1、 文献综述 印染废水处理技术 一 前言 ： 在 人的生存、保障经济建设和维护社会发展的所有自然要素中，水的重要性毋庸赘述。然而随着工业化、城市化加快，世界面临着水资源短缺、污染严重的挑战。中国系世界上缺水最严重的国家之一，全国所有的城市中目前大约一半的城市缺水，水污染的恶化更使水短雪上加霜：我国江河湖泊普遍遭受污染，全国 75的湖泊出现了不同程度的富营养化；90的城市水域污染严重，南方城市总缺水量的 60 70是由于水污染造成的；对我国118个大中城市的地下水调查显示，有 1 15个城市地下水受到污染，其中重 度污染约占40。专家指出，水污染加剧了水资源的短缺，直接威胁着饮用水的安全和人民群众
2、的健康，影响到工农业生产和农作物安全造成的经济损失约为 GNP的 1 5 3，水污染已成为不亚于洪灾、旱灾甚至更为严重的灾害。 印染行业是工业废水排放大户，全国排放量为 300 400 万 m d，因此，是污染负荷较大的行业之一。因此，印染废水的治理已成为迫在眉睫的事情。印染废水的特征可概括为：有机物浓度中等、成分复杂、可生化性较差、色度深、碱性大、 pH 值高、水质变化大。 本人毕业论文题目为“某印染厂废水处理工艺设计”，围绕这一 课题本人通过查阅相关资料，在学习和研究的基础上对这一课题有了更深的认识。 二 目前印染废水处理 现状 1.生物处理法 生物处理法主要包括好氧法和厌氧法。目前国内主
3、要采用好氧法进行印染废水处理。好氧法又分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥既能分解大量的有机物质，又能去除部分色度，还可以微调 pH，运转效率高且费用低，出水水质较好，适合处理有机物含量较高的印染废水；生物膜法对印染废水的脱色作用较活性污泥法高。但是生物法存在着三个自身无法解决的问题：剩余污泥的处里费用较高；单一运用生物法己不能满足实际 运用的需委；有时需要在其前端加一道提高废水可生化性的预处理，提高了投资及运行成本。 单一的好氧生物处理只能去除废水中的部分易降解的有机物，色度 I、 HJ题无法解决。为 r降低消耗及去除废水中较难降解的有机污染物，出现了厌氧 -好氧新型处理工艺和生物强化 技术。
4、厌氧好氧法可先由厌氧过程中的产酸阶段，去除部分较易降解的有机污染物，将较难降解的大分子有机物分解为较简单的小分子有机物，再通过好氧生物处理过程进一步去除。厌氧好氧法处理难生化降解的印染废水具有除污染效率高、运行稳定和较强的耐冲击负荷能力等特点。有研究报道 ，采用厌氧好氧工艺处理印染废水，在进水 CODcr为 1085 mg L， 5BOD 为 315 mg L的情况下，二者的去除率分别可达 83 9和 76 2，再经硫化床自然氧化和混凝沉淀处理，去除悬浮物，排水可达排放标准。 由于 传统的生物方法对色度的去除不够理想，国内外许多学者致力于培育或改良高降解活性菌种用于印染废水处理，产生了生物强化
5、技术。其机理为向废水处理系统中投加自然界中的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种，增强生物量，强化生物量的反应，以去除某一种或 某一类有害物质为目的。目前，生物强化技术最普遍的应用方式是直接投加对目标污染物具有特效降解能力的微生物。 2 . 电化学法 电化学法具有设备小、占地少、运行管理简单、去除率高和脱色好等优点，但是沉淀生成量及电极材料消耗量较大，运行费用较高。传统的电化学法可分为电絮凝法、电气 浮法、电氧化法以及微电解、电解内法等。国外许多研究者从研制高电催化活性电极材料着手，对有机物电催化影响因素和氧化机理进行了较系统的理论研究和初步的应用研究，国内在这一领域的研究还刚刚起步。 电
6、化学水处理技术是指在外加电场的作用下，在特定 的电化学反应器内，通过一定的化学反应、电化学过程或物理过程，产生大量的自由基，利用自由基的强氧化性对废水中的污染物进行降解的过程。电化学方法具有易于控制、无污染或少污染、高度 灵活性和经济性等特点。近年来，电化学水处理技术在环境污染治理方面 越来越受到人们的重视，特别是在废水 。 用生物难降解有机物去除方面，水处理工作者进于了大量研究，并对其电化学降解过程提出了多种机理。电化学技术从方法和原理上可以分为电沉积法、电化学氧化法、电化学还原法、电凝聚法、电吸附法和电渗析法等。 电化学在处理废水领域具有广泛的潜力，该技术 作为一种“清洁技术”，尽管在国内
7、外都有了很大的发展，而且其中不少已达到工业化水平，但还在不断发展中。由于电化学过程比较复杂其中产生的 HO缺少必要的跟踪监测手段，大多数反应机理缺乏活性物种的鉴定，对污染物去除机理和反应途径尚停留在设想、推理阶段，缺乏有效的实验基础，因此加强新型电化学机理的创新，使电化学处理方法发生质的飞跃，如三维向多维发展。用固体电解质代替液体电解质，突破传统电化学桂式，开发更具实用、高效率的电化学技术加强电化学技术与其它物理、化学、生物等领域之间的结合，如把电化学与声，光，磁技术相结合 ，拓宽电化学应用领域，使之更加广泛应用于工业废水处理。其次是电极材料消耗过多，反应物浓度不高时，处理时间长，电流效率低。
8、因此在电极的结构材料、新型电极、新型电化学反应器等方面有待于进一步研究提高。随着对电极表面电化学反应历程、反应动力学、热力学研究的日益深人，网状电极材料、金属化导电聚合物材料等新电极材料，多孔电极、填充床电极、流化床电极等新型电极，强制对流电化学反应器的设计和研究会使电化学技术在环境保护领域中发挥更大的作用。 总之，电化学水处理技术对有机物有特殊的降解能力，具有非常广阔的应用前景，在环境保 护中占有重要的位置。随着电化学理论的不断完善和实验室研究的不断深入，电化学技术在废水处理领域的应用必将更加广阔 3.膜生物反应器（ MBR） 膜生物反应器 (MBR)是将膜分离技术与生物处理工艺相结合而开发
9、出的一种新型高效的污水处理与污水资源化工艺。印染废水中含染料等多种难生物降解的有机物，因此应用 MBR工艺处理此种废水时膜污染比较严重。 MBR是膜分离技术与生物处理法的高效结合 ,其起源是用膜分离技术取代活性污泥法中的二沉池 ,进行固液分离。 膜生物反应器（ MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结台的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。 膜 -生物反应器主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成。通常提到的膜 - 生物反应器实际上是三类反应器的总称： 曝气膜 - 生物反应器 (Aeration Membra
10、ne Bioreactor, AMBR) ； 萃取膜 - 生物反应器（ Extractive Membrane Bioreactor, EMBR ）； 固液分离型膜 - 生物反应器（ Solid/Liquid Separation Membrane Bioreactor, SLSMBR, 简称 MBR ） 。 与传统的生化水处理技术相比， MBR 具有以下主要特点 : 1、高效地进行固液分离 ,其分离效果远好于传统的沉淀池 ,出水水质良好 ,出水悬浮物和浊度接近于零 ,可直接回用 ,实现了污水资源化。 2、膜的高效截留作用 ,使微生物完全截留在生物反应器内 ,实现反应器水力停留时间 (HRT)
11、和污泥龄 (SRT)的完全分离 ,运行控制灵活稳定。 3、由于 MBR 将传统污水处理的曝气池与二沉池合二为一 ,并取代了三级处理的全部工艺设施 ,因此可大幅减少占地面积 ,节省土建投资。 4、利于硝化细菌的截留和繁殖 ,系统硝化效率高。通过运行方式的改变亦可有脱氨和除磷功能。 5、由于泥龄可以非常长 ,从而大大提高难降解有机物的降解效率。 6、反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行 ,剩余污泥产量极低 ,由于泥龄可无限长 ,理论上可实现零污泥排放。 7、系统实现 PLC 控制 ,操作管理方便 膜 -生物反应器也存在一些不足。主要表现在以下几个方面： 1 膜造 价高，使膜 - 生物反应器
12、的基建投资高于传统污水处理工艺； 2 膜污染容易出现，给操作 管 理带来不便； 3 能耗高：首先 MBR 泥水分离过程必须保持一定的膜驱动压力，其次是 MBR 池中 MLSS 浓度非常高，要保持足够的传氧速率，必须加大曝气强度，还有为了加大膜通量、减轻膜污染，必须增大流速，冲刷膜表面，造成 MBR 的能耗要比传统的生物处理工艺高。 三 未来印染废水处理展望 1.光化学氧化法 光化学氧化法由于其反应条件温和 (常温、常压 )、氧化能力强和速度快等优点。光化学氧化可分为光分解、光敏化氧化、光激发氧化和光催化氧化四种。目前研究和应用较多的是光催化氧化法。光催化氧化技术能有效地破坏许多结构稳定的生物难
13、降解的有机污染物，具有节能高效、污染物降解彻底等优点，几乎所有的有机物在光催化作用下可以完全氧化为22,CO HO 等简单无机物。但是光催化氧化方法对高浓度废水效果不太理想 。关于光催化氧化降解染料的研究主要集中在对光催化剂的研究上。其中， 2TiO 化学性质稳定、难溶无毒、成本低，是理想的光催化剂。传统的粉末型 2TiO 光催化剂由于存在分离困难和不适合流动体系等缺点，难以在实际中应用。近年来， 2TiO 光催化剂的搀杂化、改性化成为研究的热点。 膜分离技术处理印染废水是通过对废水中的污染物的分离、浓缩、回收而达到废水处理目的。具有不产生二次污染、能耗 低、可循环使用、废水可直接回用等特点。
14、膜分离技术虽然具有如此多的优点，但也存在着尚待解决的问题，如膜污染、膜通量、膜清洗、以及膜材质的抗酸碱、耐腐蚀性等问题，所以，现阶段运用单一的膜分离技术处理印染废水，回收纯净染 料，还存在着技术经济等一系列问题。现在膜处理技术主要有超滤膜，纳米滤膜和反渗透膜。 当前关于膜分离技术的研究主要集中在其与其他处理技术的结合方面，形成了废水深度处理及回收利用极有前途的物理化学处理新技术。 2.超声波技术 利用超声波可降解水中的化学污染物，尤其是难降解的有机污染物。它集高级氧化技 术、焚烧、超临界水氧化等多种水处理技术的特点子一身，降解条件温和、降解速度快、适用范 围广，可以单独或与其它水处理技术联合使
15、用。该方法的原理是废水经调节池加入选定的絮凝剂后进入气波振室，在额定的震荡频率的激烈震荡下，废水中的一部分有机物被开键成为小分子，在加速水分子的热运动下，絮凝剂迅速絮凝，废水中色度、 c0D、苯胺浓度等随之下降，起到降低废水中有机物浓度的作用。目前超声技术在水处理上的研究已取得了较大的成果，但绝大部分的研究都还局限于实验室水平上。 3电化学氧化 电化学氧化是通过阳极 (-一般是惰性阳极 )反应生成的氧化基团降解水中的有机物。由于该技术能有效地破坏难生物降解有机物的稳定结构，使污染物彻底降解，因此已成为现代高级氧化技术 (Advanced Oxidation Processes)研究领域的一个热
16、点。印染废水水质复杂多变、色度高且含有大毋难生物降解的有机污染物 (染料、浆料和助剂 )，因此其电化学氧化过程十分复杂，电化学氧化的反应机理也会有所不同悯。一般地，用电化学氧化法降解废水中的有机物，可分为在阳极表面及附近的直接氧化和远离电极表面的间接氧化两种，处理过程和效果受阳极材料的影响很大。首先溶液中的 H： 0或 OH一在阳极上放电并形成吸附的羟基自由基MOx( OH)，吸附态的羟基自由基与有机物发生电化学反应，主要有脱氧、亲电加成等，可使有机物逐步降解直至完全矿化 .反应过程如下 ： -2 ( ) eXXM O H O M O O H H 2( ) nXXR M O O H n C O
17、 e M O 如果吸附态羟基自由基能与氧化物阳极发生氧化反应，氧从羟基自由基上迅速转移到氧化物阳极上，形成高价的氧化物 1XMO 。则 1XMO 与有机 物发生选择性的氧化反应。 _x + 1()XM O O H M O H e _12 nnXxR M O C O H e M O 四总结 就目前来讲，我国印染企业多属于中小型企业。由于基金，技术等方面的因素，印染废水处理设备落后，单位印染物耗水量大，废水排放量大，所采用的处理技术也较为落后传统。印染废水本身特点决定了它对环境，人体的危害性。依照当前的生化处理技术，其生化系统设备多，占地面积大，工艺控制条件较为复杂，加之 处理效果不佳。随着环保法
18、律法规对废水排放标准更加严格，传统印染废水处理难以满足 排放标准。因此新技术的研发与利用会得到重视，特别是在发达国家。纵观我们国家，特别是在工业建设方面取得了巨大成就，目前正处于产业调整期 。我国大部分水体都受到不同程度的污染。为了避免水体进一步的恶化，我们该严格监控废水排放情况。另外，我们更该改革，创新废水处理技术，提高废水处理效果，效率。 其中，超声波辅助光催化降解、超声协同电化学等技术均有研究报道，且处理效果良好，具有可观的应用前景。 五参考文献 （ 1）吴李全，印染废水处理工艺 ，广东化工， 2010,37（ 8） （ 2）王辉，张胡，李朗晨，印染废水处理技术 现状及发展趋势，现代商贸工业， 2009,21 3 张雷， 好氧生化法处理印染废水工程调试 ，水处理技术， 2009(12) 4超声电化学与超声光催化分段处理印染废水 5 胡维超 .印染 废水 的酸化水解 -电解絮凝 -MBR 处理工艺 J.印染， 2006，32(13)： 27-30 6 仝攀瑞，朱振亚，王琼瑶 .MBR 处理印染 废水 的膜污染及清洗研究 J.中国给水排水， 2006， 22(5)： 96-108. 7 陈超宇，印染废水双膜法（ CMF-RO） 深度处理及回用研究 M
