อุปกรณ์บํารุงน้ําเสียด้วยสารไฟฟ้าเคมีสําหรับบํารุงน้ําเสียในการสีและพิมพ์

I. ภาพรวมผลิตภัณฑ์

น้ำเสียจากการย้อมและการพิมพ์เป็นแหล่งมลพิษที่สำคัญที่สุดในอุตสาหกรรมสิ่งทอ เกิดจากกระบวนการต่างๆ เช่น การขจัดแป้ง การล้าง การฟอกสี การย้อม การพิมพ์ และการตกแต่ง เป็นหนึ่งในแหล่งน้ำเสียอุตสาหกรรมที่ใหญ่ที่สุดในแง่ของการใช้น้ำและการระบาย น้ำเสียจากการย้อมและการพิมพ์มีลักษณะเด่น 5 ประการ คือ ความเข้มข้นสูง สีเข้มสูง ค่า pH สูง การย่อยสลายที่ทนทาน และความแปรปรวนสูง น้ำเสียมีค่า COD สูง สีเข้มสูง ปริมาณของแข็งทั้งหมดสูง และค่า pH ผันผวนระหว่าง 5 ถึง 10 มีสารช่วยในการขจัดแป้งจำนวนมาก (เช่น โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ PVA, แป้ง) สีย้อม (เช่น สีย้อมแอโซ, แอนทราควิโนน, พทาโลไซยานีน) สารเสริมต่างๆ สารลดแรงตึงผิว ฯลฯ ทำให้องค์ประกอบมีความซับซ้อนอย่างยิ่ง คุณภาพของน้ำเสียแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละกระบวนการ

การบำบัดน้ำเสียจากการย้อมและการพิมพ์ต้องเผชิญกับความท้าทายหลักสองประการมาเป็นเวลานาน: ประการแรก COD ลดลงได้ยากอย่างมีประสิทธิภาพ น้ำเสียมีสีย้อมสังเคราะห์และสารช่วยขจัดแป้งที่ทนทานต่อการย่อยสลายจำนวนมาก ซึ่งมีความเสถียรทางโครงสร้างและเฉื่อยทางเคมี ทำให้การบำบัดทางชีวภาพแบบดั้งเดิมไม่มีประสิทธิภาพ ประการที่สอง น้ำเสียสีเข้มสูงทำลายสีได้ยาก กลุ่มสีในโมเลกุลสีย้อม (พันธะแอโซ —N=N—, กลุ่มควิโนน, พันธะคู่คอนจูเกต ฯลฯ) ทนทานต่อสารออกซิไดซ์แบบดั้งเดิมอย่างมาก เส้นทางกระบวนการแบบดั้งเดิมมักจะตามลำดับของ "ตะแกรง → การปรับสภาพ → การตกตะกอนและการตกตะกอน → การไฮโดรไลซิสและการทำให้เป็นกรด → การบำบัดทางชีวภาพแบบแอโรบิก → การบำบัดขั้นสูง" แต่ละขั้นตอนมีข้อจำกัด: การตกตะกอนและการตกตะกอนไม่มีประสิทธิภาพในการทำลายสีของสีย้อมที่ละลายน้ำได้ ระบบบำบัดทางชีวภาพมีอัตราการกำจัดสารอินทรีย์ที่ทนทานต่อการย่อยสลายต่ำ เช่น สีย้อมแอโซ และขั้นตอนการบำบัดขั้นสูง (Fenton/ถ่านกัมมันต์) มีต้นทุนการดำเนินงานสูงและสร้างกากของเสียอันตรายจำนวนมาก

ระบบนี้ใช้เทคโนโลยีการออกซิเดชันด้วยไฟฟ้า ซึ่งรวมกลไกหลายอย่างของการย่อยสลายด้วยการออกซิเดชันด้วยไฟฟ้า การตกตะกอนด้วยไฟฟ้า และการลอยด้วยไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งมุ่งเป้าไปที่ลักษณะของน้ำเสียจากการย้อมและการพิมพ์ที่มีสีเข้มสูง การย่อยสลายที่ทนทาน และความเค็มสูง: สำหรับการทำลายสีของน้ำเสียจากการย้อม/พิมพ์ กลุ่มสี (พันธะแอโซ, กลุ่มควิโนน, พันธะคู่คอนจูเกต ฯลฯ) จะถูกออกซิไดซ์และแตกออกโดยตรงบนพื้นผิวแอโนด หรือโครงสร้างคอนจูเกตของมันจะถูกทำลายภายใต้การโจมตีของอนุมูลไฮดรอกซิล (·OH) บรรลุอัตราการกำจัดสี 92%~99% ทำให้น้ำทิ้งไม่มีสีและใส

สำหรับการย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียจากการขจัดแป้ง/ล้าง PVA, แป้ง และสารเสริมต่างๆ จะถูกออกซิไดซ์และทำให้เป็นแร่ธาตุโดยตรงบนพื้นผิวแอโนด โมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่จะแตกสายคาร์บอน ค่อยๆ สลายตัวเป็นกรดอินทรีย์ขนาดเล็ก และสุดท้ายจะเปลี่ยนเป็น CO₂ และ H₂O บรรลุอัตราการกำจัด COD 70%–94%

สำหรับการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรของน้ำเสียจากการย้อมที่มีความเค็มสูง น้ำเสียจากการย้อมโดยทั่วไปมี NaCl ความเข้มข้นสูง วิธีการทางไฟฟ้าใช้ไอออนคลอไรด์ในน้ำเสียเพื่อสร้างคลอรีนที่ใช้งาน ทำให้ประสิทธิภาพการออกซิเดชันเพิ่มขึ้น น้ำเกลือที่บำบัดแล้วสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ในกระบวนการย้อมได้

กระบวนการทั้งหมดใช้เพียงไฟฟ้า โดยไม่ต้องเติมสารเคมีใดๆ หรือสร้างกากตะกอนเคมีจำนวนมาก อิเล็กโทรดทนต่อเกลือและการกัดกร่อน เหมาะสำหรับสภาวะที่ซับซ้อนของน้ำเสียจากการย้อมที่มีความเค็มสูงและอุณหภูมิสูง (สูงถึง 60°C) และทำงานได้อย่างปลอดภัยที่อุณหภูมิและความดันปกติ

II. ความยากลำบากในการบำบัดน้ำเสียจากการพิมพ์และการย้อม และโซลูชันของอุปกรณ์นี้

III.หลักการทำงาน

หลังจากผ่านการกรอง การปรับสภาพ และการตกตะกอนเพื่อกำจัดของแข็งแขวนลอย น้ำเสียจากการย้อมและการพิมพ์จะเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ไฟฟ้า ซึ่งจะผ่านการทำให้บริสุทธิ์แบบ 시너지 (synergistic) หลายกลไกภายใต้การทำงานของอิเล็กโทรด:

(1) การออกซิเดชันด้วยไฟฟ้าโดยตรง — การแตกกลุ่มสีและการทำให้เป็นแร่ธาตุของสารอินทรีย์ (เส้นทางหลัก)

กลุ่มสีของโมเลกุลสีย้อมในน้ำเสียจากการย้อมและการพิมพ์ (พันธะแอโซ —N=N—, โครงสร้างควิโนน, พันธะคู่คอนจูเกต, วงแหวนอะโรมาติก ฯลฯ) จะสูญเสียอิเล็กตรอนโดยตรงและถูกออกซิไดซ์บนพื้นผิวแอโนด:

การแตกพันธะแอโซ: แกนกลุ่มสีในโมเลกุลสีย้อมแอโซจะถูกออกซิไดซ์และแตกออก สร้างสารมัธยันตร์อะโรมาติกเอมีน และจากนั้นจะถูกทำให้เป็นแร่ธาตุต่อไป

การเปิดวงแหวนอะโรมาติก: ระบบวงแหวนอะโรมาติกของสีย้อมแอนทราควิโนนและทริฟีนิลมีเทนจะถูกไฮดรอกซิเลตและจากนั้นจะเปิดวงแหวนบนพื้นผิวแอโนด

การทำลายระบบคอนจูเกต: กลุ่มสีจะถูกออกซิไดซ์และแตกออก ส่งผลให้สีหายไปอย่างสมบูรณ์

การแตกสายโซ่ออกซิเดชันของ PVA/แป้ง: โพลีไวนิลแอลกอฮอล์และโมเลกุลใหญ่ของแป้งในน้ำเสียจากการขจัดแป้งจะถูกออกซิไดซ์และแตกออก ค่อยๆ สลายตัวเป็นกรดอินทรีย์โมเลกุลเล็ก และสุดท้ายจะถูกทำให้เป็นแร่ธาตุเป็น CO₂ และ H₂O

(2) การออกซิเดชันด้วยไฟฟ้าทางอ้อม (ส่วนใหญ่โดย ·OH และคลอรีนที่ใช้งาน)

การแยกด้วยไฟฟ้าของน้ำที่แอโนดจะสร้างอนุมูลไฮดรอกซิล (·OH) ในขณะที่ใช้ประโยชน์จากความเข้มข้นสูงของไอออนคลอไรด์ที่มีอยู่ตามธรรมชาติ (เกลือ NaCl) ในน้ำเสียจากการย้อมเพื่อสร้างคลอรีนที่ใช้งาน (Cl₂, HOCl, OCl⁻):

อนุมูลไฮดรอกซิลจะออกซิไดซ์โมเลกุลสีย้อมในสารละลายที่ไม่ได้สัมผัสกับแอโนดโดยตรงอย่างไม่เลือก

คลอรีนที่ใช้งานจะแพร่กระจายและออกซิไดซ์กลุ่มสีที่ตกค้างและสารอินทรีย์

(3) การทำลายสีและการฆ่าเชื้ออย่างล้ำลึก

หลังจากกลุ่มสีถูกทำลายอย่างสมบูรณ์ น้ำทิ้งจะไม่มีสีและใส ในขณะเดียวกัน คลอรีนที่ใช้งานที่สร้างขึ้นโดยไฟฟ้าจะทำลายเชื้อจุลินทรีย์ที่ก่อโรคในน้ำเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ และตัวชี้วัดจุลินทรีย์ในน้ำทิ้งเป็นไปตามมาตรฐานอย่างสมบูรณ์

IV. ข้อได้เปรียบหลัก (มุ่งเป้าไปที่น้ำเสียจากการย้อมและการพิมพ์)

ขอบเขต

ตัวเลือกที่ 1: การบำบัดเบื้องต้นขั้นสูงก่อนการบำบัดทางชีวเคมีน้ำเสียจากการย้อมและการพิมพ์ (กระบวนการความเข้มข้นสูง เช่น การขจัดแป้ง/การล้าง) → ตะแกรง/ถังปรับสภาพ → อุปกรณ์บำบัดด้วยไฟฟ้า (ลด COD + ทำลายสี + เพิ่ม B/C) → การตกตะกอนและการตกตะกอน → การไฮโดรไลซิสและการทำให้เป็นกรด → การบำบัดทางชีวภาพแบบแอโรบิก → การระบายน้ำที่ได้มาตรฐาน

ตัวเลือกที่ 2: การทำลายสีและการนำน้ำเสียจากการย้อมกลับมาใช้ใหม่

น้ำเสียจากการย้อมที่มีความเค็มสูง → การกรอง (กำจัดเศษใย) → อุปกรณ์ไฟฟ้า (ทำลายสี + ลด COD + ควบคุมคลอรีนตกค้าง) → นำกลับมาใช้ในกระบวนการย้อม

หมายเหตุ: หลังจากการบำบัดด้วยไฟฟ้า น้ำเสียที่มีความเค็มสูงที่เกิดจากกระบวนการย้อมของสถานประกอบการย้อมและการพิมพ์จะทำลายสีได้อย่างสมบูรณ์และลด COD ลงสู่ระดับที่ยอมรับได้ น้ำเกลือที่บำบัดแล้วสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้โดยตรงในกระบวนการย้อม

ตัวเลือกที่ 3: การบำบัดขั้นสูงของน้ำทิ้งทางชีวเคมี

น้ำเสียจากการย้อมและการพิมพ์แบบครบวงจร → การบำบัดเบื้องต้น → การไฮโดรไลซิสและการทำให้เป็นกรด → การบำบัดทางชีวภาพแบบแอโรบิก → ถังตกตะกอนทุติยภูมิ → อุปกรณ์บำบัดด้วยไฟฟ้า (กำจัด COD และสีที่ตกค้าง) → การระบายน้ำที่ได้มาตรฐาน/นำกลับมาใช้ใหม่