耿 迪，馮秋雨，王 康，翟 建，倉(cāng) 理

（南京科技職業(yè)學(xué)院 生物與環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210048）

《2015年環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)》指出在調(diào)查統(tǒng)計(jì)的41個(gè)工業(yè)行業(yè)中，紡織業(yè)廢水排放量位居前4位，高達(dá)18.4億t[1]。2015年，浙江、江蘇、福建、山東、廣東五省份印染布產(chǎn)量占全國(guó)的比重達(dá)95.95%，其中江蘇占比達(dá)到12.4 %，位居全國(guó)第二。太湖地區(qū)則是江蘇印染產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，其中廢水和CODCr排放量分別占全省印染行業(yè)的75.3%和72.3%[2]。江蘇省紡織業(yè)聚集度較高，容易引發(fā)累計(jì)效應(yīng)，對(duì)環(huán)境沖擊比較大。

印染廢水二級(jí)生化出水中含有大量難降解有機(jī)物，具有毒性強(qiáng)、色度高的特點(diǎn)，難以達(dá)到《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4287—2012）的排放要求［出水化學(xué)需氧量（CODCr）低于60 mg/L，甚至低于50 mg/L］。因此，優(yōu)化工藝深度處理印染廢水、提高出水水質(zhì)顯得尤為重要。目前印染廢水常用的深度處理技術(shù)主要有吸附技術(shù)、膜技術(shù)、曝氣生物濾池、氧化技術(shù)以及組合工藝等方法。

1 吸附技術(shù)

活性炭因其表面的多孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，使其具有較強(qiáng)的吸附作用，常用于各類污水的深度處理。周玲等[3]比較了椰殼、煤質(zhì)、柱狀、果殼和粉末狀這5種活性炭對(duì)印染廢水二級(jí)生化出水CODCr的去除效果。研究表明，粉末狀活性炭CODCr的去除率為67.4 %，遠(yuǎn)高于椰殼、煤質(zhì)、果殼和柱狀的活性炭。這是因?yàn)榉勰罨钚蕴康谋缺砻娣e遠(yuǎn)高于另外4種活性炭，所以吸附能力更強(qiáng)，CODCr的去除效果更好。

目前，活性炭再生存在一定問題，吸附飽和后的活性炭往往作為危廢品處理，增加企業(yè)的運(yùn)行成本。

2 膜技術(shù)

膜技術(shù)產(chǎn)水水質(zhì)好，能直接回用于印染環(huán)節(jié)，目前，以膜生物反應(yīng)器（MBR）、超濾（UF）、反滲透（RO）為深度處理核心路線的膜法水處理技術(shù)日益得到推廣應(yīng)用。程家迪等[4]采用UF+RO工藝深度處理印染廢水二級(jí)生化出水，在二沉池出水CODCr97 mg/L、20倍和50 mg/L的條件下，出水CODCr、色度和SS分別為15 mg/L、3倍和1 mg/L，滿足回用標(biāo)準(zhǔn)，整體工藝運(yùn)行成本為3.53元/m3。李玉瓊等[5]同樣采用UF-RO膜技術(shù)深度處理印染廢水二級(jí)生化出水，出水達(dá)到回用至印染工序的標(biāo)準(zhǔn)［CODCr20 mg /L、色度（倍）8、電導(dǎo)率100 μs /cm］，運(yùn)行成本為2.466 元/t。朱兆亮等[6]采用預(yù)氧化+膜生物反應(yīng)器（MBR）+反滲透（RO）的組合工藝對(duì)某工業(yè)園區(qū)印染廢水處理廠二級(jí)生化出水進(jìn)行深度處理，在進(jìn)水CODCr為105～120 mg/L，色度為50倍的條件下，組合工藝的出水CODCr≤5 mg/L，色度≤5倍，電導(dǎo)率≤20 μs/cm，出水水質(zhì)滿足企業(yè)回用水要求。

目前，膜技術(shù)出水水質(zhì)好，但長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致膜污染，需要定期清洗維護(hù)，對(duì)運(yùn)行人員素質(zhì)要求較高，此外，清洗過程勢(shì)必會(huì)增加運(yùn)行成本。

3 曝氣生物濾池

曝氣生物濾池（Biological Aerated Filter，BAF）具有生物氧化與懸浮固體截留的功能，具有占地面積小、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、出水水質(zhì)好、基建投資省、運(yùn)行費(fèi)用低以及日常維護(hù)管理方便等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)還具有硝化、反硝化、碳化、除磷等功能，適用于印染廢水的深度處理。董倩倩[7]等采用曝氣生物濾池/活性砂濾池工藝深度處理印染廢水，出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，該深度處理系統(tǒng)運(yùn)行成本為0.066 元/m3。龔鳴[8]采用上流式曝氣生物濾池對(duì)印染廢水二級(jí)生化出水進(jìn)行深度處理，出水CODCr為70～100 mg /L、NH3-N 為5～8 mg /L、B/C（BOD5/CODCr）在0.10～0.15、色度70～90 度、濁度5～10 NTU、pH 7～8，在氣水比4∶1，水力負(fù)荷為0．35 m3/（m2·h） 時(shí)，CODCr的去除效率為54%，色度的去除率為78%，NH3-N 去除率為91%，滿足GB/T 18920—2002 城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

曝氣生物濾池對(duì)進(jìn)水SS的要求較高，若進(jìn)水的SS超過100 mg/L，會(huì)使濾池在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)的水頭損失、發(fā)生堵塞，勢(shì)必導(dǎo)致頻繁的反沖洗，增加了運(yùn)行的成本，造成了管理上的不便。此外，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，當(dāng)生物膜的厚度超過300～400 μm時(shí)，會(huì)造成氧的傳遞速率降低，部分區(qū)域發(fā)生厭氧反應(yīng)，導(dǎo)致濾床去除能力下降，出水水質(zhì)變差。隨著處理過程的持續(xù)進(jìn)行，微生物的生長(zhǎng)占據(jù)了填料的空隙，使得濾池水頭損失不斷增加，最后接近或達(dá)到設(shè)計(jì)值。在這種情況下，曝氣生物濾池需停車并進(jìn)行反沖洗。反沖洗要求在短時(shí)間內(nèi)，對(duì)填料進(jìn)行適度地清洗，清除濾料截留的懸浮物和老化脫落的生物膜，恢復(fù)濾料上生物膜的活性。曝氣生物濾池的反沖洗周期必須依據(jù)出水水質(zhì)、出水濁度以及濾料層的水頭損失等方面綜合確定，并由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)程序控制。該項(xiàng)技術(shù)對(duì)于設(shè)計(jì)與運(yùn)行要求均較高。

4 氧化技術(shù)

4.1 臭氧氧化技術(shù)

臭氧氧化技術(shù)是利用臭氧在特定催化劑的作用下，在廢水中快速分解產(chǎn)生大量羥基自由基，使得廢水中的難分解有機(jī)物被氧化去除，從而降低廢水中的CODCr并提高廢水的可生化性[9]。該項(xiàng)技術(shù)以其反應(yīng)快速、強(qiáng)氧化性和二次污染少等優(yōu)點(diǎn)而在印染廢水深度處理領(lǐng)域備受關(guān)注[10-11]。余雁[12]利用臭氧氧化法深度處理工業(yè)園區(qū)印染廢水二級(jí)生化出水，臭氧投加量在40 mg/L、反應(yīng)時(shí)間為40 min的情況下，對(duì)CODCr、色度和苯胺的去除率為32%、75%和89%，其中苯胺尚達(dá)不到不得檢出的指標(biāo)要求。該技術(shù)運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行成本在0.75 元/t水左右，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。邱壯[13]采用多級(jí)臭氧氣浮一體化裝置（DOIF）深度處理印染廢水二級(jí)生化出水，在CODCr為88～128 mg/L，UV254 1.249～1.498 cm-1，色度16～32倍，TOC 24.47～38.45 mg/L的條件下，CODCr、色度、UV254、TOC的去除率分別可達(dá)到25.5%、54.5%、37.5%、32.4%，有助于緩解后續(xù)“雙膜法”膜組件的污染，延長(zhǎng)膜組件的使用壽命。但臭氧的無組織排放會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成二次污染。

4.2 Fenton試劑氧化技術(shù)

Fenton試劑生成的羥基自由基（·OH）氧化電位僅次于氟，高達(dá)2. 80 V，這些極度活潑的·OH 可與有機(jī)物反應(yīng)，最終使有機(jī)物被氧化成CO2和H2O，達(dá)到降解CODCr的目的。曾旭等[14]采用芬頓氧化深度處理蘇州工業(yè)園某廠印染廢水二級(jí)生化出水，在廢水pH為3，芬頓反應(yīng)時(shí)間為40 min，硫酸亞鐵投加量1 250 mg /L、30%雙氧水投加量為1.5 g /L、殼聚糖絮凝劑投加量為3 mg /L 時(shí)，印染廢水的CODCr去除率可達(dá)80%。但Fenton試劑產(chǎn)生的沉淀作為危廢需要進(jìn)一步處理，這將會(huì)增加該項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)行成本。

5 組合工藝

5.1 O3/H2O2氧化工藝

O3/H2O2工藝通過產(chǎn)生·OH（標(biāo)準(zhǔn)ORP高達(dá)2.8 V）高效地氧化分解印染廢水二級(jí)生化出水中的難降解有機(jī)污染物，降低出水色度、提高出水B/C值，同時(shí)該工藝還具有反應(yīng)快、無二次污染等特點(diǎn)。嚴(yán)一超等[15]采用O3/H2O2氧化工藝深度處理印染廢水二級(jí)生化出水，在pH=9，臭氧進(jìn)氣流量0.2 L/min，臭氧濃度116 mg/L，反應(yīng)時(shí)間100 min，H2O2投加量9.79 mmol /L 時(shí)，CODCr和色度去除率分別為82.2%、96.9%，B/C由初始的0.10提升到0.32。此外，三維熒光光譜（3DEEM）、相對(duì)分子質(zhì)量分布（MWD）以及親疏水性分布分析表明，處理后EfOM 的熒光特性發(fā)生變化，低分子質(zhì)量物質(zhì)大量增加。

5.2 臭氧-曝氣生物濾池工藝

臭氧能夠?qū)⒉糠纸Y(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子難降解有機(jī)物氧化分解成為結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的小分子有機(jī)物，既可提高廢水的可生化性，還可有效降低出水色度。曝氣生物濾池內(nèi)微生物沿水流方向形成復(fù)雜而穩(wěn)定的群落結(jié)構(gòu)，通過吸附截留和氧化分解作用對(duì)有機(jī)物再次進(jìn)行降解，使得出水水質(zhì)好且穩(wěn)定。何才昌[16]應(yīng)用臭氧-曝氣生物濾池工藝深度處理印染廢水二級(jí)生化出水，在CODCr為139 mg/L、ρ（SS）為45 mg/L、色度為56倍的條件下，出水CODCr為55 mg/L、ρ（SS）為18 mg /L、色度為23倍，出水水質(zhì)能滿足GB 4287—2012直接排放的要求。

6 結(jié)語(yǔ)

印染廢水具有水質(zhì)水量波動(dòng)大，有機(jī)物、色度、pH 較高，成分復(fù)雜并含有生物難降解的有毒物質(zhì)，可生化性差（B/C約0.34）等特點(diǎn)。隨著區(qū)域環(huán)境承載力的減弱、環(huán)境容量變小、發(fā)生嚴(yán)重環(huán)境污染問題風(fēng)險(xiǎn)加劇，同時(shí)環(huán)保要求不斷提高、排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，使得印染廢水深度處理已成為印染行業(yè)的主流趨勢(shì)。已有的研究與實(shí)踐表明，采用組合工藝深度處理印染廢水，可以獲得較好的處理效果。