洗毛废水及其处理技术进展_万继伟

第20卷第6期2007年12月污染防治技术POLLUT I ON CONTRO L TEC HNOLOGY V o.l 20,N o .6

D ec.,2007

洗毛废水及其处理技术进展

万继伟, 杨 凯

(泰州市环境科学研究所,江苏泰州 225300)

摘 要:综述了洗毛废水的来源、性质以及处理洗毛废水的工艺特点,重点介绍了洗毛废水处理的技术方法以及研究进展,并指出了各自的洗涤原理和优缺点。

关键词:洗毛工艺;洗毛废水;处理方法

中图分类号:X 703;X506;X 791 文献标识码:A

W ool Scouri ng E ffluent and Its T reatm ent Procsses

WAN J-i w e,i YANG Ka i

(Insitit u te of E nvironm ental Sciences Taizhou,Taizhou,J iangsu 225300,China )

Abstrac t :W oo l scouri ng e ffl uent from al ka line scouring process is t he m ost d ifficu lt to be treated due to its h i gh sta ti c repulsi on and COD .M any m e t hods w ere applied i nto treati ng w oolscouring e ffl uent ,i nclud i ng fl o tati on ,floccu l a ti on ,m e m brane filtra ti on and b i o l og ical trea t m ent .Among these ,

floccu l a ti on w as w i dely studied and app lied .M ost o f the treat m ents tha t comb i ned w ith o t her

m ethods w ere to destroy the stab ilit y to rea lize t he so li d-liquid separati on and re m oval o f organ i c substances .

K ey word s :w oo l scouring process ;w oo l scour i ng effluent ;treat m ent m ethod

收稿日期:2007-07-06

作者简介:万继伟(1971 ),男,江苏兴化人,工程师,工学学

士,主要从事环境评价和环境科研工作。

中国是纺织品的生产和出口大国,特别是苏南,如常熟、张家港等经济发达地区。羊毛加工业发展迅速,据统计,2004 2005年期间,全世界的羊毛产量约为130万,t 其中中国的原毛产量即达38.6万,t 仅次于澳大利亚,居世界第二位,而羊毛进口量却位居世界第一,达到24.8万t 。羊毛加工是一个耗水量很高的行业,采用传统的洗毛工艺,一般1t 羊毛需要消耗15~40t 的水,如果采用闭路循环洗毛工艺,1t 羊毛耗水量仅为8~10t 。中国每年用于毛纺业洗毛的总耗水量高达1.2亿t 。1 洗毛废水的来源与性质1.1 洗毛工艺

羊毛在纺织前必须先经过一个洗涤过程。洗毛是利用机械和化学作用,从原毛中除去羊毛脂、羊汗和砂土等杂质,获得松散洁白的毛纤维的加工过程

[1]

。

目前,洗毛应用较多的是五槽洗毛工艺,其流程如图1所示。其中一槽为浸泡槽,对原毛进行浸泡和初步洗涤,主要除去羊毛表面的土杂物和易溶于水的物质。二槽和三槽起主要洗涤作用,洗剂和

助洗剂加在这两槽中,以除去羊毛脂,并进一步除去其他的杂质。在此过程中,由于皂化作用,水和被皂化的羊毛脂以及土杂物形成稳定的水包油型乳状液。而四槽和五槽为漂洗槽,采用清水洗去羊毛表面残留的洗涤剂和少量污染物。通常第一槽多泥沙和羊汗,二槽和三槽的水量较少,但是油脂含量很高,处理难度最大,而四槽、五槽用水量大,但含的污染物较少。处理时一般将这几种水分别处理,以降低处理成本。

图1 碱性洗毛过程

按照羊毛洗涤方式的不同,可分为水洗和溶剂洗涤。后者因为洗涤机械过于昂贵,而且溶剂毒性大,应用较少,实际以碱性水洗工艺应用较为普遍。

2007年12月万继伟等 洗毛废水及其处理技术进展 59

所谓碱性洗毛,即在碱性介质中,利用阴离子型表面活性剂在高温下(通常高于40 )较强的乳化能力,去除羊毛表面有机污染物的过程。因此,碱性洗毛过程常受以下三个因素的影响:pH 值、表面活性剂的性质和水温。

国外对于洗毛行业的环境污染采用源头治理,改革洗毛工艺,最大限度地减少用水量。例如,英国和新西兰广泛使用郎兹法。该法利用两个小槽来代替传统的第一槽,羊毛在槽中的停留时间从120s 减少到46s ,而去除效果却差不多,并且利用连续循环的方法降低用水量,一般1t 原毛耗水量为12t [2]

。随着水资源的日趋紧缺,低耗水量的洗涤工艺不断被开发,但却导致洗毛废水的污染物浓度变得更高。1.2 洗毛废水及性质

洗毛所产生的废水即称洗毛废水。但通常所研究的洗毛废水是指二槽和三槽所排放的高油脂含量的洗涤废水。因为它的污染程度最高,是最难处理的废水之一,C OD 值高达45g /L ,甚至更高。主要的有机污染物是羊毛脂和羊汗,其中被乳化的羊毛脂的COD [3]

约占75%。虽然生物分解作用能有效降低生活污水中的COD,但无论是普通的活性污泥法,还是生物膜法都无法有效地处理洗毛废水,这主要是因为大部分的羊毛脂和羊汗都不能被微生物所利用。

羊毛脂是由羊皮脂腺分泌的多组分混合物,沉积在羊毛纤维表面,能柔软羊毛并抵抗外部环境不良因素的影响。它不含甘油,从化学性质上讲,它是蜡而不是脂,主要是由羟基脂肪酸、脂肪酸与大致等量的脂肪醇、胆甾醇等所形成的酯和少量的游离酸、游离醇以及烷烃所组成

[4]

。这些组分有很

长的炭链,通常含7~41个碳原子[5]

,而且脂肪酸中60%以上有支链结构,图2是羊毛脂中主要酯类的结构示意。如此复杂的结构,使得羊毛脂在常温下非常稳定,很难被微生物所利用。洗毛废水属于难生物降解废水,可生化性通常低于0.3,这是洗毛废水难处理的一个重要原因。而自身性质的稳定性,是废水难以处理的更主要原因。由于在洗涤过程中加入了大量的Na 2CO 3,使得整个体系呈碱性,引起了部分羊毛脂被皂化,产生了极性较强的羧酸盐,而且为了乳化未被皂化部分的羊毛脂,在洗涤时,要添加些洗涤剂,而羧酸盐和洗涤剂都是有表面活性的物质,这些物质在分子结构上具有

其特殊性,表现在有亲油性的 头 和疏水性的

尾 ,因此既有亲水性,又有很强的亲油性,使得这类物质在油水体系中起到表面活性剂的作用,故洗毛废水中不溶于水的油脂和水能够形成稳定的

分散体系,又能使水牢固结合到疏水的固相表面上。废水稳定性的另一个原因,是颗粒间的强烈的静电斥力。

图2 羊毛脂结构示意

值得一提的是,废水中含有很多被乳化的羊毛脂,是一种用途广泛的化工原料,目前国际市场价格为800~1000美元/,t 如果能回收这部分羊毛脂,将能 以废养废 ,实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。

2 洗毛废水的处理技术

国外对洗毛废水的研究相对较早,在1971年,Lund 就将生化法应用于洗毛废水的处理

[6]

。国内

在上世纪80年代才开始研究洗毛废水的处理,并在1984年列为 七五 攻关项目。

由于洗毛废水的生化性较差,因此破坏体系的稳定性,实现固液分离,是处理洗毛废水的最有效方法。事实上,现在几乎所有用于水处理的方法,都被研究者用于洗毛废水的处理。按照实现固液分离的手段,可将处理方法分为:气浮法、絮凝沉降法、膜过滤法和生化法。

2.1 气浮法

气浮法主要是通过释放器释放出微气泡,在其外层包着一层弹性水膜,有一定的过剩自由能和疏水基团,能够吸附水中的悬浮颗粒并上浮到水面,达到固液分离的目的。实现气浮法分离的条件有:必须向水中释放足够数量的理想尺寸为15~30 m 的微气泡;水中的污染物须成悬浮状态;气泡与污染物能够产生吸附作用。

洗毛废水中因为存在较多的表面活性物质,污染物几乎均匀地分散在溶液中,而且作为主要污染物的羊毛脂,熔点为38~42 ,密度略低于水,是疏水性物质,能够被微细气泡所吸附而上浮。应用气浮法处理洗毛废水在国内研究得比较多,可以直接用来处理洗毛废水,但更多的是作为某一个复杂