現(xiàn)階段印染廢水的主要處理模式研究

王衛(wèi)鋒

（蘇州市常熟環(huán)境監(jiān)測站，江蘇 常熟 215500）

引言

印染廢水是指紡織印染生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，是紡織行業(yè)的主要污染源之一，印染廢水中含有大量的難降解有機物、無機鹽及染料等，而且這些污染物的濃度高、色度大。目前，我國印染廢水排放主要以直接排放為主，部分企業(yè)會采用預處理工藝，如調(diào)節(jié)pH值、添加混凝劑形成混凝沉淀等，以達到降低廢水中COD含量的目的。隨著經(jīng)濟發(fā)展水平的提高和人們生活質(zhì)量的改善，對紡織印染產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高要求。因此，現(xiàn)階段紡織印染廢水處理技術和工藝具有廣闊的發(fā)展前景。

1 印染廢水的特征

1.1 水量大，水質(zhì)波動大

由于印染工序的多樣性，導致印染廢水的成分復雜。根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，各個工序產(chǎn)生的廢水成分也不同，如退漿工序產(chǎn)生的廢水中含有大量纖維素和蠟質(zhì)，由于工藝過程中洗滌水是反復使用，因而退漿廢水的水質(zhì)成分十分復雜；退漿工序產(chǎn)生的煮煉廢水含有大量蛋白質(zhì)和油脂以及大量的生物可降解性有機物，是難處理的工業(yè)廢水之一[1]。同樣，絲光和漂白廢水中含有大量漂白劑、燒堿等物質(zhì)，也是難處理的工業(yè)廢水之一。

1.2 色度高，生物毒性強

印染廢水中含有染料、漿料、助劑、油類和纖維等物質(zhì)，這些物質(zhì)大多數(shù)是易溶于水的，也有一部分難溶于水，在廢水中呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)。所以印染廢水的色度高，一般在1 000倍以上，而有些染料廢水的色度可高達萬倍。由于染料來源不同，其色澤也不同，但在染料生產(chǎn)過程中都會加入一些色素以使染料有較好的著色性能。因此印染廢水中除了含有有機污染物外，還含有無機污染物。其中的有機物主要是有機碳，無機物主要是金屬鹽（如Cu、Zn、Fe等）和無機鹽（如Na、K、Cl等）。這些物質(zhì)不僅對水生生物有毒害作用，而且還會影響其體內(nèi)的酸堿平衡。有些染料本身還具有一定的毒性，如某些顏料在生產(chǎn)過程中會引入有毒物質(zhì)和重金屬元素，而這些有毒物質(zhì)和重金屬元素在印染廢水中的含量通常很高，甚至比有機污染物的含量還高。

1.3 水質(zhì)水量變化大，處理難度高

印染廢水中的污染物濃度高，可生化性差，其水質(zhì)水量變化較大，水質(zhì)成分復雜。染色、退漿、煮煉等工序使廢水中的CODCr和色度大幅度提高，導致廢水的可生化性變差。退漿廢水中含有大量纖維素和蠟質(zhì)等物質(zhì)，這些物質(zhì)是微生物繁殖和生長的良好基質(zhì)，因而退漿廢水是印染行業(yè)最難處理的一類廢水。煮煉廢水中含有大量乳化油、油溶性色素及表面活性劑等難降解物質(zhì)，使其水質(zhì)水量變化很大。絲光、漂白等工序產(chǎn)生的廢水中含有大量色素和染料，COD含量高，也使其成為印染行業(yè)最難處理的一類廢水[2]。因此，印染企業(yè)必須要采用科學有效的方法對水質(zhì)水量變化大、難降解物質(zhì)多的印染廢水進行處理。

2 現(xiàn)階段印染廢水的主要處理方式

2.1 物理法

物理法是通過物理作用去除污染物的方法，具有操作簡單、無二次污染的特點，在印染廢水處理中應用廣泛。

2.1.1 吸附法

吸附法是利用具有吸附能力的物質(zhì)，對廢水中的污染物進行分離，如活性炭、沸石、活性炭纖維等。在吸附過程中，污染物與吸附劑之間的作用力為范德華力，吸附劑可以通過范德華力與污染物相結合，從而達到凈化廢水的目的。

2.1.2 過濾法

該方法是利用介質(zhì)來分離懸浮顆粒或膠體顆粒，從而去除水中懸浮顆?；蚰z體顆粒。過濾法可分為過濾和氣浮兩種方式。過濾方式可有效去除水中的雜質(zhì)和懸浮物等，但由于需要更換濾料或過濾器，因此運行成本較高。氣浮方式是利用溶解在水中的氣體與廢水中的污染物相結合，達到凈化廢水的目的。在氣浮過程中，污染物會吸附在氣泡上形成浮渣，然后上浮到水面。雖然浮出物可以被再次利用，但還是會增加水處理成本[3]。

2.1.3 絮凝法

絮凝法是通過絮凝劑和水發(fā)生反應，在水中形成大分子聚合物和細小懸浮物顆粒的過程。絮凝后廢水中的雜質(zhì)被吸附在大分子聚合物上，從而達到凈化廢水的目的。

2.2 化學法

化學法是通過化學反應對廢水中的污染物進行分解和去除的方法。常用的化學法包括混凝沉淀法、混凝氣浮法、鐵碳微電解法、吸附法等。

2.2.1 混凝沉淀法

該方法是將廢水中的污染物進行分離和去除，其原理是利用絮凝劑或化學藥劑與廢水中的污染物發(fā)生反應，使污染物與水分離，達到凈化的目的。常見的絮凝劑有明礬、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁等。混凝沉淀法通常需要投加混凝劑，其投加量因廢水水質(zhì)而定，通常為5～15 mg/L，投加量越大，廢水處理效果越好?；炷恋矸ㄖ饕獞糜谏容^高的印染廢水處理，一般可以去除70%以上的色度，并且廢水中COD的含量也能達到100 mg/L以下?；炷恋矸ㄍǔ７譃榫酆下然X鐵鹽混凝劑、聚合硫酸鐵鐵鹽混凝劑、聚合硫酸鋁鐵三種。

2.2.2 混凝氣浮法

混凝氣浮法是利用空氣或空氣與水形成氣液兩相界面上發(fā)生的氣液兩相分離現(xiàn)象進行凈化處理，其原理是將水中分散的膠體顆?；驊腋∥锿ㄟ^氣浮作用進行分離和去除。常見的氣浮法包括空氣浮選和空氣沉淀兩種?？諝飧∵x主要用于處理含有懸浮固體物和大分子有機物的印染廢水，可以有效去除印染廢水中的懸浮固體，同時還能除去廢水的部分色度?？諝獬恋矸▌t是在攪拌條件下將絮凝后的活性污泥懸浮液通過重力作用排出。由于該方法具有高效、靈活等優(yōu)點，因此應用較為廣泛。

2.2.3 鐵碳微電解法

鐵碳微電解法是利用鐵與碳發(fā)生電化學反應而去除污染物的方法。該方法具有工藝簡單、易于操作、成本低等優(yōu)點，目前在印染廢水處理中應用較為廣泛。

2.2.4 吸附法

吸附法是利用活性炭、樹脂等對印染廢水中的污染物進行吸附的方法。吸附法可以有效去除廢水中部分有機污染物，同時也能除去廢水的大部分色度，但是其成本較高。

2.3 生物法

生物法是利用微生物的代謝作用，將廢水中的污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無害物質(zhì)，從而達到凈化廢水的目的。該方法具有成本低、處理效率高、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點，目前被廣泛應用于印染廢水處理領域。

目前，常用的生物處理技術主要有活性污泥法和生物膜法?；钚晕勰喾ㄊ亲钤鐟糜谟∪緩U水處理的技術之一，是指將一定數(shù)量的微生物接種于一個密閉、充滿液體的系統(tǒng)中，通過微生物分解和轉(zhuǎn)化廢水中的有機污染物，達到凈化水質(zhì)的目的。生物膜法是一種新型生物處理技術，是指將厭氧和好氧微生物混合在一起形成一層生物膜，并利用其截留懸浮固體和有機物等雜質(zhì)，從而使廢水得到凈化。該技術具有處理效果好、成本低等優(yōu)點。另外，印染廢水的生物處理方法還包括好氧處理和厭氧處理兩種方式。好氧處理是指將含有污染物的廢水中的有機物完全氧化為無害物質(zhì)；厭氧處理是指利用微生物分解廢水中有機物和氧氣的化學反應并生成二氧化碳和水。由于印染廢水中含有大量有機污染物，因此需要加入一定數(shù)量的活性污泥才能將其完全去除。目前，好氧生物處理技術還處于起步階段，其應用范圍還不夠廣泛。

2.4 新型處理工藝

新型處理工藝是指利用膜分離技術處理污水，具有高效、節(jié)能、操作簡單等優(yōu)點，應用范圍十分廣泛。在印染廢水處理中，膜分離技術被廣泛應用，并取得了良好的效果。膜分離技術包括微濾、超濾、納濾和反滲透等方法。在微濾過程中，污水中的懸浮物和膠體物質(zhì)被截留下來，提高了水中懸浮物的去除率；在超濾過程中，污水中的懸浮物被截留在膜表面，從而提高了濾膜表面的生物量；在納濾過程中，污水中的膠體物質(zhì)被截留下來，從而提高了濾膜表面的生物量。因此采用微濾和超濾等方法可以有效去除印染廢水中的懸浮物、膠體物質(zhì)和化學需氧量（COD）。反滲透工藝是指水經(jīng)過反滲透膜過濾后，將水中的污染物截留下來。反滲透法作為一種新型工藝具有很高的去除率。目前對反滲透工藝的研究較為廣泛，但是目前對于反滲透膜過濾技術在印染廢水處理中的應用還沒有完善的研究成果，因此對其進行深入研究具有重要意義。

3 水解酸化—接觸氧化法處理印染廢水的效果

3.1 處理工藝

在該體系中，利用水解酸化技術對污水進行了厭氧處理，使污水的可生物降解性能得到了極大地提升，從而為后期的生物處理提供了良好的環(huán)境。在該過程中，接觸氧化過程被應用于好氧過程。該方法以固定型生物填料為基體，將含有菌種的基體浸沒于水中，并通過通氣方式為菌種提供氧氣。生物接觸氧化技術是一種高效、穩(wěn)定、高效的處理方法，其優(yōu)勢在于具有良好的生物活性。

3.2 系統(tǒng)運行效果

廢水各處理單元的運行效果見表1。

表1 各工序?qū)ξ廴疽蜃拥奶幚硇Ч?/p>

3.3 投資及運行成本

本項目計劃投資557 000元人民幣，建筑面積為310 m2。污水處理場的總裝機容量為48.6 kW，用電容量為253.26 kW/D。每噸操作費用為1.88元，包括每噸人工0.37元，每噸電費0.54元，藥劑費用0.89元，每噸污泥運輸費用0.08元。

3.4 經(jīng)濟指標優(yōu)勢

從總體看，本次設計對“水解酸化一接觸氧化”的應用范圍進行了更大的拓展，具有工藝簡單、設備少、造價低、運行管理方便、處理效率高等許多優(yōu)勢，并且在運行時具有良好的污泥沉降性能與耐沖擊負荷，因而處理能力較高，通常不會出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象。此外，該系統(tǒng)還具有運行模式的靈活性，與其他方法相比，其建設費用和運行費用都屬于較低水平。

4 高級氧化技術在印染廢水處理中的應用

4.1 光催化氧化技術

光催化氧化技術是指利用半導體光催化劑在紫外線和可見光的照射下產(chǎn)生電子-空穴對，從而使難降解的有機污染物降解。光催化氧化技術具有操作簡單、處理效率高等優(yōu)點，被廣泛應用于印染廢水處理中。研究表明，將TiO2作為催化劑，在紫外光和可見光照射下可降解廢水中的CODCr、色度等多種污染物。在TiO2光催化劑的作用下，活性污泥對印染廢水中CODCr的去除率高達90%以上。張翔宇等通過光催化氧化技術處理印染廢水，經(jīng)活性炭吸附-光催化氧化處理后的廢水中COD的去除率達到90%以上，色度去除率也達到95%以上[4]。與其他高級氧化技術相比，光催化氧化技術具有能耗低、操作簡單、無二次污染等優(yōu)點，因此在印染廢水處理中具有很好的應用前景。但目前該技術仍然存在催化劑活性低、催化劑回收困難、廢水處理成本高等問題。

4.2 臭氧氧化技術

臭氧（O3）是一種強氧化劑，其氧化性與有機污染物的結構相似，能在極短時間內(nèi)將有機物氧化分解，同時還能與廢水中的有機污染物發(fā)生反應，形成新型、高效的降解產(chǎn)物。臭氧具有極強的氧化能力，可將廢水中的有機污染物全部氧化分解，因此在印染廢水處理中得到了廣泛應用。臭氧對水中有機物的氧化主要包括直接氧化和間接氧化。直接氧化是指臭氧在水中直接與有機物反應；間接氧化是指利用臭氧在水中分解產(chǎn)生的活性氧自由基（·OH）和超氧自由基（O-2）氧化有機物。目前，臭氧氧化法主要用于去除廢水中的色度、COD等，應用較多的是在酸性條件下對印染廢水進行處理。與其他高級氧化技術相比，臭氧氧化技術具有反應速度快、可連續(xù)運行、氧化性能強等優(yōu)點。但是，由于O3是一種強氧化劑，因此會對水體中的微生物產(chǎn)生不利影響，尤其是對微生物細胞有一定的毒性作用。另外，O3對有機物具有一定的選擇性，只有少量有機物可以被分解成CO2和H2O。因此，臭氧氧化法在實際應用中存在處理效率低、處理成本高等問題。

4.3 電化學氧化法

電化學氧化技術是將電極作為氧化反應的反應器，以電流形式對水中的污染物進行氧化去除。電催化氧化法是目前研究最廣泛的電化學高級氧化技術，該技術通過電流產(chǎn)生的活性自由基，與污染物發(fā)生氧化反應，將污染物轉(zhuǎn)化為低毒或無毒物質(zhì)。李鳳娟等采用電化學方法處理印染廢水時，在以鉑碳電極為陽極的電解裝置中，經(jīng)催化氧化后，COD的去除率達80%以上[5]。吳江偉等對以鉑電極為陽極的電解槽進行了研究。結果表明，在pH值為5～8、反應時間為1 h、溫度為30 ℃時，在該電解槽中處理印染廢水時 COD去除率達40%～60%[6]。陳雪文等采用電化學方法對印染廢水進行處理時，研究了電流強度、電極間距和電解時間對印染廢水中COD去除率的影響。結果表明：隨著電流強度和電極間距的增加，COD的去除率得到提高；隨著電解時間的增加，COD去除率呈先升高后降低的趨勢；在電流強度為0.1 A/cm2、電極間距為1.0 cm時處理效果最好[7]。

5 結語

在印染行業(yè)中，采用新型生物處理技術能夠?qū)U水中的污染物含量降到最低，從而實現(xiàn)節(jié)能減排和環(huán)境保護的目標。但是由于我國在該方面的技術研究起步較晚，在新工藝、新技術的推廣應用上存在著一定的困難。但是隨著人們環(huán)保意識的不斷提高和我國政府對環(huán)保工作的重視，我國印染行業(yè)在技術方面會得到進一步改進和提升，使我國印染行業(yè)更加清潔、高效、健康地發(fā)展，為我國經(jīng)濟建設做出更大貢獻。