印染廢水的危害及處理方法

曹旭坤 白曉宇

(呼倫貝爾市環(huán)境科學(xué)研究所內(nèi)蒙古呼倫貝爾021008）

1 我國(guó)印染廢水的排放現(xiàn)狀

近年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，隨之而來的工業(yè)廢水的排放量迅猛增加，水體污染日益嚴(yán)重。隨著國(guó)家和地方對(duì)環(huán)境保護(hù)政策的加強(qiáng)，也對(duì)印染廢水的治理提出了新的要求。通常印染廢水COD為800~2000mg/L，色度為200~800倍，pH10~13，BOD5/COD為0.25~0.4，會(huì)對(duì)水體造成嚴(yán)重危害。

隨著國(guó)家和地方對(duì)環(huán)境保護(hù)政策的加強(qiáng)，也對(duì)印染廢水的治理提出了新的要求。通常印染廢水COD為800~2000mg/L，色度為200~800倍，pH10~13，BOD5/COD為0.25~0.4，會(huì)對(duì)水體造成嚴(yán)重危害。江蘇省作為紡織印染大戶，由于某些印染企業(yè)的污水未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，加之某些污水處理廠的出水也達(dá)不到國(guó)家新的污水排放標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致太湖地區(qū)發(fā)生嚴(yán)重的水污染問題，太湖地區(qū)的污水治理已引起國(guó)家和地區(qū)高度重視。因此，尋求對(duì)印染廢水深度處理的有效方法已經(jīng)刻不容緩。針對(duì)太湖地區(qū)的特殊性，江蘇省已經(jīng)將紡織印染行業(yè)廢水排放執(zhí)行的《紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-92）排放標(biāo)準(zhǔn)提升，這樣可以大量減少印染廢水中污染物的排放。由此看出，江蘇省對(duì)印染廢水治理的重視。紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)見表1-1。

表1 -1紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)（GB4287-92）

根據(jù)國(guó)家對(duì)紡織印染行業(yè)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)，2007年江蘇省頒布了《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)地區(qū)水處理廠及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB32/1072-2007），并且明確提出從2008年1月1日起強(qiáng)制實(shí)施的江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)。江蘇省太湖地區(qū)污水排放標(biāo)準(zhǔn)見表1-2和表1-3。

表1 -2太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放限值（2007年12月31日之前建設(shè)的）

表1 -3太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放限值（2008年1月1日之后建設(shè)的）

針對(duì)印染廢水特點(diǎn)，研究高效可行的印染廢水處理工藝，以達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，有其重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文采用超聲協(xié)同多相催化臭氧氧化法來處理印染廢水難降解有機(jī)物和色度的超標(biāo)問題。

2 印染廢水來源及特點(diǎn)

染料是印染廢水中主要的污染物。印染加工主要有四個(gè)工序，分別是預(yù)處理階段、染色工序、印花工序及整理工序。這些工序均會(huì)排出廢水，印染廢水一般為各類廢水的綜合廢水，水量較大，成分復(fù)雜，含有大量的漿料、染料、助劑、表面活性劑等，一般廢水呈堿性、色度高、B/C比值低，生物處理困難[1]。

3 印染廢水主要處理技術(shù)

3.1 物理法

3.1.1 吸附法

在印染廢水處理中使用最頻繁的物理方法就是吸附法。這種方法是通過多孔物質(zhì)的大比表面積，使廢水中的污染物被吸附或過濾去除[2]?；钚蕴渴悄壳懊撋Ч罴训奈絼3]，其對(duì)活性染料、堿性染料、偶氮染料等水溶性染料有較好的吸附效果，但對(duì)懸浮固體和非水溶性染料效果較差；并且，吸附飽和后的吸附劑需要進(jìn)行再生處理，費(fèi)用昂貴，所以吸附法通常用于深度處理或者是濃度低、水量小的廢水。

3.1.2 膜分離法

膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時(shí)，實(shí)現(xiàn)選擇性分離的技術(shù)。半透膜又稱分離膜或?yàn)V膜，膜壁布滿小孔，根據(jù)孔徑大小可以分為：微濾膜（MF）、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）、反滲透膜（RO）等。膜分離技術(shù)大多采用錯(cuò)流過濾的方式，其具有出水效果穩(wěn)定，懸浮物截留高等優(yōu)勢(shì)，但由于膜處理技術(shù)對(duì)自動(dòng)化控制要求高、投資成本高且膜有易結(jié)垢堵塞等缺點(diǎn)，目前還未能大范圍應(yīng)用推廣[4]。

3.2 化學(xué)法

3.2.1 化學(xué)混凝法

化學(xué)混凝法主要依靠分子間的作用效果，將水體中的小分子懸浮物及膠體通過藥劑作用變?yōu)榇蠓肿拥奈镔|(zhì)加以沉淀或氣浮去除?；炷齽┲饕譃橛袡C(jī)混凝劑、無機(jī)混凝劑及生物復(fù)合混凝劑。有機(jī)高分子混凝劑是具有高分子量的低離子度的線性高聚物。由于其具有特殊的基團(tuán)，便賦予它具有絮凝、分散、增稠、粘結(jié)、成膜、凝膠、穩(wěn)定膠體的作用。無機(jī)混凝劑一般以金屬鹽類為主，如PAC、PFC等[5]。生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生的，可使液體中不易降解的固體懸浮顆粒凝聚、沉淀的特殊高分子代謝產(chǎn)物?；炷ň哂型顿Y少，操作方便，管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；但是它同樣具有藥劑費(fèi)用高、需要對(duì)泥渣進(jìn)行二次處理、對(duì)水溶性染料脫色效果差等缺點(diǎn)。

3.2.2 化學(xué)氧化法

化學(xué)氧化技術(shù)是目前在印染廢水處理中研究較多的方法。高級(jí)化學(xué)氧化法主要有：Fenton法、UV/O3法、US/O3法、電化學(xué)氧化法、超臨界水體氧化法等。這些方法可將難降解的毒性有機(jī)污染物降解無害化，并且處理時(shí)間短，效率高。臭氧(O3)氧化法是國(guó)際上應(yīng)用范圍較廣的水處理方法之一。

3.2.3 臭氧氧化法

臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，近些年來多用以去除廢水的色度和污染物。臭氧可以通過直接與水中有機(jī)物進(jìn)行氧化反應(yīng)或者通過分解為羥基自由基·OH與有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)。氧化反應(yīng)是通過使水中大分子難降解的有機(jī)物不飽和鍵斷裂，變?yōu)樾》肿游镔|(zhì)，達(dá)到脫色和去除污染物的目的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單緊湊，占地少，自動(dòng)化控制程度高；其缺點(diǎn)為處理效率低、運(yùn)行費(fèi)用高。

3.2.4 Fenton試劑氧化法

Fenton試劑是通過Fe2+的作用，促使H2O2分解為·OH，用這種氧化性極強(qiáng)的自由基來降解有機(jī)物。其缺點(diǎn)是H2O2氧化效率有限，而且需要在pH3的條件下進(jìn)行反應(yīng)，會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕，并且產(chǎn)生二次污染[6]。

3.2.5 光催化氧化法

光催化氧化法是通過光的催化作用，使得光催化劑被激發(fā)，從而產(chǎn)生電子/空穴對(duì)，空穴與液相生成·OH，通過自由基的氧化作用使有機(jī)物變成CO2和H2O[7]。半導(dǎo)體催化劑中TiO2最為常用，其具有催化效率高，穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。但是對(duì)太陽(yáng)光的利用率過低，限制了光催化氧化法在廢水處理中的應(yīng)用。

3.3 生物法

生物法是指由生物催化的復(fù)雜化合物的分解過程。通過微生物去除水中的污染物質(zhì)，主要分為厭氧生物法及好氧生物法兩種。

3.3.1 厭氧生物法

厭氧生物處理是在厭氧條件下，形成了厭氧微生物所需要的營(yíng)養(yǎng)條件和環(huán)境條件，利用這類微生物分解廢水中的有機(jī)物，并產(chǎn)生甲烷和二氧化碳。厭氧降解過程可以被分為四個(gè)階段：水解階段、發(fā)酵(或酸化)階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。厭氧生物處理的顯著優(yōu)點(diǎn)是：處理過程消耗的能量少，約為需氧生物處理的1/10至1/6，同時(shí)可產(chǎn)生沼氣作為能源，每千克化學(xué)需氧量(COD)基質(zhì)一般可產(chǎn)沼氣0.5～0.7m3，含甲烷約50～70%；有機(jī)物的去除率高，一般能達(dá)到85%以上；厭氧條件下去除每克COD基質(zhì)能獲得自由能100～300卡，只有需氧條件下的1/10，因此只有少量有機(jī)物被同化為菌體，所以沉淀的污泥量少，而且污泥較易脫水，是優(yōu)質(zhì)肥料；厭氧處理過程中由于缺氧、游離氨和溫度等因素的作用，可殺死污水和污泥中的病原菌、病毒和寄生蟲卵；一般不需投加氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。同時(shí)，厭氧處理也存在一些缺陷，主要有：經(jīng)厭氧生物處理后的廢水還存在一定的BOD及COD，必須再進(jìn)行需氧生物處理才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；厭氧降解的最終產(chǎn)物中有少量氨和硫化氫，出水有臭味，出水在排放前還要進(jìn)行需氧生物處理；厭氧菌繁殖較慢，處理構(gòu)筑物的投產(chǎn)起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)；厭氧菌對(duì)環(huán)境條件要求嚴(yán)格，對(duì)毒物敏感，因此對(duì)操作要求較嚴(yán)。

3.3.2 好氧生物法

好氧生物處理是在有氧的情況下，借好氧微生物的作用來進(jìn)行的。在處理過程中，污水中的溶解性有機(jī)物質(zhì)透過細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜而為細(xì)菌所吸收；固體和膠體的有機(jī)物先附著在細(xì)菌細(xì)胞外，由細(xì)菌所分泌的胞外酶分解為溶解性物質(zhì)，再滲入細(xì)胞。好氧生物處理分為接觸氧化法、活性污泥法、生物濾池、生物膜法等，好氧生物法對(duì)于水中有機(jī)污染物有較好的降解效果。

生物法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)；但是生物法對(duì)進(jìn)水濃度有一定要求，對(duì)色度去除效果差，有污泥二次污染和出水難以達(dá)標(biāo)的缺點(diǎn)。

[1]國(guó)家環(huán)保局，紡織總會(huì)，八五研究項(xiàng)目組．紡織工業(yè)污染源控制研究報(bào)告[M]．北京：中國(guó)環(huán)境出版社，1994．

[2]任松潔，叢緯，張國(guó)亮，等．印染工業(yè)廢水處理與回用技術(shù)的研究[J]．水處理技術(shù)．2009，8，35(8)：14-18．

[3]魏文圓，張志剛．活性炭在印染廢水脫色中的應(yīng)用[J]．工業(yè)水處理，1996，16(2)：3-5．

[4]李勇華，王少波．印染廢水的特點(diǎn)及處理方法[J]．艦船防化，2008，6：15-18．

[5]張旋，姜洪雷，曲和玲．印染廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J]．山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007，3：8-10．

[6]高迎新，張昱，楊敏．Fenton反應(yīng)中氧化還原電勢(shì)的變化規(guī)律[J]．環(huán)境化學(xué)，2004，23(2)：135-139．

[7]彭曉春，陳新庚，黃鵠，等．n-TiO2光催化機(jī)理及其在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用研究進(jìn)展 [J]． 環(huán)境污染技術(shù)與設(shè)備，2002，3(3)：l-6．