混凝技術在印染廢水處理中的應用及研究進展

羊小玉，周 律

（清華大學 環(huán)境學院，北京 100084）

特約述評

混凝技術在印染廢水處理中的應用及研究進展

羊小玉，周 律

（清華大學 環(huán)境學院，北京 100084）

概括了混凝技術在印染廢水的預處理和深度處理以及印染廢水回用工藝的預處理等領域的應用情況。介紹了目前用于印染廢水處理的無機混凝劑、有機絮凝劑及復合混凝劑等的應用發(fā)展現(xiàn)狀。復合混凝劑因各組分之間的協(xié)同作用提高了混凝性能，減少了投藥量，進而降低了混凝污泥的產(chǎn)量。應對有機組分進行陽離子化，以減少無機組分的用量，并通過接枝反應等制備出具有多支鏈、含較多具有吸附功能的官能團結構的有機高分子，以提高混凝效果。應進一步針對實際印染廢水，考察其他污染物以及實際操作條件對混凝效果的影響，以優(yōu)化改良復合混凝劑。

印染廢水；混凝技術；無機混凝劑；有機絮凝劑；復合混凝劑

印染廢水具有污染物組成復雜且濃度高、色度深、可生化性差、水質(zhì)波動大等特點，是較難處理的工業(yè)廢水之一［1-2］。混凝技術因具有操作簡便、投資小、占地省、處理量大、脫色率高等優(yōu)點，是常用的印染廢水處理工藝［3-6］，可有效降低廢水的COD、色度、SS等，尤其適合處理難生物降解的印染廢水。

本文綜述了近年來混凝技術在印染廢水處理中的應用情況和混凝劑的研究發(fā)展現(xiàn)狀。

1 混凝技術的應用情況

混凝技術主要用于印染廢水的預處理和深度處理以及印染廢水回用工藝的預處理。

由于印染廢水的污染物濃度高，且水質(zhì)、水量波動大，直接進行生化處理易引起微生物中毒［7-8］。采用混凝技術對廢水進行預處理可降低運行負荷，改善生化進水水質(zhì)，保證生化處理穩(wěn)定運行［9-11］。當廢水中含有較多的聚乙烯醇（PVA）時，在水解酸化前設置混凝工段，還可去除部分PVA，縮短水解時間。工程中印染廢水經(jīng)生化處理后常難以達到排放標準，多采用混凝技術進行深度處理［12］。劉曉劍等［13］采用水解酸化—好氧工藝處理某紡織染整企業(yè)廢水后，用聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）進行混凝處理，出水可達標排放。趙靚等［12］選用4種混凝劑深度處理某紡織公司污水處理廠生化二沉池出水，處理后出水均可達到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》［14］Ⅰ級排放標準。黃壯群［15］采用微生物分解—化學混凝沉淀法處理廣州市某印染廠廢水，出水可達標排放。混凝技術還可作為廢水再生回用技術的預處理方法［5，16-18］，以確保再生工藝的進水負荷適宜，減輕污染物對后續(xù)設備的污染。毛艷梅等［18］采用混凝—動態(tài)膜工藝對印染廢水二級出水進行處理，效果良好。Lee等［16］研究發(fā)現(xiàn)，混凝預處理可有效改善超濾膜的污染狀況，并通過優(yōu)化混凝劑加入量使膜污染達到最小化。

2 混凝劑的研究發(fā)展現(xiàn)狀

混凝劑主要包括無機混凝劑和有機絮凝劑兩大類，而近年來，結合了各混凝劑優(yōu)勢的復合混凝劑成為人們的研究熱點。

2.1 無機混凝劑

無機混凝劑主要是鋁鹽和鐵鹽，包括無機低分子混凝劑（如FeCl3，F(xiàn)eSO4，AlCl3，Al2（SO4）3等）和無機高分子混凝劑（如PAC、聚合氯化鐵（PFC）、聚合硫酸鐵（PFS）等）。無機高分子混凝劑因其帶電荷高、適用pH范圍廣、混凝處理效果好等優(yōu)點而在印染廢水處理中廣泛使用。目前國內(nèi)印染廢水處理工業(yè)園區(qū)主要采用PAC［19］。FeSO4因其脫色效果顯著且價格便宜在實際工程中也應用較多。

Khayet等［5］用Al2（SO4）3處理酸性黑染料廢水，Al2（SO4）3用量為820 mg/L時，染料去除率可達98%左右。Yadav等［20］用鐵鹽和鎂鹽處理模擬印染廢水，當FeSO4、FeCl3和MgCl2用量分別為3，3，6 g/L時，脫色率分別達96%，75%，53%。Tan等［21］用MgCl2處理工業(yè)印染廢水，用量為4 g/L時，脫色率高于90%。馮勇等［22］用亞鐵羥基絡合物還原脫色5種不同類型的水溶性偶氮染料，發(fā)現(xiàn)對于不同的染料，達到相同的脫色率所需的混凝劑用量差異較大，對于中性棗紅染料，當混凝劑加入量（以Fe計）為313 mg/L時，脫色率可達90%。

印染廢水中染料的種類眾多，對于不溶或溶解性低的染料（如分散染料、還原染料等），在水中多呈懸浮或膠體態(tài)，使用常規(guī)混凝劑如聚鋁鹽、聚鐵鹽等，可達到較好的去除效果。對于可溶性染料（如活性染料、酸性染料、直接染料等）帶負電、且相對分子質(zhì)量低，形成的混凝劑-染料微絮體較小，絮體沉降慢，往往需要通過增大投藥量來提高混凝效果，從而增大了污泥量，增加了處理成本。

2.2 有機絮凝劑

有機絮凝劑具有較高的相對分子質(zhì)量，常作為助凝劑起吸附架橋作用。目前最常用的有機絮凝劑是PAM，其產(chǎn)量約占我國合成高分子絮凝劑總量的85%［23］。根據(jù)使用需求，還開發(fā)了陽離子型、陰離子型以及兩性型PAM等衍生物。

Zhao等［24］利用滸苔多糖制備了新型絮凝劑，與PAC合用處理活性藍染料廢水，可明顯提高脫色率。Patel等［25］分別用辣木種子粉、玉米種子粉、殼聚糖作為絮凝劑處理剛果紅染料廢水，脫色率分別達到98.0%、89.4%和94.5%。Ramavandi等［26］用PFC誘發(fā)萃取車前草制備天然絮凝劑，處理印染廢水，COD去除率可達89%。

有機絮凝劑通常不帶電或帶很少的電荷，單獨處理印染廢水時電中和作用微弱，因而多與無機混凝劑聯(lián)用，或者對有機絮凝劑進行陽離子化改性，以提高混凝過程的電中和效果。

2.3 復合混凝劑

復合混凝劑是將兩種或兩種以上的混凝劑或絮凝劑復配而成，彌補了單一混凝劑或絮凝劑的不足，并簡化了混凝投藥工藝。復合混凝劑包括無機-無機、無機-有機、有機-有機等類型［27］。其中研究最多的是無機-有機復合混凝劑，該類混凝劑結合了無機金屬鹽的電中和作用及有機高分子化合物的吸附架橋作用，可顯著提高對印染廢水的混凝效果［28-34］。

在無機-有機復合混凝劑中，無機組分多為PAC、PFS、PFC或鎂鹽，有機組分多為聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDMDAAC）和PAM。Gao等［28］將PFC和PDMDAAC進行復配，在廢水pH 為7.5～10.5的范圍內(nèi)對分散藍和活性藍染料廢水的脫色率分別高于96%和98%，效果優(yōu)于PFC和PDMDAAC分別投加的情況。Gao等［29］還發(fā)現(xiàn)PFC-PDMDAAC復合混凝劑處理溶解性染料時是PDMDAAC先與其反應形成微復合物以降低染料溶解性，然后通過Fe（Ⅲ）水解物種聚集成大顆粒絮體而去除。Lee等［30］將鎂鹽（MgCl2和Mg（OH）2）與PAM復配，發(fā)現(xiàn)MgCl2是嵌入在PAM分子鏈上，而Mg（OH）2僅是吸附在PAM鏈表面。

此外，復合混凝劑中的有機組分也包括將不同單體進行聚合反應而制得的共聚物，以及天然有機高分子。Yeap等［11］將丙烯酰胺和異丙醇氯化物單體共聚制得聚丙烯酰胺-異丙醇氯化物（PAMIPCl），該聚合物與PAC混合制備出PAC-PAMIPCl復合混凝劑，當廢水pH為7.5、混凝劑加入量為50 mg/L時對活性紅染料廢水的COD去除率達92%，脫色率為95%；當廢水pH為3.0、混凝劑加入量為20 mg/L時對分散黃染料廢水的COD去除率達93%，脫色率為96%。Yang等［31］利用表氯醇和二甲胺單體制備有機聚合物ECH-DAM，再與PFC復配制得PFC-表氯醇-二甲胺（PFC-ECH-DAM）復合混凝劑，用以處理合成染料廢水，實驗結果表明，PFC 與ECH-DAM的合成有利于促進大顆粒絮體的形成，絮體生長速率更快，絮體尺寸分布范圍更廣。Yang等［32］研究發(fā)現(xiàn)用復合混凝劑PFC-DAM-ECH處理模擬活性染料廢水時，PFC和DAM-ECH的協(xié)同作用增強了電中和性能并提高了脫色效率。Wang等［33］將PAC與表氯醇-二甲胺聚合物（EPIDMA）復配，處理活性艷紅染料廢水，結果發(fā)現(xiàn)，隨著有機組分含量的增加，復合混凝劑的吸附架橋功能起著重要的作用，而電中和性能有所減弱，具有中等黏度和有機組分含量的復合混凝劑能有效去除活性染料。Mega等［34］將PAC和殼聚糖復配，通過FTIR分析發(fā)現(xiàn)鋁物種和殼聚糖分子間存在分子間相互作用，鋁物種分布有所變化。

復合混凝劑既簡化了投藥設備，又因各組分之間的協(xié)同作用提高了混凝性能，減少投藥量，進而降低混凝污泥產(chǎn)量，具有廣闊的發(fā)展前景。

3 結語

復合混凝劑處理印染廢水時多以無機-有機復配為主，宜對有機組分進行陽離子化，以減少無機組分的用量，且可以進一步通過接枝反應等方法制備出具有多支鏈、含較多具有吸附功能的官能團結構的有機高分子，以提高混凝效果，減少投藥量。

目前復合混凝劑的研究多處于實驗室階段，商業(yè)化生產(chǎn)和實際工程應用的較少。從調(diào)研的文獻中發(fā)現(xiàn)，目前使用復合混凝劑處理印染廢水的研究多以模擬染料廢水為主，以實際印染廢水為處理對象的較少。而模擬染料廢水中含有的多是活性染料和分散染料，鮮有其他諸如酸性染料、直接染料等。因此，應進一步針對實際印染廢水，考察其他污染物（如漿料、表面活性劑等）以及實際操作條件（如高溫、高含鹽量等）對混凝效果的影響，以優(yōu)化改良復合混凝劑。

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（編輯 祖國紅）

Application and research progress of coagulation process for treatment of dyeing wastewater

Yang Xiaoyu，Zhou Lü

（School of Environment，Tsinghua University，Beijing 100084，China）

The application situations of coagulation process in pretreatment and advanced treatment of dyeing wastewater and pretreatment for dyeing wastewater reuse are generalized. The application and development of inorganic coagulants，organic flocculants and composite coagulants used in dyeing wastewater treatment are introduced. The coagulation capability of composite coagulant is improved with synergistic effect of each component，therefore the reagent dosage is reduced and the production of coagulation sludge is decreased. It is proposed that：The organic components of composite coagulant should be treated by cationization to reduce the dosage of inorganic component，and the branched organic polymer with absorption function groups should be prepared by grafting reaction to improve the coagulation effect；For further research，the effects of other pollutants in real dyeing wastewater and the practical operation conditions on coagulation should be studied for modifi cation of composite coagulant.

dyeing wastewater；coagulation process；inorganic coagulant；organic fl occulant；composite coagulant

X703

A

1006-1878（2016）01-0001-04

10.3969/j.issn.1006-1878.2016.01.001

2015 - 09 - 15；

2015 - 10 - 10。

羊小玉（1991—），女，四川省綿陽市人，碩士生，電話 18810914936，電郵 Shonali29@126.com。聯(lián)系人：周律，電話010 - 62773079，電郵 zhou2001@263.net.cn。

國家水體污染控制與治理科技重大專項（2014ZX 07215001-001）。