降低煮練工序印染廢水COD的常用方法

目前，國內紡織印染行業(yè)勞動(dòng)密集,資源和能源消耗較高。據統計,“十五”期間,江、浙、粵三省印染生產(chǎn)量占全國的76%,紡織印染業(yè)集群區域占該地區全部工業(yè)的50%以上。與國外單位數量印染產(chǎn)品相比較，我國印染耗水量高約2倍，排污總量是國外產(chǎn)品的1.2-1.8倍。其原因主要是國內紡織印染生產(chǎn)工藝中，很多物質(zhì)沒(méi)有得到充分利用，而隨廢水一同排放，目前幾乎沒(méi)有哪家印染企業(yè)能達到廢水零排放。這些企業(yè)給當地環(huán)境造成極其嚴重的負面影響,以棉紡織產(chǎn)品生產(chǎn)所帶來(lái)煮練廢水最為典型。

煮練廢水是在煮練工序中產(chǎn)生的，其污染物主要是棉毛等紡織纖維上的污物、鹽類(lèi)、油類(lèi)和脂類(lèi),以及加工過(guò)程中附加的各種漿料、染料、表面活性劑、助劑、酸、堿等。煮練污水的特點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn)：廢水量大，水質(zhì)復雜，有機物含量高，廢水呈強堿性，水溫高，呈褐色。

由于煮練廢水屬高濃度有機廢水，難被生物降解等特性，加之很多印染企業(yè)對煮練廢水的危害認識不足,將沒(méi)有妥善處理的廢水通過(guò)雨水管排入河道，造成內河水質(zhì)嚴重惡化。如何經(jīng)濟有效處理煮練廢水問(wèn)題也浮出水面，減低煮練廢水對環(huán)境水資源的污染迫在眉睫。

目前煮練廢水的處理方法主要有物理法，化學(xué)法，生物法三大類(lèi)，其中物理法包括：大孔樹(shù)脂吸附，氣浮法等；化學(xué)法包括化學(xué)混凝法，電化學(xué)法，臭氧氧化法等；生物法主要包括好氧生物法和厭氧生物法。

1 物理法處理煮練廢水

1.1大孔樹(shù)脂吸附法

大孔吸附樹(shù)脂是一類(lèi)具有大孔結構且不含交換基團的高分子樹(shù)脂，在樹(shù)脂內部存在三維空間立體孔結構，其孔徑、孔容和比表面積都較高，對于酸、堿和有機溶劑表現出不溶性，對熱、氧以及化學(xué)試劑則表現出惰性。根據樹(shù)脂的表面性質(zhì)，大孔吸附樹(shù)脂可以分為非極性、中極性和極性三類(lèi)。非極性吸附樹(shù)脂是由偶極距很小的單體聚合而得，不含任何功能基團，孔表的疏水性較強，可通過(guò)與小分子內的疏水部分的作用吸附溶液中的有機物，最適用于從極性溶劑(如水)中吸附非極性物質(zhì)。極性樹(shù)脂含有酰胺基、氰基、酚羥基等含N、O、S極性功能基，它們通過(guò)靜電相互作用吸附極性物質(zhì)。中極性吸附樹(shù)脂含有酯基，其表面兼有疏水和親水部分，既可由極性溶劑中吸附非極性物質(zhì)，也可以從非極性溶劑中吸附極性物質(zhì)。在操作中，需要依實(shí)際的情況和要求進(jìn)行選擇。

李志平等使用DA-201大孔樹(shù)脂進(jìn)行吸附試驗，取100ml直接紅模擬廢水于250ml燒瓶中調PH值后，加入定量的吸附劑于振蕩器上振蕩，抽濾，吸附劑用乙醇再生后重復使用，實(shí)驗結果表明：染料濃度去除率可以達到97.9%。且樹(shù)脂的重復使用性能良好。

1.2氣浮法

氣泡吸附分離(adsorption bubble separation)簡(jiǎn)稱(chēng)為氣浮分離(flotation)，即溶液中的固體、沉淀、膠體等吸附在上升氣流上而與母液分離。該技術(shù)是利用水中各種原有溶解、懸浮物質(zhì)表面活性的差異�；蛲ㄟ^(guò)投加藥劑而產(chǎn)生的表面活性的差異而進(jìn)行分離的方法。

張宏偉等采用加藥混凝—旋流反應-豎流氣浮-雙層快濾組合工藝處理印染廢水，氣浮段采用的是高效溶氣氣浮法。出水水質(zhì)達到COD去除率70%-80%。夏紅云等研究了廢水中的直鏈烷基苯磺酸鈉混凝氣浮處理的一些影響因素，實(shí)驗結果表明，pH、混凝劑用量及氣浮時(shí)間均對混凝氣浮處理效果有較大影響。

2 化學(xué)法處理煮練廢水

2.1化學(xué)混凝法

煮練廢水中主要的污染物質(zhì)為殘余染料，助劑，漿料及其他化學(xué)物質(zhì)。其中染料多數呈膠體狀態(tài)，采用化學(xué)混凝法能夠有效地去除廢水中的殘余染料，很大程度上降低廢水的COD。所謂化學(xué)混凝法是指通過(guò)向廢水中投加絮凝劑，利用絮凝劑的吸附架橋，壓縮雙電層及網(wǎng)捕作用，使水中膠體及懸浮物失穩、相互碰撞和凝聚轉而形成絮凝體，再用沉淀或氣浮工藝使顆粒從水中分離出來(lái)以達到凈化水體的方法。同時(shí)可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

卞惠芳研究聚合硅酸鋁對印染廢水進(jìn)行混凝處理。研究結果表明，聚合硅酸鋁處理印染廢水效果較好，最佳組合方式為：溫度40℃，pH值為6，聚合硅酸硫酸鋁的投加量為7mL，攪拌時(shí)間控制在15min。COD去除率超過(guò)75％。馮雄漢等研究了有機膨潤土混凝劑處理陽(yáng)離子染料廢水的性能，他采用酸和有機銨鹽復合改性膨潤土，對含100 mg/L陽(yáng)離子染料廢水，投入400mg/L的復合改性膨潤土，COD去除率達92％以上，飽和吸附量明顯優(yōu)于原土。

2.2電化學(xué)法

電化學(xué)法處理廢水的實(shí)質(zhì)，就是直接或間接的利用電解作用，把水中污染物去除，或把有毒物質(zhì)變成無(wú)毒或低毒物質(zhì)。用電解法或電化學(xué)法處理廢水，按照去除對象以及產(chǎn)生的電化學(xué)作用來(lái)區分，又可分為電化學(xué)氧化，電化學(xué)還原，電氣浮等法。

①電化學(xué)氧化法

電化學(xué)氧化法是利用陽(yáng)極的直接電極反應(如CN-的陽(yáng)極氧化)與某些陽(yáng)極反應產(chǎn)物(如Cl2,ClO-,O2等)間接的氧化作用(如陽(yáng)極產(chǎn)物Cl2除氰脫色)來(lái)使廢水中污染物氧化破壞。實(shí)際上，為了強化陽(yáng)極的氧化作用，通常投加一定量的食鹽，進(jìn)行所謂電氯化，這時(shí)陽(yáng)極的直接氧化作用和間接氧化作用往往同時(shí)起作用。電化學(xué)氧化法主要用于去除水中氰，酚以及COD，S2-等。

②電化學(xué)還原

電解槽的陰極可以給出電子，相當于還原劑，可使廢水中的重金屬離子還原出來(lái)，沉積于陰極，予以回收利用。還可把六價(jià)鉻(CrO24-或Cr2O72-)及五價(jià)砷(AsO3-或As43-)分別還原為Cr3+ 及AsH3，予以去除或回收。

③電氣浮法

廢水電解時(shí)，由于水的電解及有機物的電解氧化，在陽(yáng)極和陰極表面上會(huì )有氣體(如H2,O2,CO2,Cl2等)，呈微小氣泡析出，它們在上升過(guò)程中，可粘附水中雜質(zhì)微粒及油類(lèi)浮到水面而分離。利用這一原理的技術(shù)或方法稱(chēng)為電氣浮法，又稱(chēng)電解浮上法。電解時(shí)，不僅有氣泡浮上作用，而且還兼有凝聚，共沉，電化學(xué)氧化，電化學(xué)還原等作用。

2.3臭氧氧化法

臭氧的分子式O3，是氧的一種同素異形體，與氧具有無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味及無(wú)毒等特性不同，它是淡藍色的，且具有特殊的“新鮮”氣味，在濃度稍高時(shí)具有毒性。近年來(lái)，光催化氧化技術(shù)在煮練廢水處理領(lǐng)域的應用具有良好的市場(chǎng)前景和經(jīng)濟效益，但該領(lǐng)域的研究還存在諸多問(wèn)題，如尋求更高效的催化劑，催化劑分離與回收等。O3/UV聯(lián)合氧化技術(shù)是一種在可見(jiàn)光或紫外光作用下進(jìn)行的光化學(xué)過(guò)程，因其反應條件溫和(常溫、常壓)、氧化能力強而迅速發(fā)展。O3/UV法是20世紀70年代發(fā)展起來(lái)的，主要用于處理廢水中有毒有害且無(wú)法生物降解的物質(zhì)。自80年代以來(lái)，O3/UV法研究范圍擴展到飲用水的深度處理，并已成功地應用于處理煮練印染工業(yè)廢水。李兵宇在半序批式反應器中進(jìn)行廢水的O3/UV氧化，間歇及連續生化反應器中進(jìn)行生化處理，以COD去除率、BOD/COD、臭氧消耗系數和臭氧消耗量等指標，考察O3/UV與生化組合處理印染廢水的工藝。

3 生物法處理煮練廢水

生物法是靠微生物酶來(lái)氧化或還原染料分子，破壞其不飽和鍵及發(fā)色基團，從而達到處理目的的一種廢水處理方法。由于微生物繁殖速率快、適應性強、成本低廉，近年來(lái)在煮練廢水的處理中得到了廣泛的應用。根據生物處理的反應機制，生物法可分為好氧生物法和厭氧生物法。

①好氧生物法

好氧生物處理法是在好氧狀態(tài)下將有機物氧化成二氧化碳、硝酸鹽、水、硫酸根等穩定物質(zhì)，常見(jiàn)的好氧法有活性污泥法和生物膜法。

活性污泥法的原理是通過(guò)對廢水中的有機物進(jìn)行吸附、生理代謝和絮凝作用從而對有機物進(jìn)行降解�；钚晕勰喾ㄔ诜纸獯罅坑袡C物的同時(shí)，又可以運轉效率高，小量調節pH值，出水水質(zhì)較好，因而被廣泛采用。生物法處理煮練廢水中，活性污泥法的使用最為普遍。但活性污泥法剩余污泥的處理一直是個(gè)難題，據資料報道，在國外一般污泥處理或處理費用占整個(gè)污泥處理廠(chǎng)運行費用50%～70%，國內也占到40%左右。

Kapdan等利用活性污泥法處理印染廢水，結果表明在活性污泥中添加白腐真菌，以木灰為吸附劑，在吸附劑濃度150mg/L、染料濃度200mg/L、活性污泥泥齡20天的條件下，COD有明顯降低。

②厭氧生物法

廢水的厭氧生物處理是指在沒(méi)有游離氧的情況下，微生物進(jìn)行無(wú)氧呼吸，將大分子有機物分解成穩定、簡(jiǎn)單的小分子有機物的處理方法。對于濃度不高而其中有機物結構復雜、難以生化的煮練廢水，處理的目的主要不是降低COD，而是提高可生化性，通常利用厭氧過(guò)程的第一、第二階段的水解酸化反應，來(lái)完成廢水的初步處理，是煮練廢水目前常用的厭氧處理技術(shù)之一。相對于好氧法，厭氧法處理廢水的應用范圍更廣，既可用于高濃度有機廢水處理，又可用于低濃度的有機廢水處理，污泥量少，僅為好氧法的1/6～1/10。李亞新等設計的厭氧生物濾池試驗使COD的去除率達到70.0～86.6 %，去除效果較好。浙江農業(yè)大學(xué)環(huán)保系采用管道厭氧處理和向上流動(dòng)厭氧污泥層(UASB)串聯(lián)處理絲綢印染廢水，HRT為1.0～1.1 天時(shí)，COD去除率90％，去除效果明顯。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務(wù)平臺咨詢(xún)具備類(lèi)似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。

4 結束語(yǔ)

目前國內外處理煮練廢水的主要方法為：物理法、化學(xué)法、生物法等。但由于煮練廢水水質(zhì)復雜，有機物含量高，可生化性差等特點(diǎn)，特別是經(jīng)過(guò)最近十幾年印染工藝的發(fā)展，為了提高染料的勻染性、抗光解、抗生物降解性，越來(lái)越多的新型助劑被引入到煮練工序中。這些助劑的引入雖然提高了織物的質(zhì)量，但同時(shí)也提高了煮練廢水的COD，降低了廢水的可生化性。傳統的處理方法只對廢水中的懸浮顆粒物，小分子污染物及生化性較好的污染物有一定的去除效果。尋求一種有針對性的處理方法仍然十分迫切。

天然膨潤土晶體是由鋁氧八面體和硅氧四面體層狀結構組成，具有離子交換和吸附性能，對廢水中的一部分有機物及重金屬有吸附作用。但膨潤土直接應用于印染廢水的處理幾乎沒(méi)有效果，酸化改性天然膨潤土，使其成為一種高效的混凝劑，同時(shí)獲得更大的比表面積和孔徑，在煮練廢水處理中已經(jīng)得到了較好的處理效果。

對于高濃度的煮練廢水，采用化學(xué)混凝法處理往往不能使廢水達標排放。在廢水的氧化處理中，臭氧是一種常用的氧化劑，其強氧化性能將大分子物質(zhì)氧化成小分子，在去除COD方面效果顯著(zhù)。

由于臭氧只能將廢水中的有機物氧化成小分子有機物，并不能使有機物完全礦化。臭氧在紫外線(xiàn)的作用下，轉化為OH•等強氧化性物質(zhì)，增強氧化效率，真正達到凈化水質(zhì)的目的。

粉煤灰的形成過(guò)程與活性炭相似，具有較大的比表面積，吸附性好。綜合利用粉煤灰，做到以廢治廢，粉煤灰將是廢水吸附處理中的一種理想材料。

針對煮練廢水的一系列特點(diǎn)等多方面考慮，擬采用酸化改性膨潤土化學(xué)混凝法-臭氧氣浮與紫外輻射(O3/UV)-末端粉煤灰吸附的處理工藝處理廢水，預期效果將非常顯著(zhù)。（來(lái)源：印染 作者: 梁騰飛，朱益民，吳曉梅，唐曉佳）