האתגר הגדול של שפכים של טקסטיל

תעשיית הטקסטיל היא אחד הצרכנים הגדולים ביותר של מים ברחבי העולם, עם כמויות משמעותיות של יעילות שנוצר במהלך שלבים עיבוד כגון תאורה, הדפסה, סיום, ו כביסה. effents אלה מכילים תערובת מורכבת של צבעים סינתטיים, גולשים, מתכות כבדות, מלחים ותרכובות אורגניות, שרבים מהם עמידים להידרדרות טבעית.

הבנה: עקרונות וכימיה

Ozonation היא טכניקת טיפול במים המעסיקה גז אוזון (O3) כסוכן חמצון חזק.Ozone הוא מולקולה המורכבת משלושה אטומים חמצן; הוא מאוד לא יציב ומהיר מתמוסס לתוך חמצן דיאטומי רגיל (O2) ומין חמצן תגובתי, במיוחד hydroxyl רדיקלים (OH) אלה הם בין המחמצן החזק ביותר, הידוע רק למולקולות אלקטרון יעיל 280.

בהקשר של פסולת טקסטיל, האוזון מגיב עם צבעים ותרכובות אורגניות אחרות באמצעות שני מסלולים עיקריים:

  • (FLT:0) חמצון ישיר: FLT:1hil Molecular ozone תוקף באופן סלקטיבי אג"ח, טבעות ארומטיות וקבוצות פונקציונליות כגון קישורי azo (-N=N) שנמצאו בצבעים סינתטיים רבים.תגובה זו מכסה קבוצות chromore, המוביל לצבע מהיר.
  • (FLT:0) מסלול רדיקלי עקיף: 1 כאשר אוזון מתפרק במים (במיוחד ב- pH גבוה או בנוכחותם של אינפורמטטורים), הוא יוצר רדיקלים הידרוקסיל אשר מגיבים באופן לא סלקטיבי עם כמעט כל מולקולה אורגנית, מה שמאיר אותם לתוך פחמן דו-חמצני, מים ויצורים לא אורגניים.

המסלול הישיר הוא מהיר יותר עבור מבנים ספציפיים צבע, בעוד המסלול הרדיקלי מספק הסרה רחבה יותר מזוהמת.המשחק בין שני המנגנונים האלה תלוי פרמטרים של תהליכים כגון pH, טמפרטורה, מינון האוזון, נוכחות של מתפתלים רדיקליים כמו פחמןט או דוקרבונט.

כיצד Ozonation עובד בטיפול טקסטיל

עיצוב תהליכים וקונפדרציה

מערכות עוץ עבור מפולנים טקסטיל ניתן ליישם בתצורה אצווה או רציפה של זרימה, בהתאם לנפח ולחוסן של מי הפסולת.בהגדרה טיפוסית, גז האוזון נוצר באתר (באמצעות שחרור כלורה או שיטות אלקטרוליטיות מהאוויר או חמצן טהור) ולאחר מכן בועות לתוך כור מגע המכיל את האווירה הקלה.

פרמטרים תפעוליים מרכזיים שיש להתאים כוללים:

  • (FLT:0)Ozone המינון:FLT:1 בדרך כלל בא לידי ביטוי ב מ"ג O3 לליטר של פסולת. Dosages טווח בין 50-500 מ"ג / L עבור מפולנטים טקסטיל, בהתאם לעומס המזויף.
  • זמן ההנעה (FLT:0) : זמן ההנעה 1 (FLT:1) משתנה בדרך כלל מ-10 דקות עד שעה, נקבע על ידי הקינטיקה של היעד.
  • (FLT:0)pH:BuildFLT:1 ; Ozone הוא יציב יותר וטוב חמצון ישיר ב pH חומצי, בעוד hydroxyl רדיקלי דור הוא משופר ב pH אלקליין (מעל 7-8) עבור צבע של צבעים רבים, pH של 7-9 הוא לעתים קרובות אופטימלי.
  • (FLT:0) Temperature:FLT:1 טמפרטורות גבוהות יותר להגדיל את שיעורי התגובה אבל גם להאיץ את פיזור האוזון, צמצום ריכוז האוזון המתמוסס.
  • (FLT:0) הסתברות של חומרים מנטרלים: ⁇ 1:1 ריכוזים גבוהים של כלור, פחמן, או מוצקים מושעה יכולים לצרוך רדיקלים אוזון, להפחית את היעילות.

תגובה ל-Mechanism with טקסטיל Dyes

המטרה העיקרית של אוזון בשרתים היא הסרת צבע. azocolors, אשר חשבון עבור 60-70% של צבעים סינתטיים המשמשים בתעשייה, מכילים אחת או יותר קבוצות azo (-N=N) המקושרות טבעות ארוומטיות.אוזון תוקף את האג"ח, לשבור אותו לתוך בינוניים קטנים יותר, צבע כגון אמלין, אשר יכול להיות עוד idoxactives, כמו חומרים כימיים, כמו זיהומים צבע יעיל יותר, גם כן, 000.

היתרונות של Ozonation for טקסטיל Effluents

ביצועים גבוהים יותר

עוץ משיגה יעילות מהירה וצבעונית גבוהה במיוחד – לעתים קרובות 90-99% ירידה בצבע בתוך דקות בתנאים מטובימים.בניגוד לפרסומות או לגישור, אשר פשוט מעביר צבע לשלב מוצק, אוזון הורס את המבנה chromophore, ביטול צבע לצמיתות.זה הופך אותו יקר במיוחד כאשר המים מטופלים חייבים לעמוד בסטנדרטים צבע מחמירים עבור פריקה או שימוש חוזר.

אין סליפאון משני או סובסידיה כימית

טיפולים כימיים קונבנציונליים (למשל, גירוד באמצעות אלומיניום או ferric chloride) לייצר כמויות גדולות של קידוד כי יש להיפטר, לעתים קרובות בעלות גבוהה. Ozonation, בניגוד, לא לייצר סלפט; במקום זאת, הוא מחמצן את המזונאים האורגניים למוצרים בלתי מזיקים (CO2, H2O) וכמויות קטנות של תוצרי לוואי כגון חומצות כמו תיבת דואר אלקטרוני אשר הם להפחית את ההוצאות על ידי טיפול ביולוגי.

שיפור יכולת Biodegradability

תרכובות טקסטיל רבות הן realcitrant לטיפול ביולוגי. Ozonation שובר מולקולות מורכבות לתוך ביניים פשוט יותר, יותר ביומדן ביניים. כתוצאה מכך, אוזון משמש לעתים קרובות כצעד לפני טיפול לפני תהליכים ביולוגיים קונבנציונליים (למשל, סלשן מופעל) כדי לשפר את ההסרה האורגנית הכוללת ולהפחית את הרעילות למיקרואורגניזמים.

שקיפות ושילוב פוטנציאל

ניתן לשלב עם טכנולוגיות טיפול אחרות - כגון coagulation, membrane סינון, או אולטרה סגולה (UV) אור - כדי ליצור מערכות היברידיות להתגבר על מגבלות בודדות.לדוגמה, אוזון ואחריו טיפול ביולוגי (OreaFLT:03FLT:1 / BIO תהליך) הוא רצף משותף.U יכול לשמש גם כדי להאיץ את תהליך הפחתת כוח / LT2x (Ux)

שיעורי תגובה מהירים

תגובות עוץ הן בדרך כלל מהירות, לעתים קרובות להשיג צבע מלא בתוך דקות.זה מאפשר עיצובים קומפקטיים וריח הידראולי קצר יחסית, אשר יכול להפחית את עלויות ההון בהשוואה לתהליכים איטיים יותר כמו טיפול ביולוגי.

אתגרים ושיקולים בעוץ

עלויות תפעול ואנרגיה

ייצור אוזון באתר דורש אנרגיה חשמלית משמעותית, במיוחד כאשר השימוש באוויר כמו צריכת גז.אנרגיה יכול להיות מרכיב עיקרי בעלויות התפעול.לדוגמה, ייצור 1 ק"ג של אוזון מהאוויר דורש בדרך כלל 15-20 קילוואט, תוך שימוש בחמצן טהור יכול להפחית את זה עד 8-12 קילוואט.למרות שיפורים שוטפים ביעילות גנרטור, העלות יכולה להיות מונעת עבור כמה מתקנים, במיוחד כאשר טיפול בכמויות גדולות של פסולת מים.

בטיחות של גז אוזון

אוזון הוא irritant נשימתי חזק והוא רעיל בריכוזים מעל 0.1 ppm באוויר. מערכות Ozonation חייבות להיות מצוידות עם החזקת גז קפדנית, ניטור וציוד הרס (למשל, קטליטי או משחתים תרמיים) כדי להבטיח בטיחות העובד ולמנוע שחרור סביבתי.

יצירת מוצרים

בעוד אוזון בדרך כלל מפחית רעילות, חמצון לא שלם יכול לייצר ביניים מזיק פוטנציאלי.לדוגמה, התמוטטות של צבעי azo יכול לייצר amines ארומטי, חלקם הם carcinogenic. יתר על כן, אם מי הפסולת מכיל ions bromide (לא משותף בשרטטקסט אבל אפשרי), אוזון יכול ליצור bromate, חשדן אנושי של טיפול יתר על ידי טיפול אוזון, כמו גם לחץ דם, כמו גם טיפול ביולוגי, כמו גם.

תנאים אופטיים Vary על ידי Effluent

הרכיבה של פסולת טקסטיל משתנה במידה רבה בהתאם לתהליכים המשמשים (למשל, צבע כותנה לעומת סיבים סינתטיים סיום) נוכחות של רמות גבוהות של מוצקים מושעה, גולשים, או מלחים יכול להפריע להעברה המונית של האוזון והדור הרדיקלי. לכן, כל יישום דורש מחקר טייס יסודי כדי לקבוע את המינון האוזון האופטימלי, pH, וזמן מגע זה מוסיף זמן ועלויות לתכנון.

ניכוי מוגבל של סולידריות מוחלטת

עוץ יעיל להרוס אתמזהמים אורגניים אבל לא להסיר מלחים אורגניים או מתכות כבדות. כתוצאה מכך, עבור משככי לב גבוהה, צעדים נוספים טיפול כמו אוסמוזה הפוכה או החלפת יון עשויים להיות נחוצים אם מים reuse היא המטרה.

שילוב של עוץ לטיפול קיים

אישור טיפול ביולוגי

באמצעות אוזון כצעד טרום טיפול יכול לשבור את תרכובות recitrant, מה שהופך את יעיל יותר amenable יותר להשפלה ביולוגית מאוחרת. גישה זו יכולה לשפר באופן משמעותי את הסרת COD ולהפחית את הרעילות שעלולה לעכב פעילות מיקרוביאלית. צמחים רבים בקנה מידה מלא מעסיקים אגן מגע לפני ozonation ואחריו מחץ מופעל.

אוזנון כצעד פולני

לאחר טיפול ראשוני ומשני (למשל, גישור וסיפלציה, או ביולוגי מנברן), אוזון יכול לשמש צעד מכריע ללטש צבע השוכן ולעקוב אחר contaminants אורגני.זה לעתים קרובות הכרחי כאשר המים מטופלים נועדו לשימוש חוזר בעיבוד הטקסטיל, שבו אפילו רמות נמוכות של צבע יכולות להשפיע על איכות צבע צבע צבע.

מעבדי Ozone + UV / H2O2

תהליכי חמצון מתקדמים (AOPs) המשלבים את האוזון עם אור UV או מימן peroxide מייצרים ריכוז גבוה יותר של רדיקלים הידרוקסיל.אלה AOPs יכולים למינרלים יותר לחלוטין והם יעילים גם כאשר אוזון לבדו אינו מספיק.ה-UV/OveFLT:03FLT:1 ו- OFreavesLT:2FLT 3FLT 33FLT 3 / H222 מבוססים היטב עבור הון פעיל, אם כי הם יעילים יותר מאשר עלויות תפעוליות פשוטות יותר מאשר יעילות.

Ozone + Membrane Bioreactor (MBR) היברידית

מגמה מתפתחת היא לשלב אוזון עם ביולוגיים membrane: אוזון מוחל על זרם ה- MBR permeate או תיקון כדי להפחית את ההונאה על ידי חמצון של עבירות אורגניות ושליטה בצמיחה מיקרוביאלית.זה מרחיב את חיי קרום ולשפר את האיכות הכוללת.

הערכה סביבתית וכלכלית

יתרונות סביבתיים

עוץ מפחית את טביעת הרגל הסביבתית של עיבוד הטקסטיל על ידי חיסול הצורך במזהמים כימיים וflocculants, אשר עצמם יכולים להיות מסוכנים וליצור סלפטציה.התהליך פועל בטמפרטורה ולחץ (מלבד הדור האוזון) ואינו מציג חומרים אורגניים מתמשך לתוך הסביבה.טיפול באפקטים יש צבע נמוך משמעותית ו רעילות, המאפשר שחרור בטוח או חוזר, ולכן ראוי לציון משאבים כימיים לעתים קרובות יותר מאשר זיהום פחמן, כאשר יש השפעה כללית של טיפול תרופתי.

שיקולים כלכליים

ההשקעה הראשונית של הון עבור מערכת אוזון - כולל גנרטור אוזון, איש קשר, יחידת הרס ומכשור - יכול להיות משמעותי.עם זאת, חיסכון בעלויות תפעולי מרכישות כימיות מופחתות, עלויות טיפול חתומות נמוכות יותר, ופוטנציאל של מיצוי מים יכול להוריד את ההשקעה לאורך זמן. תקופת ההחזר משתנה בין 1 ל 5 שנים בהתאם להיקף, עלויות אנרגיה מקומיות, ומכסי מים.

מחקרים ויישומים אמיתיים

כמה יצרני טקסטיל במדינות עם תקנות סביבתיות חזקות - כגון גרמניה, איטליה, סין והודו - אימצו בהצלחה את אוזון. לדוגמה, צמח עיבוד ג'נים בתאילנד התקנת מערכת אוזון בקנה מידה מלא (300 מ'3/יום קיבולת) והשגת > 95% הסרת צבע ו -70% COD ירידה בטיפול של כ- 015/m3.

מגמות מחקר ודרכים לעתיד

מחקרים מתקדמים נועדו להפוך את ההזנה יעילה יותר ויעילה יותר לאזורי מפתח כוללים:

  • (FLT:0) אכסון מזהמים: FLT:1 שימוש בזרזים מוצקים (למשל, תחמוצות מתכת, חומרים המבוססים על פחמן) כדי לשפר את פירוק האוזון ואת הדור הרדיקלי, צמצום המינון האוזון הנדרש.
  • (FLT:0)Ozone micro-nanoבועות: בועות אלה יש שטח משטח גבוה מאוד וזמן מגורים ארוך יותר במים, שיפור העברת המונים ויעילות חמצון.
  • (FLT:0)Process אוטומציה ו ניטור בזמן אמת: irFLT:1 חיישנים למדידת שאריות האוזון, סופגנות UV, ו- COD מאפשרים התאמה דינמית של מינון האוזון, שימוש באנרגיה אופטימיזציה.
  • (FLT:0) גידול באנרגיה מתחדשת: FIRLT:1 או אנרגיית רוח ניתן להשתמש כדי לייצר אוזון, להפחית את טביעת הרגל פחמן ואת עלויות התפעוליות.
  • (FLT:0) הרחבת אסטרטגיות בקרת לוואי: ⁇ 1 מתקדם בשילוב עם ללוט ביולוגי יכול להבטיח שכל אמצעי ביניים רעילים יוסרו לחלוטין.

בעוד תעשיית הטקסטיל נעה לעבר מודלים של כלכלה מעגלית עם אפס פסולת נוזלית, אוזון עשוי לשחק תפקיד מרכזי יותר במתן שימוש במים ושיקום משאבים.הטכנולוגיה בוגרת אך ממשיכה להתפתח, מבטיח אפילו יותר יתרונות סביבתיים וכלכליים.

מסקנה

Ozonation בולטת כטכנולוגיה יעילה וידידותית לסביבה לטיפול בתעשיית הטקסטיל effluents.היכולת שלה לשנות במהירות את הפסולת, להפחית את המזהמים האורגניים של קיצוץ, לייצר פסולת משנית הופכת אותו כלי חשוב להשגת עמידה בסטנדרטים של פריקה ומאפשרת אופטימיזציה של מים הקשורים לצריכת אנרגיה, בטיחות, ומוצרים קיימים אך הם מטופלים באמצעות תהליך מתמשך עיצובי, במיוחד כדי להפחית את יעילותם של תהליכים סביבתיים.

(ב) לקריאה נוספת, עיין בהנחיות של הסוכנות לפסולת של הטקסטיל מים מ- 1 (FLT:2technical Review of ozonation in WastewatercioFLT 3: וסקירה עדכנית על תהליכי החמצן של FLT:4, 7.2,5 מתרגלים בתעשייה יכולים להתייחס גם למחקרים הניתנים על ידי ארגונים כגון FLT:6FLT 7.