1、文献综述 印染废水的处理技术的研究进展 1 引言 印染行业是工业废水排放大户，据不完全统计，全国印染废水每天排放量为 3106 4 106m3。印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点，属难处理的工业废水。近年来由于化学纤维织物的发展，仿真丝的兴起和印染后整理技术的进步，使 PVA 浆料、人造丝碱解物 (主要是邻苯二甲酸类物质 )、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水，其 COD浓度也由原来的数百 mg/L 上升到 2000 3000mg/L，从而使原有的生物处理系统 COD 去除率 从 70%下降到 50%左右，甚至更低。传统的生物处理工艺已受到严重挑战；
2、传统的化学沉淀和气浮法对这类印染废水的 COD 去除率也仅为 30%左右。因此开发经济有效的印染废水处理技术日益成为当今环保行业关注的课题。 2 印染废水处理方法 目前，国内的印染废水处理手段以生化法为主，有的还将化学法与之串联。国外也是基本如此。由于近年来化纤织物的发展和印染后整理技术的进步，使 PVA 浆料、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水，给处理增加了难度。原有的生物处理系统大都由原来的 70 %COD 去除率下降到 50%左右，甚至更 低。色度的去除是印染废水处理的一大难题，旧的生化法在脱色方面一直不能令人满意。此外， PVA 等化学浆料造成的 COD 占印染废水总 COD
3、的比例相当大，但由于它们很难被普通微生物所利用而使其去除率只有 20% 30%。 针对上述问题，近年来国内外都开展了一些研究工作，主要是新的生物处理工艺和高效专门细菌以及新型化学药剂的探索和应用研究。其中具有代表性的有：厌氧 好氧生物处理工艺、高效脱色菌和 PVA 降解菌的筛选与应用研究、高效脱色混凝剂的研制等。下面从物理法、化学法和生物法三个方面的评述着手，介绍目前印染废水处理的方法 及研究的状况。 2.1 印染废水处理的物理法 -吸附法 在物理处理法中应用最多的是吸附法，这种方法是将活性炭、粘土等多孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或让废水通过由其颗粒状物组成的滤床，使废水中的污染物质被吸附在
4、多孔物质表面上或被过滤除去。目前，国外主要采用活性炭吸附法 (多半用于三级处理 )，该法对去除水中溶解性有机物非常有效，但它不能去除水中的胶体和疏水性染料，并且它只对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能。 Saito T.等人的研究表明，活性炭的吸附率、 BOD去除率、 COD 去除率分别达 93%、 92%和 63%，活性炭吸附能力可达到 500mgCOD/g 炭，污水如先曝气，则会加快吸附速率。但若废水 BOD5 200mg /L，则采用这种方法是不经济的。 吸附处理使用的吸附剂多种多样，工程中需考虑吸附剂对染料的选择性，应根据废水水质来选择吸附剂。研究表
5、明，在 pH 12 的印染废水中，用硅聚物 (甲基氧 )作吸附剂，阴离子染料去除率可达 95% 100%。 高岭土也是一种吸附剂，研究表明经长链有机阳离子处理，高岭土能有效地吸附废水中的黄色直接染料。此外，国内也应用活性硅藻土和煤渣处理传统印染 工艺废水，费用较低，脱色效果较好，其缺点是泥渣产生量大，且进一步处理难度大。 2.2 印染废水的化学处理法 2.2.1 混凝法 主要有混凝沉淀法和混凝气浮法，所采用的混凝剂多半以铝盐或铁盐为主，其中以碱式氯化铝(PAC)的架桥吸附性能较好，而以硫酸亚铁的价格为最低。近年来，国外采用高分子混凝剂者日益增加，且有取代无机混凝剂之势，但在国内因价格原因，使用
6、高分子混凝剂者还不多见。据报道，弱阴离子性高分子混凝剂使用范围最广，若与硫酸铝合用，则可发挥更好的效果。混凝法的主要优点是工艺流程简单、操作管理方便、设备投资 省、占地面积少、对疏水性染料脱色效率很高；缺点是运行费用较高、泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料处理效果差。 2.2.2 氧化法 臭氧氧化法在国外应用较多， Zima S.V.等人总结出了印染废水臭氧脱色的数学模式。研究表明，臭氧用量为 0.886gO3/g 染料时，淡褐色染料废水脱色率达 80%；研究还发现，连续运转所需臭氧量高于间歇运行所需臭氧量，而反应器内安装隔板，可减少臭氧用量 16.7% 。因此，利用臭氧氧化脱色，宜设计成间歇运
7、行的反应器，并可考虑在其中安装隔板。 臭氧氧化法对多数染料能获得良好的脱色效果 ，但对硫化、还原、涂料等不溶于水的染料脱色效果较差。从国内外运行经验和结果看，该法脱色效果好，但耗电多，大规模推广应用有一定困难。 光氧化法处理印染废水脱色效率较高，但设备投资和电耗还有待进一步降低。 2.2.3 电解法 电解对处理含酸性染料的印染废水有较好的处理效果，脱色率为 50% 70%，但对颜色深、 CODCr高的废水处理效果较差。对染料的电化学性能研究表明，各类染料在电解处理时其 CODCr 去除率的大小顺序为：硫化染料、还原染料酸性染料、活性染料中性染料、直接染料阳离子染料。目前这种方法正在 推广应用。
8、 2.3 印染废水的生物处理法 70 年代以来，国内对印染废水以生物处理为主，占 80%以上，尤以好氧生物处理法占绝大多数。从现有情况看，我国印染废水生物处理法中以表面加速曝气和接触氧化法占多数。此外，鼓风曝气活性污泥法、射流曝气活性污泥法、生物转盘等也有应用，生物流化床尚处于试验性应用阶段。但由于生物对色度去除率不高，一般在 50%左右，所以当出水色度要求较高时，需辅以物理或化学处理。 好氧生物处理对 BOD 去除效果明显，一般可达 80%左右，但色度和 COD 去除率不高，尤其如PVA 等化学浆料、表面活性剂、 溶剂及匹布碱减量技术的广泛应用，不但使印染废水的 COD 达到2000 300
9、0mg/L，而且 BOD/COD 也由原来的 0.4 0.5 下降到 0.2 以下，单纯的好氧生物处理难度越来越大，出水难以达标；此外，好氧法的高运行费用及剩余污泥处理或处置问题历来是废水处理领域没有解决好的一个难题。据资料报道，一般污泥处理或处置费用占整个污水厂费用的 50%70%(国外 )，在国内也占 40%左右。由于上述原因，印染废水的厌氧生物处理技术开始受到人们的重视，探求高效、低耗、投资省的印染废水处理新技术已日显重要。 厌氧的主要处理 构筑物是厌氧罐， Fukunaga N.等人对传统消化罐作了改造，在罐内装填固定微生物，主要是专性产碱杆菌属。染料中的偶氮基因、三苯甲烷基因以及单氮
10、基因聚合物，都能通过厌氧分解，通常在中温条件下进行 (37 )，水力停留时间 6h，主要含甲基红染料的污水颜色能完全去除。有研究表明厌氧处理丝绸印染废水，在 HRT 1.0 1.1d， COD 去除率 74% 82%，脱色率分别为：黑色 51%、紫红色 94%、玫瑰红 96%、茄紫 30%、大红 55%。用 UASB 和管道厌氧消化器直接处理高浓度染料废水的中长期运行结果表明，废水中的色 度和 COD 去除率分别稳定在 80%和90%以上。 为了探求高效、低耗、低投资的印染废水处理新技术，近年来在厌氧法与好氧法的结合方面进行了大量的试验研究，获得了很大的成功。此时与好氧法结合的厌氧处理已不是传
11、统的厌氧消化，它的水力停留时间 (HRT)一般为 3 5h，只发生水解和酸化作用。这一工艺流程的提出主要是针对印染废水中可生化性很差的一些高分子物质，期 望它们在厌氧段发生水解、酸化，变成较小的分子，从而改善废水的可生化性，为好氧处理创造条件。采用这一流程，较好地解决了 PVA、染料的处理问题。这一流程的另一大特点是，好氧段所产生的剩余污泥全部回流到厌氧段，厌氧段有较长的固体停留时间 (SRT)，有利于污泥厌氧消化，从而显著降低了整个系统的剩余活性污泥量。因此，厌氧好氧系统中的厌氧段具有双重的作用：一是对废水进行预处理，改善其可生化性能，吸附、降解一部分有机物；二是对系统的剩余污泥进行消化。
12、采用这一流程，目前主要开发了两种工艺：厌氧 -好氧 -生物炭接触工艺 ；厌氧 -好氧生物转盘工艺。两种工艺在设备和工艺上各有特点。 2.3.1 厌氧 -好氧 -生物炭接触氧化工艺 主要设计参数如下：调节池： HRT 8 10h；厌氧池： HRT 3 5h；好氧池： HRT 6 8h ；生物炭池： HRT 1 2h。 试验和实际应用表明，厌氧 -好氧 -生物炭流程在上述运转参数下，对于 CODCr为 800 1000mg/L 的印染废水，处理效果完全可以达到国家排放标准，再稍加进一步处理还可回用，系统的污泥趋于自身平衡。目前已有多家生产厂采用该流程，运转时间最长的达 5 年以上，处理效果稳定，而
13、且 从未外排污泥，也没发现厌氧池内污泥过度增长。 2.3.2 厌氧 -好氧生物转盘 将厌氧生物转盘与好氧生物转盘串联起来，用于印染废水处理，也取得了好的效果。该工艺中厌氧、好氧各有污泥分离与回流装置，整个系统的剩余污泥全部回流到厌氧生物转盘。一是为了提高生物量，因而也缩短总的水力停留时间，二是为了将多余的活性污泥消化在系统内部。该工艺流程也是兼备固着生长和悬浮生长的特点。还可通过向转盘投加絮凝剂进一步提高 COD 去除率和脱色率。该流程对 COD、色度等的去除率均达到 70%以上。适当投加微量絮凝剂，测得 CODCr、色度的去除率可提高 15% 20%。进一步提高厌氧池中的悬浮污泥浓度也可以提
14、高脱色率和 COD 去除率。但该工艺中转盘的金属构件有腐蚀现象，需进一步研究解决。 3 结论及存在问题 印染废水是一种水量大、色度高、组份复杂的废水，水质变动范围大。在城市下水道和污水处理厂建设较完善的城市，废水首先在工厂作预处理，达到城市下水道排放标准后进行集中处理。废水经过预处理再排放可改善污水水质，降低城市污水厂处理负荷，同时便于根据不同的废水水质采取不同的预处理手段。在对印染废水进行最终处理时，有机物的去除一般以生 物法为主，对难于生物降解的印染废水，采用厌氧 (水解 )一段生物处理。色度的去除，一般以物理化学方法为主，对于规模大、处理水平高的工厂，可采用电解、化学絮凝、臭氧氧化等工艺
15、，对于小规模的工厂，可采用炉渣过滤。 从我国染料行业废水治理技术的现状来看，尽管经过多年努力，已取得一批实用技术，解决了不少问题，但总体上没有实质性的突破，特别是产品结构及工厂布局等不合理因素的存在，加重了废水的治理难度。因此，认为解决废水问题的根本出路在于工艺改革，通过采用先进的生产 工艺来减排或不排废水。这方面国内已有许多成功的例子，如苯胺和邻甲苯胺的生产将铁粉还原改为氢化还原，彻底消除了铁泥水的污染；又如以氢化还原代替硫化碱还原用于氨基苯甲醚的生产，彻底消除了含硫废水等。 预防和治理印染废水的污染是相辅相成的两个方面，如果既采用预防措施，又采用各种方法积极治理，并做到处理后的水循环使用，
16、这不仅能降低水的消耗，而且能有效地减轻印染废水对环境4 文献参考 1 沈耀良 ,王宝贞废水生物处理新技术理论与应用 M北京：中国环境科学出版社 ,1999 2周培国 ,傅 大放微电解工艺研究进展 J环境污染防治技术设备 ,2001,2(4)： 18-24 3 张亚静 ,应金英铁碳内电解法处理印染废水 J环境污染与防治 ,2000,22(5)： 33-36 4朱文亭 ,颜玲 污水的水解（酸化） 好氧生物处理工艺 J.城市环境与城市生态 ,2000,13（ 5）： 4346 5张杰 ,臧景红 A2/O 工艺的固有缺欠和对策研究 J.给水排水 ,2003,29（ 3）： 22 26 6杨殿海 ,顾国
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