印刷や染色の廃水はなぜ処理が難しいのですか?治療技術の概要

プリント・染色排水とは、綿、毛、麻、絹、化学繊維、混紡製品の前処理、染色、プリント、仕上げの工程で排出される排水を指します。印刷および染色産業は繊維産業の中でも水を大量に消費する部門であり、水は印刷および染色のプロセス全体を通じて媒体として機能します。-

 

I.ワットer 品質と品質印刷・染色廃水の性質

 

複雑な印刷と染色のプロセス、および染料、サイズ、助剤などの多種多様な化学薬品の使用により、印刷と染色の廃水は次のような特徴があります。量が多く、有機汚染物質の含有量が高く、色が濃く、アルカリ度が高く、水質変動が大きい、処理が難しい産業排水の一種となっています。

 

1. 印刷・染色廃水の主な汚染物質と成分

印刷および染色の廃水には、染料、サイズ剤、助剤、油、酸およびアルカリ、繊維不純物、砂、無機塩が含まれています。このうち染料には、ニトロ、アミノ化合物、銅、クロム、亜鉛、ヒ素などの重金属が含まれており、これらは生物毒性が高く、深刻な環境汚染を引き起こします。

染料は廃水中の主な汚染物質の発生源であり、その種類や生分解性はさまざまです。

助剤もまた主要な供給源であり、界面活性剤、金属錯化剤などを含み、湿潤剤および浸透剤、乳化剤および分散剤、消泡剤、定着剤、樹脂仕上げ剤、難燃剤および帯電防止剤などに分類されます。

精練や仕上げの工程で発生する油も少量含まれていますが、含有量は低く、水質への影響は最小限です。

 

2. 印刷・染色廃水の発生源と水質・量の特徴

印刷および染色廃水は、上記のプロセスからの混合流であり、原料汚れ、油脂、添加サイズ、染料、界面活性剤、助剤、酸/アルカリなどの汚染物質が含まれています。廃水は、印刷および染色のすべての段階で生成されます。

前処理（毛焼き、糊抜き、精練、漂白、シルケット加工）：糊抜き排水、精練排水、漂白排水、シルケット排水

染色：染色排水

印刷：印刷廃水および石鹸廃水

仕上げ：仕上げ排水

 

3. 各種印刷・染色製品からの廃水の水質特性

廃水の水質は、繊維原料、製品の種類、製造工程、染料・助剤の種類、処理方法、すすぎの頻度によって異なります。繊維原料に基づいて、捺染と染色は綿染色、羊毛染色、絹染色、麻染色に分けられます。

 

II.印刷・染色排水の排出基準

 

印刷・染色排水の排出基準は以下の通りです。繊維染色および仕上げ加工業の水質汚染物質の排出基準 (GB4287-1992).

カテゴリーI: 環境または生物に蓄積し、人間の健康に長期的な影響を与える有害な物質（指定された最大許容排出濃度を伴う）。{0}}

 

 

カテゴリーⅡ: 長期的な影響が少ない有害物質（最大許容排出濃度が指定されている）。{0}}

 

 

Ⅲ．印刷・染色廃水の処理技術

 

主な治療方法としては、物理処理、化学処理、物理化学処理、生物処理、アルカリ還元処理。生物学的処理が主な方法であり、多くの場合、他の前処理技術と組み合わせられます。

 

1. 理学療法

 

(1) 膜分離

高効率の分離技術である膜分離は、生体膜の選択透過性を利用して廃水から汚染物質を分離、濃縮、回収します。-

利点: 化学物質の添加なし、二次汚染なし、簡単な操作、低エネルギー消費、リサイクル可能な塩と染料、再利用可能な処理水。

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 (>1.0MPa);浸漬濾過により効率が向上し、エネルギーが節約されます。

 

高エネルギーの理学療法-

-高エネルギー粒子ビームが水に衝突して、有機物を分解する反応性の高い・OH ラジカルと H 原子を生成します。

利点: 高い有機物除去率、小さな設置面積、簡単な操作。

短所: 高価な機器、高い技術要件、高いエネルギー消費、低いエネルギー効率。

ブレークスルー: 印刷および染色廃水のための最初の電子ビーム照射実証プロジェクトが、2017 年 3 月に浙江省金華市に建設されました。

 

超音波技術

超音波は、高度な酸化、焼却、超臨界水酸化機能を組み合わせることにより、難治性の有機汚染物質を分解します。

メカニズム: 超音波キャビテーションは有機結合を破壊し、凝集を促進し、色、COD、アニリンを減少させます。

現状: ほとんどの研究はまだ実験室段階にあります。

 

2. 物理化学的処理

 

(1) 吸着

低投資と簡単な操作で、低濃度の印刷および染色廃水の高度な処理に適しています。吸着剤には次のものがあります。{0}活性炭、マクロ多孔質吸着樹脂、カオリン、珪藻土、石炭燃え殻。

活性炭: 水溶性染料を強力に吸着しますが、高価で再生が困難です。{0}

マクロ多孔質樹脂: 安定性が良く、再生が容易で、芳香族スルホン酸塩やナフトールに効果的です。

低コストの吸着剤（カオリン、石炭燃え殻）: 脱色は良好ですが、スラッジが大量に発生します。

 

 

凝固

沈殿法と空気浮選法が含まれており、低コスト、大容量、高脱色を目的として中小企業で広く使用されています。一般的な凝集剤: 硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸第一鉄、ポリ塩化アルミニウム (PAC)、ポリ硫酸第二鉄 (PFS)、ポリアクリルアミド (PAM)。

疎水性染料 (硫黄、バット、分散染料) には効果的ですが、親水性染料には効果がありません。

短所: 水質変化に敏感、COD 除去率が低い、汚泥が大きくて脱水が難しい。{0}}-

 

3. 化学処理

 

(1) 化学酸化

オゾン、フェントン試薬、塩素、次亜塩素酸ナトリウムを使用して色素発色団を破壊します。

オゾン処理: 良好な脱色、スラッジはありませんが、コストが高く、不溶性染料には劣っており、COD 除去率が低いです。

フェントン酸化: ·H₂O₂/Fe²⁺からのOHは染料鎖を切断します。凝固と組み合わせる。 UV/シュウ酸塩により強化されます。

 

光化学酸化

光分解、光増感酸化、光開始酸化、光触媒酸化（最も広く研究されている）が含まれます。{0}

触媒: TiO2、CdS、Fe2O3、WO3; TiO₂ は、安定性、非毒性、低コストの点で理想的です。-

利点: 穏やかな条件、強い酸化、完全な石化。欠点: 多額の投資とエネルギー消費、高濃度の廃水には適さない。-

 

湿潤空気酸化 (WAO)

高温（125～320度）、高圧（0.5～20MPa）で有機物を酸化します。超臨界水酸化 (SCWO): above 374 °C and 22.05 MPa, homogeneous oxidation, >60 秒で 99% の有機物を除去し、迅速かつ効率的です。

 

(2) 電解

電極反応により汚染物質を無害な物質に変換します。電源開発によるコスト削減。

鉄-炭素の内部電気分解: ガルバニックセルを形成して Fe2+/Fe3+ フロックと活性 [H]/[O] を生成し、脱色して生分解性を向上させます。

電極触媒による酸化: ·OH、O₃、H₂O₂を生成して有機物を完全に無機化します。高濃度の廃水の前処理に適しています。-

 

4. 生物学的処理

 

に分かれる好気性、嫌気性、および嫌気性{0}}好気性複合プロセス;中国では有酸素療法が主流となっている。

好気性: COD/BOD₅ 除去率が高く、脱色性が低い。

嫌気性: 高い脱色性、低い汚泥収率、回収可能なメタン。

 

--好気性生物学的処理

1. 活性汚泥法：低投資、優れた有機物除去、部分脱色。
2. SBR: 時間-ベースのプラグフローと空間的完全混合、耐火性有機物の可能性。
3. バイオフィルムプロセス：活性汚泥より脱色性が高い。接触酸化フィルターと生物学的フィルターが含まれます。
4. 生物学的接触酸化: 活性汚泥と生物膜の利点を組み合わせ、汚泥が少なく、操作が簡単です。
5. MBR: 活性汚泥と膜分離を統合し、耐火性有機物と再利用可能な水を保持します。

 

--嫌気性生物処理

1. 嫌気性バイオフィルター：微生物濃度が高く、汚泥が長く滞留し、温度に敏感。
2. UASB: high-efficiency reactor with three-phase separator, >90% COD/色除去。
3. ABR: バッフル構造、多段階嫌気性、目詰まりがなく、始動が容易です。
4. 嫌気性流動層: HRT が短く、負荷が高く、設置面積が小さい。
5. ICリアクトル：二重UASB構造、大容量負荷、強力な耐衝撃性。
6. 加水分解酸性化: 加水分解/酸性化を停止し、生分解性を向上させ、COD 除去率を低く抑えます (40% ～ 50%)。

 

--嫌気性-好気性複合プロセス

1. 嫌気性処理と好気性処理の利点を組み合わせます。典型的なプロセス:
2. 嫌気性-好気性-生物炭素接触
3. 嫌気性-好気性生物学的回転ディスク
4. 加水分解酸性化-好気性

 

IV.印刷・染色廃水の新しい生物処理技術

 

1. バイオオーグメンテーション技術

汚染物質の除去を強化するために、非常に効率的な分解菌株（白色腐朽菌など）を追加します。-白色腐朽菌は、広域スペクトルの染料を脱色するためにリグニン ペルオキシダーゼとマンガン ペルオキシダーゼを生成します。-

 

2. 微生物固定化技術

担体上に微生物を固定して高い活性と安定性を実現し、懸濁システムよりも効率が高く、スラッジが少ない。

 

3. 難易度：アルカリ還元排水の処理

アルカリ還元によりポリエステル繊維が加水分解され、シルクに似た状態になります。廃水には高濃度のテレフタル酸、エチレングリコール、オリゴマーが含まれています。

特徴: COD₍Cr₎が高く、アルカリ度が高く、生分解性が低い。

処理: 酸沈殿 + 電極触媒による酸化 + 塩-耐性細菌による分解 + 多効果の触媒による酸化-。

 

4. 一般的な印刷および染色廃水処理プロセス

グリッド→調整槽（エアレーションによる均質化）→通性・加水分解酸性化槽（生分解性向上）→接触酸化槽→凝集槽→沈殿槽→消毒→排出。汚泥は濃縮され、脱水されます。

 

5. 製品タイプごとにケースを処理する

 

綿織物・編物染色排水

綿織物: プロセスが長く、負荷が高くなります。調整（6 ～ 8 時間）、加水分解酸性化（4 ～ 10 時間）、接触酸化（8 ～ 10 時間）。

綿ニット: サイジングなし、有機的負荷が低く、プロセスが短い。

シルク染色排水

天然シルクの精練: 高濃度の生分解性廃水-。 UASB + 好気性 + 凝固によって処理されます。

 

 

天然シルク染色：羊毛の染色に似ています。生物学的処理が効果的です。

ポリエステル模造シルク: アルカリ還元排水は別途前処理が必要です。

 

羊毛精練排水

ウールグリースを含む高濃度の有機廃水。-プロセス：グリッド→グリットチャンバー→調整→凝集空気浮選→加水分解酸性化→嫌気発酵→好気→凝集。ウールグリースはリサイクル可能です。

 

ウール繊維染色排水

良好な生分解性 (B/C ≈ 0.3 ～ 0.4)、水溶性染料。-プロセス：グリッド→調整→加水分解酸性化→接触酸化→BAF→凝集/光化学酸化。

 

麻染色排水

麻の精練: 高濃度のアルカリ性有機廃水-。嫌気＋好気＋凝固・光化学酸化処理。

麻染め: 綿の染色に似ており、パラメータを調整できます。