印染廢水的主要處理技術(shù)及評釋

紡織印染廢水具有水量大、有機物含量高、堿性大、水質(zhì)變化大等特點(diǎn)，屬難處理的工業(yè)廢水之一。常用的印染廢水處理技術(shù)有生物降解法、化學(xué)氧化法、絮凝法、離子交換法、活性碳脫色法、膜分離法、電滲析法、吸附法、臭氧脫色法及電化學(xué)法等。印染廢水的水質(zhì)隨加工的纖維種類(lèi)和采用工藝以及使用的染化料的不同而異，污染物組分差異很大。如何在眾多的處理方法中選擇適宜的處理工藝，做到運行成本既合理，污染物去除效果又好，成為工程設計中的關(guān)鍵。為了對印染廢水處理工藝有更深入的了解，文章就幾種主要的污水處理技術(shù)在印染廢水綜合處理中的應用作簡(jiǎn)要介紹，并就其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行評釋和展望。

1·吸附法

吸附法是利用活性炭、活性粘土、離子交換纖維、膨潤土、硅藻土、煤渣、粉煤灰等具有吸附性能的吸附劑，對廢水中的色素、染料及其他有害成分進(jìn)行吸附去除。傳統的吸附劑對去除廢水中溶解性有機物十分有效，如對陽(yáng)離子染料、直接染料、活性染料、酸性染料等水溶性染料的吸附處理，但不能去除廢水中的膠體及疏水性染料。

近年來(lái)，隨著(zhù)科研工作者對吸附法進(jìn)行了大量深入研究，開(kāi)發(fā)出多種復合型或改性的吸附劑，對印染廢水脫色效果有了明顯提高。有研究者利用某些集吸附與絮凝功能為一體的吸附劑，如硅藻土經(jīng)酸化、熱活化即可制備兼有吸附絮凝兩種功能的硅藻土復合凈水劑，其對印染廢水處理脫色效果很好。粉煤灰經(jīng)化學(xué)改性活化后，生成兼有絮凝性能的改性粉煤灰，不但對疏水性染料廢水脫色率很高，對親水性染料也有一定的脫色率。杭瑚等用膨潤土吸附多種有機染料的試驗表明，復合膨潤土對陽(yáng)離子染料的吸附脫色性能最好，以質(zhì)量分數為0.01%的膨潤土加0.005%的聚合氯化鋁(PAC)，可使陽(yáng)離子染料為主的印染污水脫色率達到94%～100%�；钚蕴繉Ψ肿恿啃〉娜玖戏肿用撋�效果較好，對大分子量或疏水性染料的脫色效果較差，由于活性炭吸附處理存在價(jià)格高、再生較困難、綜合處理費用偏大等缺點(diǎn)，實(shí)際廢水處理工程中很少采用。

2·絮凝法

絮凝法是廢水處理中應用得最廣泛的一項技術(shù)，具有投資費用低、設備簡(jiǎn)單、占地少、處理量大等眾多優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)通過(guò)向廢水中投加一定量絮凝劑，然后采用混合、反應、沉淀工藝，使廢水得到凈化。絮凝法的關(guān)鍵是如何選擇高效絮凝劑和有效的絮凝工藝。常用的絮凝劑包括無(wú)機低分子絮凝劑(硫酸鋁、三氯化鐵等普通電解質(zhì))、無(wú)機高分子絮凝劑(聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁等)和有機高分子絮凝劑(聚胺、聚銨鹽等)。絮凝法處理印染廢水除了能去除廢水中的各種有機、無(wú)機污染物外，還有很好的脫色效果，因此得到了廣泛應用。

3·氧化法

氧化法對廢水中有機污染物的去除十分有效。由于印染廢水中的染料分子十分穩定，只有高級氧化技術(shù)才能有效破壞染料分子結構，從而取得良好的處理效果，常見(jiàn)的廢水高級氧化技術(shù)包括Fenton試劑氧化法、光化學(xué)氧化法、超聲波法和超臨界水氧化法等。

Fenton試劑氧化法是通過(guò)在處理過(guò)程中產(chǎn)生具有極強氧化能力的羥基自由基(OH)，能把廢水中的染料分子氧化分解，從而達到脫色的目的。為了提高氧化效果，實(shí)際Fenton試劑氧化法處理廢水中必須避免FeSO4·7H2O(催化劑)過(guò)量，防止H2O2過(guò)量消耗，調節好pH，使反應系統處于最佳pH范圍(pH=3～5)。

光化學(xué)氧化法是近20年來(lái)才進(jìn)行研究的新型水處理技術(shù)。根據反應機理的不同，可分為光分解、光敏化氧化、光激發(fā)氧化和光催化氧化。其中光催化氧化法研究比較成熟，應用得比較多。光催化氧化具有非選擇性氧化各類(lèi)有機物并使之礦化、可以用太陽(yáng)能代替UV光源、清潔而經(jīng)濟、設備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是一項很有前途的廢水處理技術(shù)。孫尚梅等采用TiO2光催化氧化法處理毛紡染整廢水結果表明，處理效果優(yōu)于生物法。程滄滄等對可溶性的染料酸性玫瑰紅B和曬化綠B進(jìn)行光催化降解研究，結果表明，在實(shí)驗條件下，其降解率分別為92.4%和91.3%。TiO2光催化氧化法在pH為3～11時(shí)，使染料水溶液產(chǎn)生原子氧和羥基自由基，具有很好的脫色效果，如亞甲基藍溶液的光催化脫色及降解。有作者用鐵-草酸、鐵-檸檬酸、鐵-丁二酸絡(luò )合物作催化劑，在紫外光照射下進(jìn)行印染廢水脫色實(shí)驗，pH為2～4時(shí)，鐵-羧酸配合物生成烷基、羥基等多種自由基使印染廢水氧化脫色。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

超聲波降解技術(shù)作為一種新的廢水處理技術(shù)興起于上世紀90年代初，該處理技術(shù)主要是利用廢水中有機物在超聲波空化作用下得到降解。超聲空化是液體中的一種極其復雜的物理現象，是指液體中微小泡核在超聲波作用下被激化，表現為泡核的振蕩、生長(cháng)、收縮和崩潰等一系列動(dòng)力學(xué)過(guò)程。在空化作用產(chǎn)生的高溫、高壓下，水分子裂解產(chǎn)生強氧化性的自由基OH和H2O2，進(jìn)而引發(fā)各種化學(xué)反應，使廢水中有機物得以降解。超聲波降解技術(shù)可認為是氧化法的一個(gè)特例。國內外大量研究結果表明，超聲波降解技術(shù)對印染廢水中有機物的去除效果很好，可以將其中的染料分子有效降解。華彬等利用超聲波技術(shù)對酸性紅B(C20H12O7N2S2Na2)染料模擬廢水進(jìn)行了降解研究，在NaCl濃度為1000 mg/L、處理時(shí)間為50 min時(shí)，酸性紅B的降解率達到了90%。

超臨界水氧化法(SCWO)也是一種新型的高效廢水處理技術(shù)。它是利用超臨界條件(T>647 K，P>22 MPa)下水的獨特性質(zhì)：在超臨界狀態(tài)下，水的密度約為普通水的1/3，粘度卻接近于水蒸汽，故其擴散能力比普通的液態(tài)水大100倍左右，水的介電常數由78.5降至5.0，具有了非極性溶劑的特性，能與烴類(lèi)及其他有機物完全互溶，從而大大提高了反應過(guò)程的傳質(zhì)速率，顯著(zhù)提高了有機污染物的降解速率，使廢水中的有機物與氧氣充分互溶反應，將之氧化成CO2、H2O和其他小分子化合物，從而達到降解水體中的有機物的目的。

4·電化學(xué)法

印染廢水的電化學(xué)凈化都是通過(guò)電極反應發(fā)生的。一般先將含有大量染料分子的印染廢水調節pH至7～9范圍內，通過(guò)一個(gè)電解槽，用鐵、氧化鐵或含鐵金屬做成陰極進(jìn)行電解反應。電解過(guò)程中，陰極電解成二價(jià)鐵離子，它們遇到陽(yáng)極產(chǎn)生的氫氧根離子，即生成氫氧化鐵沉淀，隨后染料分子和其它有機物粘結在這些氫氧化鐵沉淀物上而下沉。根據電極反應發(fā)生的方式不同，電化學(xué)法可進(jìn)一步劃分為內電解(也稱(chēng)微電池)法、電絮凝法、電氣浮法和電氧化法。

電化學(xué)法對含酸性染料的印染廢水有較好的處理效果，脫色率可達50%～70%，但對顏色深、CODCr高的印染廢水處理效果較差。對染料分子的電化學(xué)性能研究表明，各類(lèi)染料在電化學(xué)法處理過(guò)程中，其CODCr去除率的大小順序為：硫化染料、還原染料>酸性染料、活性染料>中性染料、直接染料>陽(yáng)離子染料。

目前，利用電化學(xué)法處理印染廢水的技術(shù)日臻完善，大有推廣應用的趨勢。管錫等用三維電解法對分散染料和活性染料進(jìn)行脫色試驗研究，結果脫色率均在90%以上。管玉江、楊衛身用復極性固定床電解槽對水溶性染料進(jìn)行電解脫色，結果表明，通過(guò)氧化還原作用，可以破壞偶氮、蒽醌、三芳甲烷、雜蒽類(lèi)、酞菁等各類(lèi)染料的發(fā)色共軛體，使染料降解脫色。

5·生物降解法

生物降解法是利用廢水中微生物的代謝作用分解有機物，是處理有機廢水最經(jīng)濟有效的方法之一。根據微生物呼吸過(guò)程的需氧要求不同，可分為好氧處理和厭氧處理兩大類(lèi)，具體包括活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、廢水厭氧及兼氧生物處理法等。

其中活性污泥法具有處理效果好、適用范圍廣、結構緊湊、處理水量大、運行成本低等優(yōu)點(diǎn)，其主要缺點(diǎn)是基建費較高，且操作不當易發(fā)生污泥膨脹現象，需嚴格管理。生物膜法分為生物濾池法、生物轉盤(pán)法、生物接觸氧化法(浸沒(méi)式濾池法)及生物流化床法。塔式生物濾池法具有結構緊湊、布局合理、管理方便、動(dòng)力消耗小和經(jīng)常性費用低等優(yōu)點(diǎn)。生物轉盤(pán)法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、運行管理方便、動(dòng)力消耗較小、處理成本較低和處理效果較穩定，但存在占地面積大、基建投資較高和耐廢水水質(zhì)變化的緩沖能力差等缺點(diǎn)。生物接觸氧化法具有生物膜法和活性污泥法的特征，該法具有負荷高、停留時(shí)間短、操作管理方便、處理效果好和占地面積小等突出優(yōu)點(diǎn)。

近年來(lái)，由于紡織產(chǎn)品的結構性調整，大量新型染料被應用于印染工業(yè)生產(chǎn)中，印染廢水中出現了大量較難降解的新有機污染物質(zhì)，導致印染廢水的可生物降解性能進(jìn)一步變差。針對此情況，采用厭氧一好氧組合的處理方法比單純采用好氧治理方法在脫色效果、去除有機污染物能力上均有所提高。

一般而言，生物降解法對印染廢水的脫色和CODCr去除率均不高，并且處理時(shí)間較長(cháng)。要提高生物降解法對印染廢水的脫色處理，關(guān)鍵是篩選出高效生物降解菌種，構建具有高降解能力和絮凝活性的菌株，強化對難降解有機物的去除，同時(shí)生物降解之前應對印染廢水進(jìn)行必要的預處理，以降低生物處理負荷或提高印染廢水的可生化降解性。

6·結束語(yǔ)

總之，印染廢水是一種水量大、色度高、成分復雜、水質(zhì)變動(dòng)范圍大的難處理工業(yè)廢水。對印染廢水的處理包括有機污染物去除和脫色兩大方面，其處理方法多種多樣。有機物的去除一般以生物法為主，對難于生物降解的印染廢水，采用厭氧(水解)?好氧聯(lián)合處理較為合適，對易于生物降解的印染廢水，可采用一段生物處理。對色度的去除一般以物理化學(xué)方法為主，對于規模大、經(jīng)濟實(shí)力雄厚、技術(shù)水平高的企業(yè)，可采用化學(xué)絮凝、電解、臭氧化等工藝，對于廣大小規模企業(yè)，一般采用絮凝沉淀法或絮凝氣浮法處理。從我國印染廢水治理技術(shù)的現狀來(lái)看，盡管經(jīng)過(guò)多年努力，已取得一批實(shí)用技術(shù)，解決了不少問(wèn)題，但總體上沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的突破，特別是設備落后、產(chǎn)品結構不合理等因素的存在，加重了印染廢水的治理難度。因此，解決印染行業(yè)廢水污染環(huán)境問(wèn)題除了大力開(kāi)發(fā)新的處理工藝外，更重要的對印染工藝進(jìn)行革新，通過(guò)采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝來(lái)盡量從源頭減少廢水的產(chǎn)生量。（惠州市環(huán)境科學(xué)研究所 惠州市固體廢物管理站）