生物反應器的研究與制造, 以成本低、速度快、效率高、安全簡便的操作解決環境污染中的廢水處理問題。開發出新一代的環保用酶制劑和酶生物反應器系列產品, 并且使該技術得到應用。即應用生物酶催化技術處理高難度印染廢水, 取得了一定的效果。印染廢水中主要難降解物質是表面活性劑以及活性染料、陽離子染料等, 采用針對性生物酶和微生物可直接分解上述污染物。在印染廢水處理工藝中, 投加專性生物酶, 通過特殊生物酶的催化作用, 增加廢水的可生化性,出水可達到相應標準, 并且在運行過程中, 降低運行成本和工作強度, 減少對環境的污染。
2.1 酶催化技術應用實例
福建長樂華生織染有限公司目前主要從事化纖染織生產, 隨著生產的發展、規模的擴大, 日排放印染廢水2000m3, 為了保護環境, 長樂市環保部門加大力度督促現有印染廠的污染治理。同時隨著環保意識的提高, 生產企業決定在廠內建設廢水處理設施, 處理能力為2000m3/d。
廢水的主要污染成分為: 活性染料、分散性染料、酸性染料、漿料、助劑等。因此確定設計進水水質( 見表1) 。
參照《污水綜合排放標準》GB8978- 1996及《紡織染整工業水污染物排放標準》GB4287-1992 中的一級排放標準, 確定處理后的水質目標如下( 見表2) 。
由于印染廢水中COD 濃度高, BOD/COD=0.2 左右, 可生化性差, 同時廢水中含有苯系、萘系、蒽醌系以及苯胺、硝基苯、酚類污染物以及各種助劑污染物, 增加了廢水的處理難度, 采用傳統處理工藝不僅處理流程復雜, 處理時間長,投資及運行費用增加, 而且難以去除污染物。針對以上問題, 本公司決定采用生物酶催化技術處理印染廢水, 特定的生物酶可以高效迅速降解COD, 提高廢水的可生化性, 同時可大大降解染料中的苯系、萘系、蒽醌系以及苯胺、硝基苯、酚類污染物及廢水中的各種助劑污染物, 將其轉化為小分子易生物降解的污染物, 為后續生化處理創造有利條件, 不僅工藝流程簡捷、工程造價低、運行經濟、便于管理, 而且可以達標排放。即采用物化法+酶催化+厭氧+好氧的處理系統, 廢水處理效果好。
生物酶催化處理設施經過半個月的運行,可以看出, 生物酶催化技術應用于難降解印染廢水處理中, 可以迅速高效去除污染物, 酶催化進水中COD=1200 ~1250mg/L、BOD=400mg/L、SS=150~170mg/L, 運行穩定后酶催化出水中COD=340mg/L、SS=66mg/L, 其中BOD/COD =0.58, COD 去除率可以達到72%以上, 大大提高廢水的可生化性, 整個處理系統最終出水中COD=68mg/L, 大大優于排放標準, 同時特定的生物酶可將印染廢水中苯系、萘系、蒽醌系以及苯胺、硝基苯、酚類污染物及廢水中的各種助劑污染物, 降解為小分子的有機物, 很好的解決了印染廢水中難降解有機物的降解問題, 為后續生化處理創造有利條件, 不僅可以減小構筑物的結構, 同時可降低投資和運行成本。
2.2 酶催化技術優點
應用酶催化技術處理印染廢水, 可以高效迅速的降解廢水中的污染物濃度, 包括COD、BOD、染料中的苯系、萘系、蒽醌系以及苯胺、硝基苯、酚類污染物以及廢水中的各種助劑污染物, 并可提高廢水的可生化性, 為后續處理創造條件。
2.2.1 污水處理效率高, 出水水質好。與傳統方法比較, 酶促污水處理效率高出幾十倍。BOD5 的容積負荷為BOD525kg/m3·d, 氨氮負荷為1.5kg/m3·d, 一級處理COD去除率達90%以上, 氨氮去除率達98%以上, SS 去除率達90%以上。出水水質可達到相關標準。
2.2.2 有效處理高濃度難降解廢水,尤其是高濃度難降解印染廢水。
2.2.3 技術適應性強。生物酶可在常溫常壓、溫和的反應條件下進行高效的催化反應, 污染物中難降解物質在酶的催化下能得以處理, 降解速度快, 反應時間短,并且生物酶穩定性較高, 有利于底物、產物的分離, 可以在較長時間內連續裝柱反應,其反應過程可以嚴格控制, 可實現連續化、自動化的廢水處理, 提高了酶的利用效率, 降低處理成本, 大大提高處理效果; 應用酶法處理廢水,較之細菌法處理, 生物催化直接, 不產生因菌團生化過程產生的臭味和生物渣體, 與目前的印染廢水處理工藝相比, 本工藝反應速度快、高效、直接。
2.2.4 生物酶反應器需氧量小, 不需要攪拌, 可在常溫下進行, 在創造高效的同時實現了低能耗, 是一種節能型的廢水處理設備; 其副產物少, 載體只要簡單的正壓與負壓反沖洗即可清除附著物; 反應器的容積負荷可以根據進水水量與水質進行任意調節和控制, 大大提高效率, 降低工程投資成本; 多級生物酶反應器可根據廢水處理量, 設并聯或者串聯, 連接用管閥自動開啟或閉合。
2.2.5 酶生物反應器較之傳統的生物濾池等菌群處理方法, 基本無污泥產生, 運行方便,操作簡單, 大大降低運行成本。在酶的參與下,提供同化作用和異化作用, 得到最終的產物CO2 和H2O, 較之固定化細胞作用更直接, 減少菌群處理過程需要碳源與營養才能進行轉化的過程, 可在20℃～50℃條件下運行。載體結構設計科學, 使得好氧、兼氧、厭氧菌種能共存于一體, 許多難以用好氧微生物直接處理的難降解有機物可先經厭氧水解成小分子化合物, 再經好氧代謝成無機物。
2.2.6 運行中無不良氣味, 不產生池蠅。
2.2.7 建設投資和運營成本顯著下降。項目建設投資少, 運行成本低。占地面積僅為傳統方法的2/5~2/10, 池容量僅為普通曝氣池20%左右。項目建設投資為傳統方法的65%左右,運行成本為傳統方法的50%。
結語
印染廢水是一種水量大、色度高、組份復雜的廢水, 水質變動范圍大。隨著人們對環境質量要求越來越高, 印染廢水排放標準也越來越嚴, 對于高、中難度處理的印染廢水, 現有的生化或物化處理都難以達到排放要求, 尤其對于染料中的苯系、萘系、蒽醌系以及苯胺、硝基苯、酚類污染物, 現有處理方法無法去除。我公司結合多年治理印染廢水的工程經驗, 提出并總結了應用生物酶催化技術處理印染廢水的工藝。此工藝可以高效迅速的去除印染廢水中高濃度的COD 和BOD, 大大提高廢水的可生化性, 同時對于染料中的苯系、萘系、蒽醌系以及苯胺、硝基苯、酚類污染物, 有一定的降解作用, 使之從復雜的大分子有機物狀態降解為小分子有機物, 為后續處理創造有利條件, 并縮短了處理時間, 減少了建設投資及處理費用, 具有廣闊的市場前景, 必將產生具大的經濟效益和社會效益。
來源:印染在線 作者：孫祥章，齊愛玖，宋守清該文章暫時沒有評論！
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