我國印染廢水處理概況及研究進展

王俊峰，趙英武，毛燕芳

（1.江西理工大學資源與環(huán)境工程學院，江西 贛州 341000；2.上海頤瑾環(huán)?？萍加邢薰?，上海 201824；3.上海同濟科藍環(huán)保設備工程有限公司，上海 200092）

我國印染廢水處理概況及研究進展

王俊峰1，趙英武2，毛燕芳3

（1.江西理工大學資源與環(huán)境工程學院，江西 贛州 341000；2.上海頤瑾環(huán)?？萍加邢薰荆虾?201824；3.上海同濟科藍環(huán)保設備工程有限公司，上海 200092）

綜述了我國印染行業(yè)的環(huán)保概況，分析了印染廢水的來源與特點，介紹了印染廢水的物化處理和生化處理方法，以及目前國內印染廢水處理的工藝概況，提出了清潔生產、末端治理與行業(yè)導向等相關建議。

印染廢水;物化處理;生物降解

1 印染行業(yè)環(huán)保概況

隨著我國經濟的高速發(fā)展，紡織印染行業(yè)的排水量大幅度增長。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國當前印染廢水年排放量約為20億噸，位于全國工業(yè)廢水排放量的第5位。由此而造成的環(huán)境破壞及經濟損失巨大。

我國紡織印染多為中小型私營企業(yè)，分布零散，排放的廢水不易集中處理，且整體生產水平不高，單位產品排污量比發(fā)達國家多近一倍。中小企業(yè)由于生產規(guī)模小、受市場的影響較大，染色車間一般為間歇狀態(tài)生產，或是訂單生產量小且變化快，水質波動很大，污水處理系統(tǒng)無法穩(wěn)定、有效運行。由于中小型企業(yè)一般難以承受污水處理系統(tǒng)的建設投資和運行費用，其廢水大部分未得到有效的治理，因此造成了嚴重的環(huán)境污染。

2 印染生產廢水來源

印染企業(yè)的生產廢水一般占綜合排水量的60%～80%，主要來自染整工段，包括退漿、煮煉、漂白、絲光、染色、印花和整理等?？椩旃ざ蔚膹U水排放較少。

退漿廢水一般占廢水總量的15%左右，污染物約占總量的一半。廢水呈堿性，有色度，含有各種漿料、分解物、纖維屑、酸和酶等污染物。淀粉漿料廢水的B/C比值為0.3～0.5，化學漿料（如PVA）廢水的B/C比值為0.1左右。

煮煉廢水量大，呈強堿性，含有表面活性劑，深褐色，BOD和COD均高達數(shù)千單位。

漂白廢水量大，但污染程度小，屬于清潔廢水，可直接排放或循環(huán)使用。

絲光廢水一般經蒸發(fā)濃縮后重復使用，但末端排出的少量污水堿性仍較強；一般情況下，漂白布絲光廢水的污染程度較低，而本色布絲光廢水的污染程度較高。

染色廢水的特點是水質變化大、色澤深，主要的污染源是染料和助劑，廢水堿性較強；特別當采用硫化染料和還原染料時，pH值高達10以上。染色廢水中的許多物質不易被生物分解，生物處理對印染廢水的COD去除率僅在60%～70%，脫色率也僅在50%左右。

印花廢水主要包括調色、印花滾筒、印花篩網的沖洗水，以及后處理的皂洗、水洗、洗印花襯布的廢水，污染程度很高。

整理廢水含有多種樹脂、甲醛、表面活性劑等，但廢水量較少。

3 印染廢水治理方法

染料特性、纖維類型、印染工藝及過程助劑直接關乎廢水的水質，廢水處理工藝需進行區(qū)別甄選。印染行業(yè)涉及多種原料，難降解的有毒有機物較多，有些甚至具有致癌、致畸、致突變特性，對環(huán)境造成嚴重危害?？傮w而言，印染廢水具有成分復雜、水量波動大、有機物含量高、色度大和可生化性能差等特點，一般宜采用物化與生化組合處理的工藝。

3.1 印染廢水物化處理

3.1.1 化學混凝

在國內，染色廢水混凝處理以堿式氯化鋁（PAC）為主。PAC對于分散染料、冰染染料廢水具有良好脫色效果。對于陽離子型染料廢水，由于PAC所形成的膠團不能很好地起到壓縮雙電層的作用，對COD和色度的去除率較低。

一般地，染色廢水往往含有多種類型染料，多種混凝劑復合使用能取得更好的處理效果。無機混凝劑（明礬、石灰、硫酸亞鐵、三氯化鐵等）不適用于酸性染料、活性染料、金屬絡合染料及部分直接染料，因為這些染料相對分子量較小、水溶性好且不容易形成膠體。目前，混凝技術的研究和應用主要集中于根據(jù)染料性質選擇混凝劑與絮凝劑復配，以取得良好的脫色和懸浮物去除效果。

3.1.2 介質吸附

活性炭吸附法是目前去除染色廢水色度的重要方法之一。活性炭對陽離子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料的廢水具有良好的吸附性能；但對硫化染料、還原染料等不溶性染料幾乎不能吸附或吸附很少。

近年來，臭氧氧化與活性炭吸附的復合技術得到廣泛應用?；钚蕴课角?，臭氧以氣相連續(xù)的方式與水充分接觸、反應，將廢水中殘余的部分生物難降解有機物進行氧化分解。同時，微生物可在活性炭上附著生長，大大延長了活性炭的再生周期。臭氧活性炭技術集氧化、生化、吸附和過濾四種作用于一體，可以徹底去除印染、制藥等廢水中難降解的有機物。

在特定溫度條件下燒結、活化后的硅藻土（活性硅藻土）也是一種良好的吸附劑?；钚怨柙逋翆τ谟∪緩U水具有吸附（多孔結構）和混凝（含有鋁鹽）的雙重作用，脫色效果良好?；钚怨柙逋翆τH水性染料脫色效果不一，對疏水性染料效果較好。當廢水中的表面活性劑和均染劑較多時，效果將顯著下降。吸附法一般用于生化單元之后。

3.1.3 化學氧化

化學氧化法主要著眼于廢水脫色，同時可以破壞偶氮鍵、硝基、酰胺基、雜環(huán)等化學結構，提高廢水的可生化性；化學氧化法根據(jù)氧化劑分為氯氧化法、臭氧氧化法、雙氧水氧化法（Fenton試劑等）以及濕式氧化法等。

臭氧對直接、酸性、堿性、活性等親水性染料脫色速度快，效果好；對于還原、納夫妥、氧化、硫化、分散性染料等疏水性染料脫色效果較差，臭氧用量大；對于含鉻染料廢水，反而會生成六價鉻離子，毒性更強。生化-臭氧法對染色廢水色度去除率可達90%以上。

氯氧化法主要是氧化顯色有機物并破壞其結構，從而達到脫色目的。氯氧化法對于水溶性染料如陽離子染料、偶氮染料和易氧化的水不溶性染料如硫化染料，都有良好的脫色效果；對于不溶性染料如還原染料、分散染料和涂料等，脫色效果較差。廢水中的懸浮物和漿料會嚴重影響氯氧化法脫色效果。染料顯色結構并不能完全由氯氧化破壞，一般以氧化態(tài)存在于水中，放置后可能恢復原色。因此，單獨采用此法脫色并不理想，宜與其他方法聯(lián)用。采用紫外光催化與氯氧化法聯(lián)用比單獨氯氧化能力強10倍以上。

3.2 印染廢水生物處理

目前，國內外印染廢水處理仍以生化法為主，相關的研究主要集中在生物強化、特效菌種篩選、微生物固定化、膜生物反應器以及生化技術組合方面。

生物強化是指在傳統(tǒng)生物處理單元中投加特定功能的微生物或與微生物系統(tǒng)具有協(xié)同作用的藥劑，從而增加對特定污染的降解能力。閔一玨等采用選育的脫色菌群以10%接種量在兼氧或厭氧條件下，經24小時培養(yǎng)后，COD去除率達50%，脫色率為70%～90%。在生物系統(tǒng)中投加適量的粉末活性炭（PACT法）或鐵鹽（生物鐵法）也能明顯強化生物處理效果。

生物篩選是利用誘變育種、原生質融合、基因工程等生物技術，分離、選擇和組建新型的高效特效微生物菌種菌群。中國科學院微生物所從污泥和生物膜中了分離出對多種染料能快速脫色的優(yōu)良菌株，其中以產堿桿菌和轉化單胞菌脫色作用較優(yōu)。

鄧書平等采用MBBR（Moving Bed Bio-reactor，移動床生物膜反應器）工藝進行了處理印染廢水的研究。MBBR采用空心圓柱填料，密度為0.92～0.97g/cm3，比表面積為200～500m2/m3。研究表明，填料充填率60%，HRT=24h，在進水CODCr范圍280～600mg/L情況下，MBBR對色度和CODCr的平均去除率為97%和92%。MBBR實質是一種生物流化床技術，微生物固定生存于流化載體之上面形成生物膜。

膜生物反應器（Membrane Bio-reactor）是膜分離技術與生物反應器相結合的新型水處理技術。由于膜組件對于活性污泥的截留作用，實現(xiàn)了污泥停留時間和水力停留時間的有效分離；同時，MBR中能保持較高的活性污泥濃度，在較高容積負荷情況下實現(xiàn)了較低的污泥負荷。膜生物反應器在國外已有印染廢水處理的成功案例，國內也有少量應用。戴興國等綜述了關于MBR在印染廢水處理中的相關的工藝條件。但是，由于印染廢水中涉及多種污染物質，MBR在印染廢水應用中的膜污染問題成為其推廣的制約因素。

厭氧與好氧組合是印染廢水生化處理的主流工藝，其中厭氧一般用于水解酸化段。厭氧生物處理對直接染料、活性染料、酸性染料、陽離子染料等可溶性染料大多數(shù)在不同程度上是可降解的。有研究認為，厭氧試驗水力停留時間3d和8h結果差別不大，印染廢水的厭氧過程實質處于水解酸化段。孫曉梅研究了不同HRT對水解酸化處理效果的影響。結果表明，HRT為16h時COD和BOD去除率達到最大值，分別為31.2%和16.3%。色度去除率與HRT的變化相關性不明顯；當HRT超過8h時，色度去除率不再隨HRT的增加而增加。其研究認為，水解酸化后廢水的可生化性得到明顯提高；印染廢水的水解酸化應著重于發(fā)揮其對廢水可生化性提高的效能上，HRT宜控制在10h以上。喻學敏等人采用ABR處理難降解印染廢水的中試結果表明，即使進水COD波動較大，ABR也能運行良好。進水COD平均755.4mg/L，平均去除率為43.9%；進水色度平均342倍，平均去除率為76.6%。印染廢水B/C值由0.29提高到0.43，廢水可生化性明顯改善。HRT為24h、18h、14h時的COD去除率分別為43.1%、32.6%和20.5%。研究還通過離子流譜圖證明，難生物降解的復雜有機物經厭氧水解后存在開環(huán)、斷鍵、裂解、取代、還原等結構變化，進而轉化成較易生物降解的有機物。

一般情況下，規(guī)模較小的印染廢水好氧生化段較多采用接觸氧化法；規(guī)模較大時采用活性污泥法。這主要是因為，規(guī)模較小的廢水負荷變化較劇烈，而接觸氧化法由于微生物固定生長于填料載體而具有更好的穩(wěn)定性。國內部分印染企業(yè)廢水處理工程的工藝概況如下表所示。

部分印染企業(yè)污水處理工藝概況表

4 有關建議

長期以來，印染工業(yè)的廢水治理都是困擾企業(yè)和環(huán)保工作者的難題。筆者以為，應從清潔生產、末端治理與行業(yè)導向三個層次提出針對性措施。

（1）企業(yè)應汲取先進經驗，以清潔生產的系統(tǒng)觀念從全過程采取主動防控對策，加強生產環(huán)節(jié)的環(huán)境理念，減小末端治理負重。1）革新生產工藝和設備，加強物料的利用和回收，減少污染物的產生；2）采用綠色化學品，改善原料或產品的環(huán)境友好性；3）提倡科學管理，對物料進行分級使用、循環(huán)利用和污染分流管理。

（2）針對廢水的末端治理：1）宜實現(xiàn)廢水的清污分流和分級處理；2）合理組合工藝，優(yōu)化單元次序，提高處理效率，降低處理成本；3）應積極開發(fā)和采用高效低耗、環(huán)境友好的先進技術，促進技術創(chuàng)新；4）應加強廢水回用和分質用水，以節(jié)約用水和減少排放。

（3）主管部門宜通過行政、經濟和法律等手段加強對印染行業(yè)的政策導向，促進產業(yè)結構調整，限制和避免小規(guī)模低水平的發(fā)展模式，提升企業(yè)的規(guī)模和競爭能力；優(yōu)化行業(yè)布局，促進資源整合，加強企業(yè)的園區(qū)式管理，實行污水的集中式處理；激勵技術創(chuàng)新和管理增效，促進清潔生產和全程防控；健全環(huán)保立法，加強監(jiān)管執(zhí)法，強化企業(yè)的環(huán)保意識和管理水平。

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Research Progress of Printing and Dyeing Wastewater Treatment

WANG Jun-feng1, ZHAO Ying-wu2, MAO Yan-fang3
(1. School of Resources and Environmental Engineering, JXUST, Ganzhou Jiangxi 341000;2. Egin Environmemtal Sciences & Technology Company, Shanghai 201824;3. Shanghai Tongji Cleanron Environmental-protection Equipment Engineering Co., Ltd, Shanghai 200092, China)

The environmental protection status of dyeing and printing industry in China is summarized in this paper. The characteristics and source of printing and dyeing wastewater are analyzed fully. Furthermore, the paper introduces tow main methods of printing and dyeing wastewater, physic-chemical treatment and biochemical treatment are emphasized. The current printing and dyeing wastewater processes are investigated comprehensively. According to the current situation, cleaner production, end-treatment and industry orientation are provided for reference.

printing and dyeing wastewater; physico-chemical treatment; biodegradation

X703

A

1006-5377（2012）04-0030-04