紡織廢水

因?yàn)镕e 在溶液中的存在形式受制于溶液的pH值，所以Fenton試劑只在酸性條件下發(fā)生作用，在中性和堿性環(huán)境中，F(xiàn)e不能催化H202產(chǎn)生·OH。研究者普遍認(rèn)為，當(dāng)pH值在2~4范圍內(nèi)時(shí)，氧化廢水處理效果較好，最佳效果出現(xiàn)在pH=3時(shí)。Lin和Peng [10]在采用Fenton試劑處理紡織廢水時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH值增加并超過(guò)3時(shí)，廢水中的COD迅速升高，從而得到最優(yōu)點(diǎn)pH=3。在該條件下，COD的去除率達(dá)到80%。

Casero將Fenton 試劑運(yùn)用于芳香胺廢水處理時(shí)發(fā)現(xiàn)，O-聯(lián)茴香胺轉(zhuǎn)化成開(kāi)環(huán)有機(jī)物的過(guò)程與起始pH值無(wú)關(guān)。反應(yīng)完全后，廢水的pH值比起始pH值有所下降，原因可能是Fenton反應(yīng)產(chǎn)物Fe水解使pH值下降。同時(shí)，F(xiàn)enton試劑在較寬的pH值范圍都能降解有機(jī)物，這就避免了對(duì)廢水的緩沖。

在Fenton反應(yīng)中，F(xiàn)e起到催化劑的作用，是催化H202產(chǎn)生自由基的必要條件。在無(wú)Fe條件下，H202難于分解產(chǎn)生自由基。當(dāng)Fe濃度很低時(shí)，反應(yīng)(1)速度很慢，自由基的產(chǎn)生量小，產(chǎn)生速度慢，整個(gè)過(guò)程受到限制。當(dāng)Fe濃度過(guò)高時(shí)，會(huì)將H202還原且被氧化成Fe，造成色度增加。

J.Yoon研究了不同[Fe]/[ H202 ] 比值對(duì)反應(yīng)的影響。在[ Fe]/[ H202] = 2 環(huán)境中，當(dāng)有機(jī)物不存在時(shí)，F(xiàn)e在幾秒內(nèi)消耗完。有機(jī)物存在時(shí)，F(xiàn)e的消耗大大受到限制。但不管有機(jī)物存在與否，H202都在反應(yīng)開(kāi)始的幾秒內(nèi)被完全消耗。這表明，在高[ Fe]/[ H202 ]比值條件下，消耗H202產(chǎn)生·OH自由基的過(guò)程在幾秒內(nèi)進(jìn)行完畢。在[ Fe2+ ]/[ H202 ] = 1環(huán)境中，當(dāng)有機(jī)物不存在時(shí)，H202的消耗在反應(yīng)剛開(kāi)始時(shí)消耗迅速，隨后消耗速度緩慢。有機(jī)物存在時(shí)，H202 的消耗在反應(yīng)剛開(kāi)始時(shí)非常迅速，隨后完全停止。但不管有機(jī)物存在與否，F(xiàn)e在反應(yīng)剛開(kāi)始后不久就被完全消耗。因此，反應(yīng)開(kāi)始時(shí)加入的Fe在90min內(nèi)不能使H202消耗完。在[ Fe]/ [H202 ]≤1 條件下，和[Fe]/[ H202 ]=1時(shí)一樣，F(xiàn)e在反應(yīng)剛開(kāi)始后不久就被完全消耗， 但H202 被完全消耗的時(shí)間更長(zhǎng)。

根據(jù)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理，隨著溫度的增加，反應(yīng)速度加快。但對(duì)于Fenton 試劑這樣的復(fù)雜反映體系，溫度升高，不僅加速正反應(yīng)的進(jìn)行，也加速副反應(yīng)。因此，溫度對(duì)Fenton試劑處理廢水的影響復(fù)雜。適當(dāng)?shù)臏囟瓤梢约せ睢H自由基，溫度過(guò)高會(huì)使H202分解成H2O和O2。Sheng[8]用Fenton試劑處理退漿廢水時(shí)發(fā)現(xiàn)，最佳的反應(yīng)溫度出現(xiàn)在30℃，低于該溫度出水的COD迅速升高。這可能是由FeSO4/ H202的反應(yīng)緩慢造成的。溫度高于30 ℃時(shí)，由于H202分解帶來(lái)的不良影響，COD去除率增加緩慢。Basu和Somnath用Fenton 試劑處理三氯苯酚時(shí)發(fā)現(xiàn)，溫度低于60 ℃時(shí)，溫度低反應(yīng)出現(xiàn)正效果，高于60 ℃時(shí)，不利于反應(yīng)的進(jìn)行。以上研究者得出不同結(jié)果，可能是由于廢水成分不同造成的。

正如前面所提，F(xiàn)enton試劑在不同的Fe/ H202比值下具有不同的處理功能。FeSO4大于H202時(shí)，F(xiàn)enton試劑具有化學(xué)絮凝作用。當(dāng)后者大于前者時(shí)，F(xiàn)enton試劑具有化學(xué)氧化功能。因此，將整個(gè)反應(yīng)過(guò)程分為兩步進(jìn)行，兩步中考察不同的側(cè)重點(diǎn)，可能具有實(shí)際意義。有關(guān)實(shí)驗(yàn)將Fenton試劑的一次投加(FeSO4/ H202比值為400/1000) 和二次投加(FeSO4/ H202 比值為300/100，100/900) 進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管反應(yīng)進(jìn)行到第二步時(shí)，COD的去除率仍有累積效應(yīng)。但總的去除率并沒(méi)有明顯的提高。

Fenton 試劑化學(xué)氧化過(guò)程可用m級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型表示;

Sheng H. Lin的研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果能很好的用一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型表達(dá)。反應(yīng)速率常數(shù)和溫度、FeSO4 和H202 的初始濃度有關(guān)，而且和H202 比較起來(lái)，F(xiàn)enton氧化對(duì)FeSO4的依賴更大。

此外，影響Fenton試劑處理程度的因素還有諸如有機(jī)物的濃度、停留時(shí)間、壓力等，因此，在工程實(shí)踐中需要綜合考慮多種因素以確定最佳的處理工藝，才能取得良好的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果。

紡織工業(yè)發(fā)展主要阻礙之一是環(huán)保節(jié)能(低碳)問(wèn)題,環(huán)保的主要問(wèn)題是廢水,而約80%紡織廢水來(lái)自于印染行業(yè)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2008年紡織工業(yè)廢水排放量23億噸,居各工業(yè)行業(yè)第3位,占全國(guó)工業(yè)廢水排放量的10.60%。紡織工業(yè)排放廢水中化學(xué)需氧量(CODCr)排放量31.4萬(wàn)噸,居各工業(yè)行業(yè)第4位,占全國(guó)工業(yè)廢水CODCr的7.76%。該數(shù)據(jù)是對(duì)規(guī)模以上企業(yè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),實(shí)際數(shù)據(jù)可能要大很多。實(shí)際上印染行業(yè)是以中小企業(yè)為主的競(jìng)爭(zhēng)性行業(yè),中小企業(yè)比重占99.6%,非公有制企業(yè)占95%,大量小企業(yè)數(shù)據(jù)并未統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。若以纖維加工量的70%需進(jìn)行印染加工計(jì),則年排放廢水約在30億噸左右。

印染廠廢水處理的問(wèn)題分析

印染廠廢水處理成功的實(shí)例較多,但是成效不佳的也不少,其原因大致有以下幾種情況:(1)印染廠未分析自身廢水特質(zhì)(水質(zhì)、水量),照搬他廠經(jīng)驗(yàn),結(jié)果往往不理想。(2)將城市污水處理的設(shè)計(jì)規(guī)范,用于印染廢水處理,僅僅改變一些參數(shù),造成很大的損失。特別是在早期,大型印染廠廢水集中處理,都由大型設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé),而其對(duì)印染廢水性質(zhì)不夠深入了解,造成很大損失。(3)新技術(shù)、新工藝、新藥劑未經(jīng)中試,直接用于工程,造成很多失敗。新技術(shù)多應(yīng)經(jīng)過(guò)小試、中試,才能用于工程,一般試規(guī)模是工程水量的3%~5%,即最多放大20倍左右。實(shí)驗(yàn)室研究成果直接用于工程,難有成功案例。工程應(yīng)該采用最成熟、最穩(wěn)妥的技術(shù)。(4)生產(chǎn)工藝相近的廢水,可采用相似的處理工藝,但也要根據(jù)水質(zhì)、水量適當(dāng)調(diào)整技術(shù)參數(shù),保證處理水平。(5)實(shí)際運(yùn)行技術(shù)和管理技術(shù)不當(dāng),未根據(jù)廢水變化作適當(dāng)調(diào)整,也是運(yùn)行不穩(wěn)定的原因。

仿真絲的興起和印染后整理技術(shù)的進(jìn)步，使PVA漿料、人造絲堿解物(主要是鄰苯二甲酸類(lèi)物質(zhì))、新型助劑等難生化降解有機(jī)物大量進(jìn)入印染廢水，其COD濃度也由原來(lái)的數(shù)百mg/L上升到2000~3000mg/L，從而使原有的生物處理系統(tǒng)COD去除率從70%下降到50%左右，甚至更低。傳統(tǒng)的生物處理工藝已受到嚴(yán)重挑戰(zhàn);傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀和氣浮法對(duì)這類(lèi)印染廢水的COD去除率也僅為30%左右。因此開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的印染廢水處理技術(shù)日益成為當(dāng)今環(huán)保行業(yè)關(guān)注的課題。