印染廢水處理工藝研究與進展

摘 要：綜述了印染廢水處理工藝的現(xiàn)狀，介紹了現(xiàn)有的處理工藝方法，如物理方法、化學方法、生物方法，并指出了對于目前現(xiàn)有工藝的研究狀況。由于印染廢水的成分比較復雜，因此通過組合工藝、集成工藝、開發(fā)新工藝才是以后印染廢水處理的發(fā)展方向。

關鍵詞：印染廢水；方法；工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.021

紡織工藝所使用的原材料可以分為三類，棉花、羊毛、和合成纖維。棉紡織工藝則是中國最大的工業(yè)之一。紡織印染工藝往往會消耗大量的水，并在生產單元中產生顏色豐富、含有活性劑染料和化學殘留物，COD和BOD濃度高的印染廢水。目前，印染廢水中染料的主要成分是芳香族雜環(huán)化合物，具有顯色基團和極性基團，結構更加復雜穩(wěn)定，難以降解。

據不完全統(tǒng)計，我國印染廢水排放量約為3×106～4×106 m3/d，約占整個工業(yè)廢水排放的35%，但是回用率卻不到10%[1]。因此改進現(xiàn)有印染廢水處理工藝和開發(fā)全新印染廢水處理工藝，對于環(huán)境和工業(yè)生產都有著及其重要的意義。

1 印染廢水物理處理方法

1.1 吸附法

在廢水處理中，吸附法通常是將不同種類的濾料作成吸附濾床來吸附污染物質，最長用的濾料一般為活性炭，其比表面積高達500～600 m2/g，適用于對相對分子質量低于400的水溶性染料的脫色處理。但是活性炭的制備和再生成本較為高昂，在需要進行大規(guī)模生產和處理大量印染廢水的情況下用途有限。B.Mella等[2]利用制革廠產生的固體廢物，如制革過程中廢棄的動物皮毛，作為吸附劑來處理酸性染料，并在處理酸性藍161和酸性黑210的過程中取得了和活性炭相似甚至更好的效果。李蒙英等[3]利用青霉菌對印染廢水吸附處理，通過研究并發(fā)現(xiàn)，青霉菌對于黑色和紅色染浴廢水的色度處理效果良好，去除率分別達到了98%和74.5%。吸附法對于印染廢水處理具有效率高、見效快的特點，但是對于吸附劑的選擇要求較高，所以研發(fā)高效、成本低廉、易再生的吸附劑依舊是吸附法的重點研究和發(fā)展方向。

1.2 膜分離法

應用于印染廢水處理的膜技術主要分為超濾、微濾、反滲透等形式，通過對印染廢水中污染物的分離、濃縮、回收來達到對廢水的凈化。MertErkanl?等[4]通過使用超濾的方法從印染廢水中回收含鹽水，并發(fā)現(xiàn)了在5kDa+2kDa和2kDa+2kDa兩種情況下對于TOC和色度的去除效果較好。范莉莉等[5]使用一體式反滲透裝置處理印染廢水，結果發(fā)現(xiàn)在15Mpa的壓力下，出水的電導率、COD、質量濃度、色度等指標均符合國家一級排放標準。膜分離技術處理印染廢水的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在能夠去除水中有機質的同時還能夠有效的去除甚至分離出印染廢水中的無機鹽并有效降低色度。然而，膜分離工藝的成本較高，且容易被污染降低使用壽命。因此，只有降低膜的成本，增加膜的耐污染強度和使用壽命才能在印染廢水的處理中得到廣泛應用。

2 印染廢水化學處理法

2.1 電化學法

電化學法處理印染廢水，主要是利用電解氧化、電解還原、電解絮凝汽浮等方式，在外加電場的作用下，通過化學反應產生大量的羥基自由基等活性基團，來破壞印染廢水中染料的分子結構，從而實現(xiàn)脫色并降低廢水中主要污染物的濃度。Mehmet Kobya等[6]通過鐵鋁電極電絮凝的方法來處理印染廢水，COD和TOC的去除率分別達到了77%和82%，并得出了鐵電極在印染廢水去除中的效率和成本要優(yōu)于鋁電極。D.Rajkumar等[7]通過以氯化物為介質的電化學法來去除含有活性藍19的印染廢水，研究得出同時增加氯離子濃度和電流密度可以提高對于色度的去除。尚秀麗等[8]通過電芬頓氧化法來處理印染廢水，分析了電極材料、不同類型芬頓反應器對染料廢水脫色率的影響，電芬頓法作為一類高級氧化技術，是處理染料廢水的有效方法。

2.2 化學氧化法

化學氧化法是目前印染廢水較為成熟的方法，利用各種氧化劑將染料分子中發(fā)色基團的不飽和鍵斷開，形成分子質量較小的有機物或無機物，從而使染料失去發(fā)色能力。S. Velmurugan等[9]利用芬頓光催化法和芬頓超聲法來去除印染廢水中的活性藍28，研究表明，芬頓光催化的降解率要高于芬頓超聲法。薛懂[10]等利用絮凝芬頓法對染襪廠的紅藍印染廢水進行處理，在最佳條件下，印染藍廢水經氧化處理后COD去除率大于80%，色度去除率95%以上；印染紅廢水需經絮凝預處理后再用芬頓試劑氧化處理，其脫色率達到了99.6%，COD去除率為91.2%，出水COD濃度為96 mg/L，可達標排放。化學氧化法中目前應用最為廣泛的便是芬頓法，因為芬頓試劑在處理廢水過程中除具有氧化作用外，還兼有混凝作用，脫色效率較高，便于與其他方法組合使用等優(yōu)勢，因此泛用度極高。

2.3 混凝沉淀法

混凝沉淀法主要用于去除印染廢水中的懸浮和膠體態(tài)污染物，效果好壞的關鍵是合適的絮凝劑的選擇[11]。目前混凝劑主要分為無機混凝劑和有機高分子混凝劑兩種。無機混凝劑的成分主要為鐵鹽、鋁鹽，無機混凝劑對于含有分子量較大的染料的印染廢水有著較好的處理效果，通過混凝作用去除以膠體或懸浮態(tài)存在于廢水中的染料。然而無機混凝劑對于分子量較小的染料去除效果十分有限。有機高分子混凝劑中使用最廣泛的是聚丙烯酰胺，有機高分子混凝劑在進入水中后分解為數量龐大的線性分子，通過吸附架橋的作用來處理印染廢水中的膠體懸浮粒子。另一方面，有機高分子混凝劑還可以作為無機混凝劑的助凝劑或者助濾劑來使用，可以有效的防止鋁離子沉淀析出、輕小絮體的流出，提高水質質量。

2.4 光催化氧化法

光子具有一定能量，當照射到某些物質上，原子的電子吸收一定的能量后，便會從價帶躍升，到導帶，而原本電子存在的地方就會出現(xiàn)一個帶正電的電洞也即光生電子和光生空穴。由于這種電子和空穴分別具有較強的還原性和氧化性，因此能使半導體上的物質發(fā)生氧化還原反應，從而將光能轉換為化學能。這些物質被稱為光催化劑，產生的現(xiàn)象稱為光催化反應。P.Suresh等[12]研究了納米氧化鎳負載活性碳作為光催化劑降解印染廢水的協(xié)同效應，得出結論，在紫外光照射下，納米氧化鎳負載活性炭相比純氧化鎳，有更強的光吸收能力和更好的電荷分離能力，處理后的印染廢水出水水質更佳。趙立杰等[13]研究了使用TiO2膜光電催化氧化法降解印染廢水，研究結果表明，光電催化氧化法的活性藍染料溶液降解率高于電極氧化法和光催化法，證明電化學和光催化在反應過程中具有協(xié)同作用。在電流密度20mA/cm2、pH值為4、光照距離為8 cm的條件下，降解初始濃度100 mg/L活性藍染料模擬印染廢水，2.5 h時COD去除率為88.4%，色度脫除率為93%。endprint

3 生物處理法

3.1 上流式厭氧污泥床（UASB）

污水自下而上通過UASB。反應器底部有一個高濃度、高活性的污泥床，污水中的大部分有機污染物在此間經過厭氧發(fā)酵降解為甲烷和二氧化碳。因水流和氣泡的攪動，污泥床之上有一個污泥懸浮層。反應器上部有設有三相分離器，用以分離消化氣、消化液和污泥顆粒。消化氣自反應器頂部導出；污泥顆粒自動滑落沉降至反應器底部的污泥床；消化液從澄清區(qū)出水。李超等[14]通過使用UASB-A/O耦合工藝處理高含氮印染廢水中試，發(fā)現(xiàn)在前處理廢水UASB進水流量為0.065 m3/h，染色廢水UASB進水流量為0.260 m3/h，同時A/O工藝混合液回流比為200%的情況下，該耦合工藝對印染廢水中污染物去除效果最好。王學華等[15]對印染廢水水解酸化處理中填料式反應器與UASB反應器進行了對比研究，研究發(fā)現(xiàn)UASB水解酸化反應器在適用性和工程造價兩個方面具有一定的缺陷；但是UASB水解酸化反應器對印染廢水中COD、SS和色度去除率能夠分別達到50%、73%和75%，明顯高于填料式水解酸化反應器。

3.2 移動床生物膜反應器（MBBR）

MBBR工藝兼具傳統(tǒng)流化床和生物接觸氧化法兩者的優(yōu)點，是一種新型高效的污水處理方法，依靠曝氣池內的曝氣和水流的提升作用使載體處于流化狀態(tài)，進而形成懸浮生長的活性污泥和附著生長的生物膜，這就使得移動床生物膜使用了整個反應器空間。Xiao-Bao Gong等[16]通過移動床生物膜反應器和臭氧氧化聯(lián)合處理紡織印染廢水，進水COD、SS、氨氮、色度的濃度分別為824mg/L，691mg/L，40mg/L和165℃，出水COD、SS、氨氮、色度的濃度分別為47mg/L，15.2mg/L，5.9mg/L和6.1℃，最終出水的水質可以滿足紡織行業(yè)再利用要求?；籼颐穂17]發(fā)現(xiàn)MBBR對印染廢水中 COD和氨氮有良好的去除效果。進水COD由200mg/L左右降到50mg/L 以下，氨氮由10mg/L降到2mg/L以下，但色度去除率效果較差，僅為25%。

3.3 曝氣生物濾池（BAF）

曝氣生物濾池是一種結合了生物接觸氧化與懸浮物濾床于一體，采用顆粒濾料固定生物膜的好氧或缺氧的生物反應器。具有出水水質好、處理效果穩(wěn)定、有機負荷高、易掛膜、占地面積小等優(yōu)勢。李宇偉[18]使用臭氧-BAF工藝并研究其在印染廢水提標改造的效果，結果表明，當停留時間為20min，臭氧進水的濃度為40mg/L，對印染廢水去除率能達到80%以上，經處理后的COD濃度為低于60mg/L，處理效果良好。

4 結論和展望

自從國家在2015年頒布水十條以來，對印染廢水出水水質的要求已經有了進一步提高，傳統(tǒng)印染廢水處理工藝技術的改良和提標已是迫在眉睫，根據上述研究表明，傳統(tǒng)單一的處理方法已經不再適用于現(xiàn)有的印染廢水，如今的印染廢水的處理工藝需結合自身的水質特點來選擇，因此合理選擇和組合現(xiàn)有工藝、開發(fā)新工藝、提升傳統(tǒng)工藝將會是今后印染廢水處理工藝的主要方向。未來的印染廢水處理工藝將會偏向于單元工藝的集成和組合，使其可以根據不同的印染廢水水質，確定所需的工藝單元，確保印染廢水每一步的處理都可以達到最佳效果。

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作者簡介：谷俊輝（1990-），男，安徽淮南人，碩士研究生在讀，研究方向：水污染控制。endprint