染整廢水處理技術的探討

張欣欣

[中國紡織工業(yè)聯合會檢測中心，中紡協（北京）檢驗技術服務有限公司，北京 100000]

隨著人們對紡織品的性能要求越來越高，研究人員的研究更加多樣化，化學用品的種類和用量越來越多。印染行業(yè)是大型發(fā)酵劑，約占整個工業(yè)廢水的35%。[1]印染廢水有排放量大、有機污染物含量高、顏色深、堿度大、生物降解性差等特點，這給廢水處理增加了很大的難度。隨著染整工藝研究的進展，更多新的化學物質，如聚乙烯醇PVA、染料、海藻酸鈉、甲基纖維素CMC、新型添加劑等難以生物降解的有機物質進入印染廢水。所用染料也更穩(wěn)定，抗氧化和抗還原，極難生物降解，進一步降低廢水的生物降解性;在堿還原過程之后，印染廢水的COD質量濃度大大增加，從原來的800 mg/L增加到2 000mg/L以上，使得處理更加困難。隨著排放標準的越來越嚴，印染企業(yè)更加重視清潔生產。本課題通過對國內外印染廢水的研究，探討印染廢水的處理方法。

1 印染廢水處理面臨的問題

1.1 排放標準日益嚴格

隨著人們環(huán)保意識的不斷提高，我國也加大了對印染廢水的處理標準。根據“紡織染整行業(yè)水污染物排放標準”，除第三類廢水排放指標的變化外，國家增加了一類和二類污水印染廢水BOD、COD、顏色、懸浮物、氨氮、苯胺、二氧化氯等指標限制。而印染廢水水質一般平均為COD 800～2 000 mg/L，色度200～800倍，pH 10～13，BOD/COD為0.25～0.40。因此，印染廢水的達標排放是印染行業(yè)亟待解決的問題。同樣，國外的排放標準也有了很大程度的提高。

1.2 印染廢水處理難度加大

印染廢水主要包括:

（1）退漿廢水：各種漿料、紙漿分解產物，棉絨，淀粉堿和各種助劑；水量很少，占印染廢水總量的15%。污染物質量濃度高，BOD約占印染廢水總量的45%。

（2）煮練廢水：含有纖維素、果酸、蠟、油、堿、表面活性劑、含氮化合物等；水量大，廢水強堿性，pH約10～13，BOD和COD高達3 000 mg/L，顏色也深，水溫高。

（3）漂白廢水：含有殘留漂白劑、少量乙酸、草酸、留下硫酸鈉等；水量大，BOD和COD質量分數不是很高，BOD約為200 mg/L，雜質少，顏色較淺。

（4）絲光廢水：含堿量高，NaOH含量在3%～5%，pH約為12～13，SS和BOD較低；大多數印染廠會回收排放出來的NaOH，廢水污染比較小。

（5）染色廢水：經過漿料、染料、表面活性劑、助劑等處理后排放的廢水，排水量比較大， pH大于10，具有強堿性，水質隨所用染料而變化；COD遠高于BOD，生物降解性差，色度高達400～600倍。

（6）印花廢水：含有大量漿料、染料、助劑等；印花過程繁瑣，排水量大，印花排水后還會有皂洗和洗滌過程的廢水排放；污染物質量濃度高，BOD約占印染廢水中BOD總量的15%～20%。

（7）整理廢水：含有棉絨、樹脂、甲醛、表面活性劑等，水量較小。

印染廢水的質量濃度隨原料、生產品種、生產工藝和管理水平的不同而不同，印染過程中排出的廢水成分復雜。[2]

2 國內外印染廢水處理方法

2.1 國外印染廢水處理方法

國外主要有集中和分散二類。意大利、日本等國將工廠處理和城市污水處理相結合用于印染廢水處理。印染廢水初步處理達到一定標準后，將市政污水與污水處理廠混合處理。由于行業(yè)比較分散，德國通常采用單工廠處理模式，遮陽篷技術相對成熟，印染廢水的排放量也較少，個別工廠甚至能夠實現“零排放”。

國外廢水的處理方法仍以生物方法為基礎。大多數過程使用生物化學和物理化學聯合的工藝路線。令人擔心的是，通過生化方法去除COD和色度通常是低效的，尤其是對于聚合物合成漿料和可溶性染料。此外，由于重金屬 Hg、Cd、Pb、Cr、As的存在，生物方法也常常失去活性，導致活性反應物中毒，含有重金屬的剩余污泥極難處理。通過生物方法去除N和P元素也是低效的，并且有機體和色度的去除大多不均勻，約為50%。

在20世紀70年代，發(fā)達國家開始使用物理和化學方法去除一些無法通過生物方法去除的有機物和染料，以降低處理水的COD和色度。專家認為，混凝法是去除COD和降低色度的有效方法之一。許多工廠把混凝作為初級處理。[3]

目前，國外已有很成熟的混凝生化聯合處理印染廢水的工藝。凝固可以去除生物化學后難以去除的疏水性染料和物質，可以在一定程度上彌補生化技術的一些缺點。然而，凝結技術具有很大的局限性，它仍然是常見的凝結劑，如硫酸鋁、堿金屬鋁、氯化鐵、硫酸亞鐵和石灰石，在新型凝結劑的開發(fā)和應用方面進展甚微。

印染廢水的處理旨在減少污染物的排放。由于水資源日益稀缺，從廢水的再利用和排放標準的提高來看，印染廢水的脫色已成為值得關注的問題。

2.2 國內印染廢水處理方法

2.2.1 傳統(tǒng)方法和工藝的改進

2.2.1.1 吸附法

吸附法方法簡單，投資小，成本低，適用于中小型低質量濃度印染廢水的深度處理。傳統(tǒng)的吸附劑主要是活性炭，但活性炭僅對水溶性染料具有良好的吸附性能，如直接染料、陽離子染料、活性染料和酸性染料等。水中的膠體疏水性染料不能被除去，再生成本也很高，因此，活性炭利用率并不高。近年來，研究重點是新型和新型吸附劑的開發(fā)以及傳統(tǒng)吸附劑的改進。

2.2.1.2 混凝法

混凝方法有設備占地少，脫色率高，投資成本低，處理能力大的特點。凝結劑通常用生物凝固劑無機凝結劑和有機凝結劑。傳統(tǒng)的凝固方法對疏水性染料具有很高的脫色效率，但對親水性染料的脫色效果差，COD去除率低，隨著水質的變化需要改變進料條件。如何選擇有效的凝固脫色工藝和高效混凝劑是該項技術的關鍵。

2.2.1.3 化學氧化法

化學氧化是目前比較成熟的方法。次氯酸鈉、Fenton試劑、臭氧和氯為通常使用的氧化劑。根據氧化劑，化學氧化可分為臭氧化和Fenton試劑氧化。臭氧化法處理成本高，雖然不產生污泥和二次污染，但并不適合大流量廢水處理。它不適合使用單一的臭氧工藝來處理印染廢水，而是與其他方法相結合，相互補充，實現最佳的廢水處理。

傳統(tǒng)的Fenton法具有較弱的氧化能力，光輻射可使Fenton法的氧化能力大大增強。[4]

2.2.1.4 電化學法

電化學方法設備小，占地面積小，操作管理簡單，CODcr去除率高，脫色性好，但沉淀量和電極材料消耗量大，運行成本高。常規(guī)的電化學方法可分為電絮凝、電浮選、電氧化、微電解和電解。國外許多研究人員已經開始對有機電催化的影響因素和氧化機理進行系統(tǒng)的理論研究和初步應用，開始研制高電催化活性電極材料。國內在這一領域的研究還剛剛起步。

2.2.1.5 生物處理法

生物處理方法主要包括好氧和厭氧法。目前，國內好氧方法主要用于印染廢水處理。好氧方法又分為活性污泥法和生物膜法?；钚晕勰嗫煞纸獯罅坑袡C物，去除部分色度，并微調pH，具有成本低、操作效率高、出水水質好等特點。有機物含量高的印染廢水適合用這種方法去除，生物膜法對印染廢水的脫色效果高于活性污泥。

單一的好氧生物處理的缺點是只能去除廢水中一些易降解的有機物質，對色度問題很難解決。為了減少廢水中難以降解的有機污染物的消耗和去除，出現了新的厭氧-好氧處理工藝和生物強化技術。厭氧-好氧過程之前可以是厭氧過程的產酸階段。一些容易降解的有機污染物以及將難降解的大分子有機物質分解成更簡單的小分子有機物質的情況通常使用此方法。

目前，直接添加對目標污染物具有特定降解能力的微生物是生物強化技術中常見的方法。

2.2.2 高新技術的應用和實踐

2.2.2.1 光化學氧化法

光化學氧化法氧化能力強，速度快，在常溫常壓下反應條件溫和，通常分為光解氧化、光敏氧化、光激發(fā)氧化和光催化氧化。其中，光催化氧化方法被人們更多地研究和利用。

光催化氧化技術可以有效地破壞許多難以降解的結構穩(wěn)定的有機污染物，具有節(jié)能高效、污染物完全降解的優(yōu)點。在光催化作用下，幾乎所有的有機物都可以被完全氧化成簡單的無機物質，如CO2和H2O。然而，光催化氧化方法對于高質量濃度廢水的處理并不理想。

2.2.2.2 膜分離技術

膜分離技術主要包括超濾膜、納濾膜和反滲透膜，通過分離、濃縮和回收廢水中的污染物來處理印染廢水，達到廢水處理的目的。它具有無二次污染、能耗低、可回收利用、廢水直接再利用的特點。膜分離技術雖然具有如此多的優(yōu)點，但也存在需要解決的問題，例如膜污染、膜通量、膜清潔以及膜材料的耐酸堿性和耐腐蝕性。因此，在這個階段，單一的膜分離技術用于處理印染廢水，并回收純染料。目前，對膜分離技術的研究主要集中在與其他處理技術的結合，形成了一種新的有前途的物理化學處理技術，用于廢水的深度處理和循環(huán)利用。[5-8]

2.2.2.3 超聲波技術

超聲波的原理是在額定振蕩頻率的強烈沖擊下，廢水通過調節(jié)槽加入選定的絮凝劑后進入氣體振動室，廢水中的一部分有機物被打開變成小分子，絮凝劑在水分子的熱運動下迅速絮凝。它結合了先進的氧化技術、焚燒和超臨界水氧化技術，可以分離難以降解的有機污染物，具有溫和的降解條件、快速的降解速率和廣泛的應用范圍。超聲波技術在水處理方面的研究取得了很好的效果，但大部分研究仍局限于實驗室水平。

2.2.2.4 高能物理法

高能物理法通過離子、激發(fā)分子、二次電子的形成，這些輻射產物將相互作用產生高反應性物質，HO自由基和H原子，然后擴散到周圍介質中，和有機物質相互作用使其分解，是一種新型的水處理技術。印染廢水的高能物理處理，有機物去除率高，設備占地小，操作簡單，但是生產高能粒子的設備價格昂貴，技術要求高，能源密集且節(jié)能。若要真正付諸實踐還需要大量的研究工作。[9-14]

3 印染廢水處理的發(fā)展方向

3.1 重視推廣綜合治理

在選擇印染廢水深度處理工藝時，企業(yè)應從源頭防范出發(fā)，按照清潔生產的理念和自身情況進行。通過綜合處理，實現減少浪費也減少廢水排放的目的。

3.2 不斷優(yōu)化廢水回用方案

若要優(yōu)化廢水的回用，需要考慮水質優(yōu)化和水量優(yōu)化兩個方面。實踐證明，采用各種組合方案處理的水用于水質要求較低、耗水量較大的雜水，或者在印染過程之前的部分冷卻水，退漿、煮練、氧漂、絲光等是完全可行的，要用于具有高水質要求的后處理，例如打底、皂洗等，必須確保更嚴格的深度處理。

4 結語

水危機的加劇和人們對環(huán)境保護的日益重視，使得如何在染整階段減少各工序的排放工作更加緊迫。結合成本效益和生產技術，實現廢水的再循環(huán)利用是今后研究的方向。隨著科學技術的不斷進步，一定能開發(fā)出投資省、運行簡單的新技術，實現廢水利用效益與設備運行成本之間的平衡，節(jié)能高效地解決廢水回收和再利用問題。