活性染料印染廢水處理工藝研究

翟佳

江蘇省環(huán)科院環(huán)境科技有限責任公司

1 引言

染劑在各行業(yè)中起著重要作用，如皮革、造紙、紡織等。目前我國生產的染料總量約有九十多萬噸，占全球總產量的70%以上。紡織業(yè)、印染業(yè)、造紙業(yè)、皮革業(yè)、涂料業(yè)、染料業(yè)五大印染行業(yè)的廢水排放量中，紡織業(yè)的廢水排放占總廢水量的54%。剩下的四個行業(yè)占到了46%，但是水的浪費還是不小的。當前，無論生產工藝還是生產設備都在不斷的更新，但同時生產技術的進步又使生產廢水更難處理，對環(huán)境水資源產生了巨大的影響。所以研究活性染料廢水的處理技術具有重要的意義。我國作為紡織大國，在紡織生產過程中會產生大量的印染廢水。廢水中污染物較多，且可生化性差，如果不能及時處理，將對環(huán)境造成嚴重威脅，特別是水環(huán)境，對公眾的日常生活和健康造成嚴重威脅，它將導致環(huán)境的嚴重破壞和生態(tài)系統(tǒng)的失衡，對我國的環(huán)境保護將產生十分不利的影響。雖然我國已建立了相應的印染廢水排放制度，但據(jù)研究，印染廢水的影響仍不減，因此，有關部門必須對印染廢水的特性進行詳細分析，并根據(jù)印染廢水的特點制定相應的處理方法，從而有效減少印染廢水對環(huán)境的污染。

2 印染廢水治理存在的問題

自紡織印染行業(yè)的快速發(fā)展以來，其產能一直處于著高速發(fā)展的階段，這與人們日益提升的生活水平是密切相關的，但是其自身面臨的高能耗、高污染、高耗水等一系列的問題也是很難解決的。但是其發(fā)展過程中的低利潤卻難以進行節(jié)能、污染治理等多項費用的支出，也就無法在長期的發(fā)展中獲得優(yōu)勢，造成了嚴重的資源浪費和行業(yè)發(fā)展懈怠的現(xiàn)象，慢慢進入了惡性循環(huán)的工作階段。其中的原因是印染廢水處理和回收工作的高額費用是難以得到有效的支持的，這種先污染后處理的末端治理的策略也就導致了廢水處理成本的增加。末端治理工作的重點在于對于已經產生的廢棄物進行后續(xù)的處理工作，這種處理的工作量大、費用高、效果差強人意。需要在印染工藝的發(fā)展上進行有效的分析，減少印染廢水處理工作的弊端，實現(xiàn)節(jié)能降耗的工作[1]。

3 印染廢水的處理分類與研究進展

3.1 化學氧化過程

第一種是氯氧化法，對于氧化性較強的水溶性染料廢水，這種方法脫色效果比較明顯，而對油溶性較強的染料廢水的處理效果不佳。接下來是臭氧氧化，水溶性和非水溶性燃料廢水的處理都有著很好的應用效果，它的限制在于更高的成本。第三，光催化方法，其應用較為廣泛。相對于懸浮態(tài)納米TiO2的脫色效果，性能是十分穩(wěn)定的，催化的活性和效果也是比較高的，但是后續(xù)的回收還存在著一定的局限性。

3.2 除色絮凝

因為活性染料屬于小分子水溶性物質，其自身帶有正電荷，并不能形成膠體，與陽離子（Fe3+、Al3+等）絮凝劑相互排斥，故而聚合氯化鋁、聚合氯化鐵等絮凝劑對活性印染廢水中的廢水（Fe3+、Al3+等）相互排斥，從而使活性印染廢水如聚氯乙烯等絮凝劑對活性印染廢水起到作用。堿溶液中Fe3+，Al3+等可以接受孤對電子，通過絡合反應形成了內部結構復雜程度非常高的膠體大分子物質，也就在后期作用中形成具有聚合能力的膠體絮狀物質，也就使得后續(xù)的凈水效果和能力大大提升。在這其中需要注意絮凝、脫色的效果和pH值之間存在著密切的聯(lián)系，也就需要從參數(shù)控制的角度加以分析。

3.3 生化過程

這種方法的應用優(yōu)勢就在于利用了厭氧菌養(yǎng)菌氧化和分解的方法進行一系列污染物的分解，這是一種具有清潔性、環(huán)保性的污水處理技術，還具有節(jié)能的特性，是當前國內外印染廢水處理的基本方法之一。可將生化處理再細分為活性污泥法和生物膜法，并在生物膜法的基礎上再發(fā)明MBA（MBA）。由于印染廢水從成分上進行分析生物是難以將降解的，如果單純的采取生化法進行處理，后續(xù)的指標難以達到現(xiàn)行的規(guī)范和工作的效果，需要與其他的方法進行結合和有效的使用。某些印染廠的印染廢水水質和水量都受到外部環(huán)境的影響比較大，營養(yǎng)物質的相關成分很難達到平衡。它的BOD5∕CODCr=0.33，可生化能力是比較弱的。利用傳統(tǒng)的活性污泥法進行廢水的處理，污染物很難進行分析，也就需要利用水解酸化池等，將其中的細菌進行分解廢水的應用。后續(xù)的優(yōu)化在耗氧生化條件之下選擇親水性材料，利用其溶于水的特點，設計處理方案時，在二沉池出水后布設混凝沉淀池，并在二沉池出水后布設混凝沉淀池，以上這種設計不僅能減少藥物用量，還能取得較好的脫色效果。

3.4 吸附法

由于物理方法簡單、效率高、對化學物質需求量小等特點，因此被選為最常用的污水處理方法[2]。作為一種吸附能力很強的物質，活性炭在凈化領域得到了廣泛的應用。對污水處理起著重要作用。對活性染料廢水的處理，利用活性炭吸附法可以吸附廢水中的色素，還可以將廢水中的顏色進行消除的工作。但是活性炭的應用也具有一定的局限性，堿性染料、直接染料、硫化燃料等的吸附能力也并不是相同的，而活性炭價格相對而言也是比較高的，也不能重復利用，因此在低濃度廢水中有著很好的應用效果。利用礦物吸附劑時因為一部分黏土表面積是比較大的，也具有很好的吸附能力，因此在染料廢水的處理過程中也起到了重要作用。此法簡便易行，價格不高，而且易于再生?？梢院芎玫厝コ鬯念伾ｏw灰中含有大量的SiO2和Al2O3，其表面多孔，形狀不規(guī)則，因此表面積較大。它被投入到污水處理工作之前，要對其進行預處理，使其得到良好的凈化效果。但是在其應用的過程中還需要進行全方位的吸附劑的分析工作，如果選擇上出現(xiàn)了問題工業(yè)廢水可能面臨著二次污染的現(xiàn)象，因此要注意吸附劑的選用。

3.5 膜分離技術

膜分離技術也是當前在廢水處理過程中一種比較先進的技術手段之一，具有操作簡單、能耗低、可回收利用的優(yōu)異性質。第一類為超濾，主要原理為以壓力差為推動力，按膜顆粒大小對工業(yè)廢水顆粒進行膜分離操作。在這種方法的應用過程中使得膠體微粒和大分子物質在膜中被隔離，也就利用中空纖維超濾膜進行了廢水中的處理，使得水中的各項污染物水平明顯降低。第二種是利用了反滲透法，進行在水壓作用之下的反向滲透的工作，這種方法對染料廢水進行濃縮，與超濾法相比，它的微孔直徑更小，所以色度去除率也更高，基本上可以達到99%，而且通過水就可以循環(huán)使用。納濾法是一種有效去除水中有機物的方法，是處理活性染料廢水的有效方法。納濾原料能有效地阻隔有機物，且膜表面帶有負電荷，對于電荷去除有機物效果更為顯著[3]。

3.6 萃取過程

提取方法能將工業(yè)廢水中的污染成分分離出來。電泳浸提法對水溶性染料產生的廢水處理效果良好，可實現(xiàn)溶劑的再生，油溶性染料廢水也可通過萃取實現(xiàn)染料的回收。提取工藝采用有機溶劑，使用超臨界二氧化碳，防止對環(huán)境的污染。

3.7 化學絮凝

化學法一直以來在廢水的處理過程中都發(fā)揮了十分關鍵的作用，無機混凝劑的應用性能也是十分優(yōu)異的，主要是對于廢水中的懸浮物質進行了很好的混凝處理的效果，但是對于小分子量的染料廢水的應用作用十分有限，混凝的效果并不好。對于高分子量的染料廢水，選擇了有機高分子絮凝劑的應用，更好地進行了吸附水中膠體懸浮物的作用。特別是在水溶性染料廢水的處理中，高分子絮凝劑發(fā)揮了十分關鍵的作用[4]。

4 組合活性染料印染廢水的處理

4.1 化學氧化-活性炭法

化學氧化-活性炭法結合了兩種處理方法的優(yōu)勢，通過氧化法的作用將活性染料和印染廢水中包含了有機物質，在其氧化中可以將其變?yōu)闊o機物質和小分子物質，利用活性炭進行廢水中的吸附處理的工作，保證廢水中的小分子顆粒都得到了凈化。活性炭-化學氧化法與上述工藝相反，作用過程中先用了活性炭做好吸附，然后進行廢水中有機污染物的轉移工作，活性炭一直保持著較高的活性，表面發(fā)生了一系列的化學反應，提升了污染物的處理效果。在不同印染廢水的處理上效果都是十分顯著的，聯(lián)合法的應用效果是十分顯著的。脫色率方面與單獨使用活性炭吸附法相比，可提高18%與20.9%[5]。

4.2 臭氧-活性炭法

臭氧-活性炭法組合工藝的應用是利用了活性炭物理吸附、臭氧氧化吸附、生物降解等多個方面的內容進行了全方位的分析，臭氧層本身具有強氧化和促絮凝作用。活性炭處理的方法上利用了臭氧的分解作用，促進了有機污染物的分解，對于水中的膠體、可溶性有機物分子的絮凝、沉淀上發(fā)揮了關鍵性的作用，將其轉化為小分子物質進行胡處理，也就降低了活性炭的吸附難度，還提供了溶解氧，從而延長活性炭的使用壽命。這樣既有利于臭氧和活性炭保持各自的優(yōu)勢，又能增強二者之間的協(xié)同效應，從而提高出水水質。采用臭氧、活性炭相結合的方法處理印染廢水，通過正交實驗的專門研究工作之后，可以進行參數(shù)化的處理工作。臭氧—活性炭法對廢水處理效果的影響優(yōu)于單用臭氧與單用活性炭法。

4.3 微波活性炭法

該方法是一種將微波輻射與活性炭吸附相結合的新技術，該技術對于印染廢水中的極性分子在高速旋轉下就提升了熱效應，微波具有著很高的穿透能力，在高溫條件下可使有機污染物達到熱效應，在高溫條件下可被吸附，并得到較好的吸附效果。在微波作用的有效應用過程中，可以在其應用的階段下進行有機物中分子間作用的斷裂，也就使得有機物的處理效果大大提升，避免了二次污染[6]。

5 結論

綜上所述，當前科學技術的發(fā)展速度非?？?，國內對于印染廢水的處理工作能力已經不斷提升，為印染廢水的處理展現(xiàn)了廣闊的前景。但是在處理中，還應該以科技力量為有效的支撐，創(chuàng)新發(fā)展，提高處理工藝，先進、科學地實現(xiàn)資源循環(huán)利用。