印染廢水處理面臨的問(wèn)題以及技術(shù)方面的研究進(jìn)展

紡織印染工業(yè)作為中國具有優(yōu)勢的傳統支柱行業(yè)之一，20世紀90年代以來(lái)獲得迅猛發(fā)展，其用水量和排水量也大幅度增長(cháng)。據不完全統計，我國日排放印染廢水量為3000-4000kt，是各行業(yè)中的排污大戶(hù)之一。加強印染廢水的處理可以緩解我國水資源嚴重匱乏的問(wèn)題，對保護環(huán)境、維持生態(tài)平衡起著(zhù)極其重要的作用。

1 印染廢水處理面臨的問(wèn)題

1.1 排放標準的日益嚴格

隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人們環(huán)境意識的提高，我國加大了對印染污水的治理。根據《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》，除Ⅲ類(lèi)污水排放指標變化不大外，國家增加了Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)污水印染廢BOD、COD、色度、懸浮物、氨氮、苯胺類(lèi)、二氧化氯等指標的排放限定。而印染廢水水質(zhì)一般平均為COD800-2000 mg/L，色度200-800倍，pH值10-13，BOD/COD為0.25-0.4，因此印染廢水的達標排放是印染行業(yè)急需要解決的問(wèn)題。

1.2 印染廢水處理難度增加

1.2.1 印染廢水組分復雜

印染廢水是指印染加工過(guò)程中各工序所排放的廢水混合而成的混合廢水。主要包括：預處理階段(如燒毛、退漿、煮練、漂白、絲光)排放的退漿、煮練、漂白、絲光廢水；染色階段排放的染色廢水；印花階段排放的印花廢水和皂洗廢水；整理階段排放的整理廢水。

印染廢水水質(zhì)隨原材料、生產(chǎn)品種、生產(chǎn)工藝、管理水平的不同而有所差異，導致各個(gè)印染工序排放后匯總的廢水組分非常復雜。隨著(zhù)染料工業(yè)的飛速發(fā)展和后整理技術(shù)的進(jìn)步，新型助劑、染料、整理劑等在印染行業(yè)中被大量使用，難降解有毒有機成分的含量也越來(lái)越多，有些甚至是致癌、致突變、致畸變的有機物，對環(huán)境尤其是水環(huán)境的威脅和危害越來(lái)越大�？傮w而言，印染廢水的特點(diǎn)是成分復雜、有機物含量高、色度深化學(xué)需氧量(COD)高，而生化需氧量(BOD5)相對較低，可生化性差，排放量大。

1.2.2 印染廢水處理方法的局限性

80年代以前，我國印染廢水的可生化性較高，CODcr濃度常在800mg/L以下，采用傳統的生物與物化聯(lián)合處理系統，出水即可達到排放標準。近二十年來(lái)，印染廢水水質(zhì)發(fā)生了很大的變化。傳統的印染廢水處理方法，如吸附、懸浮、過(guò)濾、混凝等具有設備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便和工藝成熟的優(yōu)點(diǎn)，但是這類(lèi)處理方法通常是將有機物從液相轉移到固相或氣相，不僅沒(méi)有完全消除有機污染物和消耗化學(xué)藥劑，而且造成廢物堆積和二次污染；生物法只能除去印染廢水中的BOD，對于COD特別是有毒難降解有機物和色度的出去效果不明顯。單一的處理方法已不能滿(mǎn)足當前印染廢水發(fā)展的要求。

2印染廢水處理研究進(jìn)展與動(dòng)向

2.1傳統方法和工藝的改進(jìn)

2.1.1吸附法

吸附法特別適合低濃度印染廢水的深度處理，具有投資小、方法簡(jiǎn)便、成本低的特點(diǎn)，適合中小型印染廠(chǎng)廢水的處理。傳統的吸附劑主要是活性碳，活性碳只對陽(yáng)離子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有較好的吸附性能，但是不能去除水中的膠體疏水性染料，并且再生費用高，使活性碳的應用受到限制。近幾年，研究的重點(diǎn)主要在開(kāi)發(fā)新的新的吸附劑以及對傳統的吸附劑進(jìn)行改良方面。

胡文偉等[1]研究了用“流炭法”處理印染廢水，可以大幅度改善出水水質(zhì)。劉玉真等[2]制得陽(yáng)離子膨潤土。Jae-Hyunbae等[3]研究了新型HDTMA-膨潤土。Ramakrishna K R等[4]研究了有機膨潤土和泥煤對染料的脫色效果。馬鳳國等[5]合成CMC-g-CPAM吸附劑。郭向利等[6]以粘土礦物為原料合成了一種新型高效印染廢水脫色材料。

2.1.2混凝法

混凝法具有投資費用低、設備占地少、處理容量大、脫色率高等優(yōu)點(diǎn)�；炷齽┯袩o(wú)機混凝劑、有機混凝劑及生物混凝劑等。傳統混凝法對疏水性染料脫色效率很高。缺點(diǎn)是需隨著(zhù)水質(zhì)變化改變投料條件，對親水性染料的脫色效果差，COD去除率低。如何選擇有效的混凝脫色工藝和高效的混凝劑，則是該技術(shù)的關(guān)鍵。

邊凌飛等[7]合成了BT-04復合混凝劑。陳建琴等[8]合成了SDF絮凝劑。黎載波等[9]合成了改性雙氰胺-甲醛絮凝脫色劑。隋智慧等[9]混凝劑PSF。陸雪梅等[10]混凝劑BS。蔣少軍[11]合成了FMC絮凝劑�；炷�工藝與其它工藝組合，也有很好的效果。謝凱娜等[12]通過(guò)對南京某紡織有限公司廢水處理的實(shí)例分析，說(shuō)明采用水解-接觸氧化-混凝工藝處理印染廢水能夠取得很好的處理效果，處理后出水水質(zhì)達到《污水綜合排放標準》的一級標準。

2.1.3化學(xué)氧化法

化學(xué)氧化是目前研究較為成熟的方法。氧化劑一般采用Fenton試劑(Fe2+, H2O2)、臭氧、氯氣、次氯酸鈉等。按氧化劑的不同，可將化學(xué)氧化分為：臭氧氧化法和芬頓試劑氧化法。臭氧氧化法不產(chǎn)生污泥和二次污染，但是處理成本高，不適合大流量廢水的處理，而且CODcr去除率低。通常很少采用單一的臭氧法處理印染廢水，而是將它與其它方法相結合，彼此互補達到最佳的廢水處理效果。汪曉軍等[13]用臭氧-曝氣生物濾池工藝處理模擬廢水。戴曉紅等[14]研究了UV+O3+H2O2法處理染料廢水。趙偉榮等[15]研究了O3與生化組合處理印染廢水的工藝，生化-物化-O3法處理出水的色度指標可完全滿(mǎn)足《紡織染整工業(yè)水排放物排放標準》的一級排放要求，而O3-生化-物化法處理出水的COD不能滿(mǎn)足排放要求，生化-物化-O3法不僅可以提高出水水質(zhì)且可以降低臭氧消耗量。

傳統Fenton法氧化能力相對較弱，隨著(zhù)人們對Fenton法研究的深入，近年來(lái)又把紫外光(UV)、草酸鹽等引入Fenton 法中，使Fenton法的氧化能力大大增強。Swaminathan K等[16]研究了光助Fenton 體系對偶氮染料的脫色過(guò)程。朱洪濤[17]研究了UV-Fenton催化氧化處理印染廢水。張良林等[18]研究了均相Fenton氧化-混凝法強化處理印染廢水。顧曉揚等[19]研究了O3-Fenton試劑化學(xué)氧化處理酸性玫瑰紅印染廢水。李亞峰等[20]進(jìn)行了混凝-Fenton法處理印染廢水的試驗研究。

2.1.4電化學(xué)法

電化學(xué)法具有設備小、占地少、運行管理簡(jiǎn)單、CODcr去除率高和脫色好等優(yōu)點(diǎn)，但是沉淀生成量及電極材料消耗量較大，運行費用較高。傳統的電化學(xué)法可分為電絮凝法、電氣浮法、電氧化法以及微電解、電解內法等。國外許多研究者從研制高電催化活性電極材料著(zhù)手，對有機物電催化影響因素和氧化機理進(jìn)行了較系統的理論研究和初步的應用研究，國內在這一領(lǐng)域的研究還剛剛起步。

Fockedey E.等[21]采用三維電極處理苯酚廢水。Ya Xiong等[22]設計了一種三相三維電極電化學(xué)反應器。國內學(xué)者也進(jìn)行了這方面的研究，景曉輝等[23]用三維電極電化學(xué)方法對活性墨綠KE24BD染料廢水進(jìn)行降解試驗。熊林等[24]研究了三維電極流化床對酸性大紅3R進(jìn)行了降解脫色。

2.1.5生物處理法

生物處理法主要包括好氧法和厭氧法。目前國內主要采用好氧法進(jìn)行印染廢水處理。好氧法又分為活性污泥法和生物膜法�；钚晕勰嗉饶芊纸獯罅康挠袡C物質(zhì)，又能去除部分色度，還可以微調pH值，運轉效率高且費用低，出水水質(zhì)較好，適合處理有機物含量較高的印染廢水；生物膜法對印染廢水的脫色作用較活性污泥法高。但是生物法存在著(zhù)三個(gè)自身無(wú)法解決的問(wèn)題：①剩余污泥的處里費用較高；②單一運用生物法己不能滿(mǎn)足實(shí)際運用的需要；③有時(shí)需要在其前端加一道提高廢水可生化性的預處理，提高了投資及運行成本。

單一的好氧生物處理只能去除廢水中的部分易降解的有機物，色度問(wèn)題無(wú)法解決。為了降低消耗及去除廢水中較難降解的有機污染物，出現了厭氧-好氧新型處理工藝和生物強化技術(shù)。厭氧-好氧法可先由厭氧過(guò)程中的產(chǎn)酸階段，去除部分較易降解的有機污染物，將較難降解的大分子有機物分解為較簡(jiǎn)單的小分子有機物，再通過(guò)好氧生物處理過(guò)程進(jìn)一步去除。厭氧-好氧法處理難生化降解的印染廢水具有除污染效率高、運行穩定和較強的耐沖擊負荷能力等特點(diǎn)。有研究報道，采用厭氧-好氧工藝處理印染廢水，在進(jìn)水CODcr為1085mg/L，BODS為315mg/L的情況下，二者的去除率分別可達83.9%和76.2%，再經(jīng)硫化床自然氧化和混凝沉淀處理，去除懸浮物，排水可達排放標準。

由于傳統的生物方法對色度的去除往往不夠理想，國內外許多學(xué)者致力于培育或改良高降解活性菌種用于印染廢水處理，產(chǎn)生了生物強化技術(shù)。其機理為向廢水處理系統中投加自然界中的優(yōu)勢菌種或通過(guò)基因組合技術(shù)產(chǎn)生的高效菌種，增強生物量，強化生物量的反應，以去除某一種或某一類(lèi)有害物質(zhì)為目的。目前，生物強化技術(shù)最普遍的應用方式是直接投加對目標污染物具有特效降解能力的微生物。Cenek novotny [25]證實(shí)，白粑齒菌能降解很多偶氮、蒽醌、噻嗪、三苯甲烷和酞菁染料。K.K.Deepa等[26]運用曲霉菌來(lái)吸附處理印染廢水中的鉻。戴曉紅等[27]研究表明菌株B對酸性紅B具有較好脫色效果。

2.2高新技術(shù)的應用和實(shí)踐

2.2.1光化學(xué)氧化法

光化學(xué)氧化法由于其反應條件溫和(常溫、常壓)、氧化能力強和速度快等優(yōu)點(diǎn)。光化學(xué)氧化可分為光分解、光敏化氧化、光激發(fā)氧化和光催化氧化四種。目前研究和應用較多的是光催化氧化法。

光催化氧化技術(shù)能有效地破壞許多結構穩定的生物難降解的有機污染物，具有節能高效、污染物降解徹底等優(yōu)點(diǎn)，幾乎所有的有機物在光催化作用下可以完全氧化為CO2、H2O等簡(jiǎn)單無(wú)機物。但是光催化氧化方法對高濃度廢水效果不太理想。

關(guān)于光催化氧化降解染料的研究主要集中在對光催化劑的研究上。其中，TiO2化學(xué)性質(zhì)穩定、難溶無(wú)毒、成本低，是理想的光催化劑。傳統的粉末型TiO2光催化劑由于存在分離困難和不適合流動(dòng)體系等缺點(diǎn)，難以在實(shí)際中應用。近年來(lái)，TiO2光催化劑的攙雜化、改性化成為研究的熱點(diǎn)。孫柳等[28]研究了鑭摻雜TiO2光催化降解酸性紅Ｂ的性能。吳樹(shù)新等[29] 研究了銅錫改性納米TiO2光催化氧化還原性能。孫劍輝等[30]研究了摻雜納米TiO2在難降解廢水處理的應用。

2.2.2膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)處理印染廢水是通過(guò)對廢水中的污染物的分離、濃縮、回收而達到廢水處理目的。具有不產(chǎn)生二次污染、能耗低、可循環(huán)使用、廢水可直接回用等特點(diǎn)。膜分離技術(shù)雖然具有如此多的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著(zhù)尚待解決的問(wèn)題，如膜污染、膜通量、膜清洗、以及膜材質(zhì)的抗酸堿、耐腐蝕性等問(wèn)題，所以，現階段運用單一的膜分離技術(shù)處理印染廢水，回收純凈染料，還存在著(zhù)技術(shù)經(jīng)濟等一系列問(wèn)題�，F在膜處理技術(shù)主要有超濾膜，納米濾膜和反滲透膜。Jian-JunQin等[31]運用納米膜處理印染廢水，染料的去除率達99.1%，且70%的印染廢水可以得到回用。胡萃等[32]認為膜處理對印染廢水中的無(wú)機鹽和COD都有很好的去除作用。

當前關(guān)于膜分離技術(shù)的研究主要集中在其與其他處理技術(shù)的結合方面，形成了廢水深度處理及回收利用極有前途的物理化學(xué)處理新技術(shù)。S.Barredo-Damas等[33]研究了臭氧氧化-物理化學(xué)處理-納米膜處理技術(shù)。朱樂(lè )輝等[34]研究了混凝沉淀-曝氣生物濾池-納米材料復合膜技術(shù)在印染廢水回用處理中的應用。李思敏等[35]研究了雙效混凝-兼性水解-SBR組合工藝處理印染廢水。

2.2.3超聲波技術(shù)

利用超聲波可降解水中的化學(xué)污染物，尤其是難降解的有機污染物。它集高級氧化技術(shù)、焚燒、超臨界水氧化等多種水處理技術(shù)的特點(diǎn)于一身，降解條件溫和、降解速度快、適用范圍廣，可以單獨或與其它水處理技術(shù)聯(lián)合使用。該方法的原理是廢水經(jīng)調節池加入選定的絮凝劑后進(jìn)入氣波振室，在額定的震蕩頻率的激烈震蕩下，廢水中的一部分有機物被開(kāi)鍵成為小分子，在加速水分子的熱運動(dòng)下，絮凝劑迅速絮凝，廢水中色度、COD、苯胺濃度等隨之下降，起到降低廢水中有機物濃度的作用。目前超聲技術(shù)在水處理上的研究已取得了較大的成果，但絕大部分的研究都還局限于實(shí)驗室水平上。

Ge. J等[36]認為超聲波的引入能夠有效加快染料的脫色和礦化速率。Tauber等[37]發(fā)現超聲與漆酶對酸性橙52的脫色具有協(xié)同效應。Okitsu等[38]研究了超聲對偶氮染料的降解。沈政贏(yíng)等[39]研究表明超聲波可以加速微生物對AO7降解產(chǎn)物的進(jìn)一步降解。

2.2.4高能物理法

高能物理法是一種新的水處理技術(shù)，當高能粒子束轟擊水溶液時(shí)，水分子發(fā)生激發(fā)和電離，生成離子、激發(fā)分子、次級電子，這些輻射產(chǎn)物在向周?chē)�介質(zhì)擴散前會(huì )相互作用產(chǎn)生反應能力極強的物質(zhì)HO·自由基和H 原子，與有機物質(zhì)發(fā)生作用而使其分解。高能物理法處理印染廢水具有有機物的去除率高、設備占地小、操作簡(jiǎn)單、用來(lái)產(chǎn)生高能粒子的裝置昂貴、技術(shù)要求高、能耗大、能量利用率不高等特點(diǎn)。若要真正投入實(shí)際運行，還需進(jìn)行大量的研究工作。

3 結語(yǔ)

隨著(zhù)排放標準的日益嚴格，各國學(xué)者在印染廢水的處理技術(shù)方面進(jìn)行了深入的探索。相信隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，印染廢水的處理工藝將逐漸完善，投資省、運行費用低、操作簡(jiǎn)單的處理技術(shù)將給印染廢水的處理帶來(lái)新的希望。

作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)螄�華（1980-），男，新疆大學(xué)藝術(shù)設計學(xué)院紡織工程專(zhuān)業(yè)2004級研究生。

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