混凝沉淀法處理印染廢水方法研究

陳 娜

（長治學(xué)院，山西 長治 046011）

印染行業(yè)是整個紡織業(yè)的重要組成部分，印染過程因為大量紙漿、染料以及添加助劑等存在形成了重大的污染源，而印染廢水也成為工業(yè)生產(chǎn)中污染最嚴重的廢水源頭。印染廢水的成分比較復(fù)雜，處理過程也比較煩瑣，大致有生物處理法、物理處理法以及化學(xué)處理法3種類型?；炷恋矸ㄒ虿僮骱唵?、處理穩(wěn)定、效果顯著等優(yōu)勢得到了廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用混凝沉淀法處理印染廢水，對提升印染廢水處理指標、提高處理效果有十分積極的作用。

1 印染廢水處理概述

1.1 特點

隨著經(jīng)濟的增長以及人們生活水平的提高，紡織行業(yè)也迎來了一個全新的發(fā)展契機，但繁榮的背后必定要付出一定的代價。印染是紡織過程中必不可少的環(huán)節(jié)，造成的污染也是在所難免的。

一般而言，印染廢水由于工藝的不同，其含有的污染物構(gòu)成和污染程度也有所不同，但整體來看，染料、助劑以及活性劑造成的污染尤為明顯。另外，在印刷和雕刻的廢水中也含有一定毒性的六價鉻，一些含苯胺染料的使用也是廢水中的毒性來源。印染廢水的水質(zhì)非常不穩(wěn)定，因為加工的多樣化會讓水中的污染物濃度不斷變化，除了基本的酸和堿之外，各種化學(xué)物質(zhì)的融合會產(chǎn)生一種膠體狀態(tài)，并形成大量難以生物降解的有機材料。

1.2 處理難點

不同纖維織物在印染加工過程中會使用不同的工藝，所以印染廢水的構(gòu)成成分非常復(fù)雜。不同濃度的印染廢水處理方式略有不同，濃度越高，處理越復(fù)雜。

在印染過程中，為了使染色溶液和相應(yīng)的印花色漿能更均勻、更高效地染到織物上，會打造不同的pH環(huán)境來輔助染色。這時，可以在印染廢水中添加不同的酸堿溶液來調(diào)和pH，而很多印染過程都會加入堿，所以，印染廢水的pH通常較高。大多數(shù)印染廢水的色度都高達100 500倍，由于廢水水質(zhì)的不同，處理過程需要不同的化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD），且可生化性（BOD5/COD）較差[1]。

為了保證印染質(zhì)量和印染壽命，高溫作業(yè)是印染工序中的常態(tài)，所以印染廢水在排放過程中，水溫通常較高。高溫廢水本身在生化處理時就具有一定的難度，再加上各種高濃度污染物和多種毒害物質(zhì)的混合以及不同印染加工過程中不同的溫度要求，處理過程更是難上加難。

1.3 處理方式

1.3.1 生物處理法

生物處理法是利用微生物的新陳代謝來氧化分解污水中的有機污染物或者有毒物質(zhì)，進而幫助其轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的狀態(tài)，具有投資成本低、處理效果好等優(yōu)點。

1.3.2 物理處理法

單純的物理處理并不能凈化廢水，所以在處理過程中會采用物理和化學(xué)組合的方法處理廢水。通過物理方法的分離以及過濾進行廢水調(diào)節(jié)去除泥沙、懸浮固體以及油脂，再經(jīng)過一系列的自然沉降去除懸浮物，通過化學(xué)干預(yù)才能達到排放標準。

1.3.3 化學(xué)處理法

化學(xué)處理法的處理原理在于化學(xué)試劑的加入，主要是通過相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)來降低污水中污染物的含量。化學(xué)處理法的處理效果更加高效明顯，不僅能迅速、有效地去除多種污染物，處理過程也更容易實現(xiàn)自動檢測控制，在資源回收利用方面也有顯著的效果。

2 混凝沉淀法處理印染廢水研究

2.1 混凝沉淀法特點

混凝沉淀法是處理印染廢水的最基本方法之一，通過添加化學(xué)物質(zhì)促使懸浮固體改變物理狀態(tài)。印染廢水中的染料以及助劑的含量較多，在廢水中以膠體狀態(tài)存在，所以通過三氯化鐵、硫酸鋇等混凝助劑的加入，可加速廢水中的懸浮物及其膠體等絮凝物料聚集成團。印染廢水中的膠狀和細微懸浮物比較輕，而且具有同性電荷，同時，在水分子之間彌散的熱運動與碰撞作用力下，會形成無規(guī)則的布朗運動，并受到靜電斥力函數(shù)的影響。

混凝劑的實質(zhì)是一種電解質(zhì)，投入廢水后，會和廢水中的膠體等物質(zhì)進行中和，進而產(chǎn)生絮凝，這樣一來，成團的凝聚物在通過沉降裝置完成與固液混合物分離后，會在沉降作用下，沉入設(shè)備底部形成泥漿。經(jīng)過處理后，分離出來的廢水不僅去除了殘留的染料物質(zhì)，還降低了色度。此外，在整個混凝沉淀過程中，混凝劑在溶解和去除印染廢水中的鎘、砷等毒性物質(zhì)方面具有顯著的效果。

2.2 影響混凝沉淀效果的主要因素

2.2.1 水溫

水溫對混凝沉淀效果的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：一方面是因為無機鹽在發(fā)生水解時會吸收一定的熱量，所以在水溫過低的情況下，會降低水解反應(yīng)效率，影響沉淀效果。另一方面，隨著水溫的升高，膠體的黏度會有所降低，此時的布朗運動表現(xiàn)得更為活躍，碰撞機會增多，混凝效果也會進一步增強；反之，在水溫過低的情況下，膠體的黏度會提高，布朗運動會逐漸減弱，此時各類物質(zhì)分子也不會產(chǎn)生明顯的碰撞，所以很難形成絮凝沉淀。要想提升低溫下的絮凝沉淀效果，可以通過添加高分子助凝劑在水中引起負電荷膠體的橋聯(lián)作用，提高絮凝體的密度和強度，所以在冬天低溫的情況下進行混凝沉淀處理，需要的混凝劑含量比夏天多。一般而言，混凝沉淀的最佳環(huán)境溫度應(yīng)該保持在20～29 ℃，盡管在高溫環(huán)境下，絮凝劑的水解反應(yīng)速度會加快，但是形成的絮凝體的水合作用會增強，松散程度會提高，不利于沉降。

2.2.2 pH

pH對混凝沉淀的影響主要體現(xiàn)在對混凝劑的影響上，因為混凝劑本身具備一定的酸堿屬性，因此，水體pH會對其進一步的反應(yīng)造成影響，這也是處理印染廢水過程中選擇混凝劑的原因之一。不過，高分子混凝劑具備較強的適應(yīng)性，所以受pH影響較小。

另外，在廢水水解的過程中會產(chǎn)生H＋離子，大量H＋離子的存在會導(dǎo)致pH降低。隨著pH的降低，混凝劑的反應(yīng)會超出最佳范圍，水解反應(yīng)也會受到影響。因此，在處理印染廢水的過程中，需要加入一定量的堿促成中和反應(yīng)，加強絮凝效果，化學(xué)反應(yīng)如下：

2.2.3 廢水成分

印染廢水中含有大量的雜質(zhì)以及懸浮物，這些物質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜，影響整個廢水的濃度，同時渾濁度較高，在進行混凝沉淀的過程中會影響處理效果。例如水中存在的細小顆粒黏土，因為黏性較大，會降低混凝效果；而水中存在的有機物會吸附在膠體表面，這些有機物的吸附會導(dǎo)致膠體顆粒失去穩(wěn)定性，難以形成有效的絮凝沉淀[2]。

2.3 混凝沉淀法處理印染廢水的工藝探索

2.3.1 Fenton氧化-混凝法

Fenton氧化-混凝法又稱高級氧化技術(shù)或者深度氧化技術(shù)，主要原理就是利用Fenton試劑處理印染廢水，優(yōu)點在于能夠輕松處理難降解的有機污染物。Fenton試劑在pH為3～4時，處理效果最佳，主要的反應(yīng)過程：H2O2在Fe2+的催化作用下分解產(chǎn)生氧化性極強的羥基自由基—OH。這種羥基自由基能夠徹底破壞活性染料的分子結(jié)構(gòu)，并達到2.8 V氧化電位，在該種氧化電位的作用下，會通過電子轉(zhuǎn)移等途徑實現(xiàn)有機物的氧化分解。

同時，F(xiàn)e2+在氧化為Fe3+的過程中，也會產(chǎn)生混凝沉淀，實現(xiàn)有機物的去除，所以Fenton試劑在印染廢水的處理過程中會有氧化、混凝兩種作用，在處理成分復(fù)雜的印染廢水時，可以達到80%～90%的COD以及色度的去除率。Fenton氧化-混凝法堪稱光化學(xué)和電化學(xué)的處理路線的融合，作為印染廢水的“殺手锏”，不僅操作簡單、反應(yīng)迅速，絮凝效果也較好。

2.3.2 廢水脫色的混凝組合處理

在印染過程中，殘余染料以及助劑是廢水的主要構(gòu)成，所以廢水中會有特殊的顏色，只有經(jīng)過脫色處理才能達到基本的排放處理要求。不過為了達到良好的處理效果，脫色過程需要采用組合的方式進行優(yōu)化，這樣在脫色的同時也能實現(xiàn)高濃度COD、懸浮固體（SS）以及生物需氧量（BOD）的有效去除。針對印染廢水的復(fù)雜成分，脫色組合處理過程以循環(huán)活性污泥工藝（CASS）為主，在吸附劑、氧化劑以及混凝劑的共同作用下，同步實施吸附、混凝以及氧化處理。整個過程是生化和物化生物的結(jié)合，處理效果較為明顯。

3 結(jié)語

經(jīng)過研究對比發(fā)現(xiàn)，印染廢水結(jié)構(gòu)復(fù)雜，處理也比較復(fù)雜?；炷恋矸ㄊ且粋€很好的選擇，不僅處理效果好，成本較低，操作起來也極為簡便。但在處理過程中，混凝劑的選擇以及pH的調(diào)和是處理的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)實際情況制定實施計劃，可以先通過實驗進行探究，之后再進行大范圍的使用。