染發(fā)行業(yè)生產(chǎn)廢水處理技術(shù)淺析

鄭 重

（安吉縣環(huán)境保護局浙江湖州313300）

染發(fā)行業(yè)生產(chǎn)廢水處理技術(shù)淺析

鄭 重

（安吉縣環(huán)境保護局浙江湖州313300）

染發(fā)行業(yè)是一個十分重要的產(chǎn)業(yè)，但其生產(chǎn)廢水由于成分復(fù)雜、有機物濃度高、可生化性差、堿性強、色度高，處理難度較高。本次主要對“Fenton氧化法+混凝沉淀+氣浮+生物氧化”法進行初步研究運用。

染發(fā)廢水；芬頓試劑法；絮凝沉淀

1 我國染發(fā)劑行業(yè)現(xiàn)狀

近年來,在化妝品市場高速增長的大環(huán)境下,我國的染發(fā)劑行業(yè)生產(chǎn)與銷售保持迅速增長,美發(fā)產(chǎn)品中又以染發(fā)劑和摩絲為主流,共占據(jù)了84%的市場份額,其中染發(fā)劑比摩絲高出21%,染發(fā)劑已在美發(fā)領(lǐng)域形成了中堅地位[1]。

我國當(dāng)前市場上染發(fā)劑需求規(guī)模和生產(chǎn)規(guī)模龐大，在市場上流行的各類染發(fā)劑品牌也眾多，質(zhì)量參差不齊，差異較大。隨著新技術(shù)、新生產(chǎn)工藝的使用，染發(fā)劑中的有害物質(zhì)含量逐漸減少，但由于染發(fā)劑中的致病性和有毒性并未完全消除，仍然對人的健康構(gòu)成不同程度的危害[2-9]。染發(fā)劑按照成分可分為三大類:無機染發(fā)劑(金屬染發(fā)劑)；合成染發(fā)劑(氧化染發(fā)劑)；植物染發(fā)劑(天然染發(fā)劑)。

2 染發(fā)業(yè)存在的問題

隨著新技術(shù)的不斷投入使用，當(dāng)前我國自主品牌的染發(fā)劑企業(yè)的生產(chǎn)工藝達(dá)到了一定水平，但在資金和生產(chǎn)規(guī)模方面與國外大企業(yè)相比還存在不小差距。企業(yè)的技術(shù)研發(fā)投入力度不夠，研發(fā)投入資金較小。生產(chǎn)出的染發(fā)劑產(chǎn)品由于缺乏相應(yīng)的質(zhì)檢保障，生產(chǎn)出的染發(fā)劑產(chǎn)品質(zhì)量也是參差不齊，無法與國外知名企業(yè)相比；此外，在原料生產(chǎn)方面還存在不小差距，企業(yè)的管理不夠科學(xué)，優(yōu)秀的人才流失現(xiàn)象一定程度的存在[10]；為了追求更高經(jīng)濟效益，在污染治理方面投入不夠，生產(chǎn)廢水排放量大，染發(fā)劑生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量廢水，這些廢水如果未經(jīng)處理直接排放，會對環(huán)境和人的健康產(chǎn)生威脅。生產(chǎn)染發(fā)劑所產(chǎn)生的廢水具有濃度高、色度高、堿性強和可生化性差等特點，處理的難度較大[11]。

3 染發(fā)行業(yè)廢水處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前常用的一些處理方法有：物理法——膜分離技術(shù)；化學(xué)法有吸附法，混凝法，化學(xué)氧化法，臭氧氧化法，電化學(xué)法，光催化法；生物法有耗氧生物處理法，厭氧生物處理法[12]。

4 一種新方法的應(yīng)用研究

“Fenton氧化法+混凝沉淀+氣浮+生物氧化”法。針對目前主流的一些染發(fā)廢水處理技術(shù)，我們提出了“Fenton氧化法+混凝沉淀+氣浮+生物氧化”法。

芬頓試劑是以亞鐵離子為催化劑，進行化學(xué)氧化的一種廢水處理方法，芬頓試劑主要是由過氧化氫和亞鐵離子共同組成。芬頓試劑處理廢水具有效率高、速度快、易操作、無毒、不會產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點[13]，目前在染料廢水和垃圾滲濾液處理領(lǐng)域開始了廣泛的應(yīng)用，它的作用原理：在酸性條件下，以亞鐵離子為催化劑，使過氧化氫產(chǎn)生烴基自由基，烴基自由基的氧化能力更強，從而實現(xiàn)對有機物的氧化降解效果。

污水深度處理常用到的技術(shù)是混凝沉淀法[14]。該工藝的污水處理主要通過去除污水中的無機污染物和微小懸浮狀有機物，從而達(dá)到降低污水色度和濁度的效果。此外，混凝沉淀法對污水中的溶解性物質(zhì)也有一定的處理效果，降低污水中的氮、磷物質(zhì)，防止水體發(fā)生富營養(yǎng)化。

從污水處理的過程來看，采用混凝沉淀法處理技術(shù)較為簡單，在污水中投入適量的混凝劑，然后經(jīng)過一定的混合和反應(yīng)，污水中許多微小懸浮顆粒在混凝劑的作用下產(chǎn)生絮凝效果，懸浮顆粒物經(jīng)過絮凝后會產(chǎn)生顆粒較大的絮凝體，更容易沉淀去除。由此可見，采用混凝沉淀法處理污水關(guān)鍵在于選擇合適的混凝劑，混凝劑的選擇是否合適會直接影響污水的處理效果。目前，應(yīng)用較廣的混凝劑主要有聚鋁類、聚鐵類，以及鋁鹽、鐵鹽等低分子混凝劑。其中，綠礬作為混凝劑具有絮體形成快、沉淀時間短等優(yōu)勢，但綠礬作為混凝劑腐蝕性加強，對于色度的去除還有待增強。聚合氯化鋁作為混凝劑處理污水具有腐蝕性小、色度處理效果好等特點，但經(jīng)聚合氯化鋁處理的污水，所要達(dá)到預(yù)期處理效果往往需要選用大劑量的混凝劑，沉降的速度慢，因此，在現(xiàn)實應(yīng)用中一般還需要配合其他高分子的助凝劑輔助使用才能取得良好效果。一般多選擇聚丙烯酰胺作為架橋和網(wǎng)捕功能，以達(dá)到改善混凝效果。

氣浮是一種能產(chǎn)生大量微氣泡，氣泡附著在經(jīng)過絮凝后的污染物上利用氣泡的浮力，將污染物帶至水面上后經(jīng)刮板去除，從而達(dá)到分離污染物的目的，具有在很短的停留時間內(nèi)將污染物分離，效率比較高[15]。

好氧生物處理污水中的有害物質(zhì)，一般需要在有氧的條件下，利用好氧微生物達(dá)到降解有機物，去除污水中的污染物。通過好氧工藝處理污水中的污染物質(zhì)，通常是在有機物被好氧微生物吸納之后，其中的一部分被作為微生物的能量提供，另一部分又會重新組合成新的細(xì)胞物質(zhì)。實踐中，選擇好氧生物法處理染發(fā)行業(yè)生產(chǎn)污水能夠?qū)崿F(xiàn)較好的去除BOD效果，但對于污水中的色度和COD的去除效果較差，對BOD的去除率通常能夠達(dá)到80%左右。

為深入分析“Fenton氧化法+混凝沉淀+氣浮+生物氧化”法在處理染發(fā)廢水中的應(yīng)用效果，對染發(fā)廢水先進行芬頓氧化試驗處理，從而觀察不同氧化氫的投加對于該類污水的處理效果。

表1 實驗用染發(fā)廢水水質(zhì)

表2 H2O2投加量對COD和色度的影響

由表2可以看出，過氧化氫投加比對染發(fā)廢水COD和色度去除率有較大影響。當(dāng)過氧化氫投加量為2 mL時，F(xiàn)enton試劑對染發(fā)廢水COD和色度的去除率分別為86%和67.0%；隨著染發(fā)廢水中過氧化氫投加比的增加，染發(fā)廢水中COD去除率和色度去除率繼續(xù)得以提高，當(dāng)過氧化氫投加量為6 mL時，COD去除率和色度去除率分別達(dá)到93.3%和88.5%；但當(dāng)過氧化氫投加量從6 mL～8 mL時，染發(fā)廢水中COD去除率和色度去除率基本不變。究其原因為，當(dāng)溶液中過氧化氫含量較低時，隨著染發(fā)廢水中過氧化氫初始濃度的增加使羥基自由基的生成量提高，增強了氧化反應(yīng)能力，從而提高了染發(fā)廢水的COD和色度的去除率。但當(dāng)染發(fā)廢水中過氧化氫的含量過多時，在反應(yīng)中起激發(fā)和傳遞作用的Fe2+相對不足，羥基自由基的進一步生成受到抑制，使染發(fā)廢水中COD和色度的去除率難以繼續(xù)提高。對于本試驗而言，過氧化氫的最佳投加量為6 mL時，處理效果最好。

為了考察和分析聚合氯化鋁處理染發(fā)廢水的效能，本研究針對如表2所示的染發(fā)廢水在進行了聚合氯化鋁處理試驗。

表3 絮凝劑投加量對COD和色度的影響

從表3可以看出，隨著聚合氯化鋁投加量的不斷增大，以聚合氯化鋁為混凝劑的染發(fā)污水處理效果也在明顯得到提升，尤其是對于染發(fā)廢水中的色度和COD處理效果尤為明顯。從表3可以看出，當(dāng)聚合氯化鋁的投加量在1mg/L時，染發(fā)廢水中的色度和COD的去除率還只有15%和21%，指標(biāo)去除率處于較低水平。出現(xiàn)這種情況的原因主要是由于污水中的聚合氯化鋁的投加量沒有達(dá)到一定需求量，導(dǎo)致水中的雜質(zhì)與聚合氯化鋁的接觸不充分，難以凝聚成去污效果大的絮凝物。由于缺乏足夠的絮凝劑，在污水反應(yīng)體系中的大部分雜質(zhì)沒有實現(xiàn)絮凝，仍然懸浮在廢水的反應(yīng)體系中。隨著在廢水中不斷加大聚合氯化鋁的投加量，試驗中的染發(fā)廢水色度和COD去除率都明顯提升了。當(dāng)聚合氯化鋁的投加量為5mg/L時，染發(fā)廢水中COD由原來的880mg/L降低為683mg/L，去除率為20%，色度的去除率則為22.4%。隨著投加量的不斷增大，染發(fā)廢水中的COD和色度去除率在減小后又開始增大，當(dāng)投加量為11mg/L時，染發(fā)廢水中的COD由原來的500mg/L，降低到了290mg/L，去除率達(dá)到了最大值，即42%，色度的去除效果也是最佳。隨著繼續(xù)加大投加量，染發(fā)廢水中的色度和COD的去除率又呈現(xiàn)出逐漸減少。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因，主要是隨著聚合氯化鋁投加量的不斷增大，絮凝劑量增大，但膠體離子表面的吸附活性點卻減少了，膠體粒子的架橋功能被降低了，從而影響到膠體的架橋作用。而且，隨著聚合氯化鋁投加量的不斷增大，染發(fā)廢水中的全部膠粒吸附面被覆蓋，當(dāng)膠粒相互接近時，受到了排斥力干擾而影響了穩(wěn)定性，逐漸使染發(fā)廢水中的反應(yīng)體系絮凝體重增大，變成了較為穩(wěn)定的膠體，影響去除效果。從試驗情況來看，聚合氯化鋁的最佳投加量為11 mg/L時，染發(fā)廢水中的COD和色度處理效果最好。

讓后再經(jīng)過氣浮和生物氧化處理后，最后的廢水可以達(dá)到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)（GB/T18920-2002）。

5 結(jié)語

此方法克服了單一處理方法的短板，通過互補協(xié)同工作來彌補缺陷，同時也保留了單一處理方法的優(yōu)點，比較適合企業(yè)實際操作。

[1]周盟.我國染發(fā)劑市場現(xiàn)狀[J].環(huán)境工程學(xué)報,2014（4）：37-41．

[2]楊賢放.染發(fā)劑與人體健康[J].中學(xué)化學(xué)參考,2004（3）：30-45．

[3]Ames B.N.Kammen H．O.Yamasaki E．Hair dyesare mutagenic: Identification ofa varietyofmutagenic components．Proceedings ofthe National AcademyofSciences,1975,72(6):2423-2427.

[4]Watamabe T.Hirayama T．Fukui S．et al．Mutagenicityofcommercial hair dyes and detection of 2，7-diamnop henazine．Mutation Research Letters,1991,224(4):303-308.

[5]Lin J,Dinney CP,Grossman HB,et al.Personal permanent hair dye useisnot associatedwithbladdercancerrisk:evidencefromacase-controlstudy.CancerEpidemeiolBiomarkersPrev,2006,15（9）: 1746-9.

[6]OhnoY，Aoki K，Obata K,et al.Case-control studyofurinarybladder cancer in metropolitan Nagoy［J］.National CancerInstitute MonograPhs，1985,69：229-234.

[7]Cool LS,Malone KE，DalingJR,et al.Hair Product use and the risk of breast cancer in young women.Cancer Causes Control,1999,10（6）: 551-9.

[8]SantucciB,CristaudoA，CannistraciC，etal.Hypertrophicallergiccontactdermatitisfromhairdye.ContactDermatitis，1994，31（3）:169－171.

[9]徐曉雪,陳小光.印染廢水處理傳統(tǒng)工藝與新興技術(shù)［J］.廣州化工,2012,40（15）：12-14.

[10]劉瓘文，高希青．染發(fā)劑的市場與最新進展［J］．日用化學(xué)品科學(xué),2004,27（6）:5-7.

[11]胡青云，呂偉婭．染發(fā)廢水及其對水環(huán)境影響［J］．環(huán)境污染與防治，2010，32（8）:32-35.

[12]開艷，尹軍，劉偉等．染發(fā)污水處理技術(shù)探討［J］．環(huán)境工程學(xué)報，2014（2）：13-29．

[13]朱會卷,朱英.染發(fā)劑的安全性及其檢測方法研究進展［J］.中國衛(wèi)生檢驗,2006,16（7）：888-890．

[14]劉宇程,萬里平,陳明燕.水處理混凝劑研究進展［J］.化工時刊, 2005,19（6）:63－66.

[15]王新海,鄭偉，馬俊等．基于高溶氣量的新型氣浮系統(tǒng)的性能［J］.北京:化工學(xué)報：2012.（3）：33-48．

[16]高廷耀,顧國維,周琪.水污染控制工程［M］．北京：高等教育出版社:2007.（1）：13-19．

鄭重（1983—），男，在職研究生，,浙江安吉人，工程師，主要從事環(huán)境工程及環(huán)境管理研究。