1、 1 文献综述 染整废水的实验研究 一、 前言部分 我国是一个干旱缺水严重的国家。人均水资源量不足 2300m3，仅为世界平均水平的四分之一，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。 目前，我国每年因缺水造成的直接经济损失达 2000 亿元，少产粮食 700 亿至 800 亿公斤 ，这直接制约了我国经济社会的发展 1。工业废水的任意 排放导致江、河、湖、海等 大量 水体遭受污染，加剧了水资源短缺的局面。 在我国工业废水中，纺织染整 行业排放的印染废水是我国工业系统中重点污染源之一，据国家环保总局统计，印染行业排放的印染废水总量位于全国各工业部门排放总 量的第五位 2。纺织染整废水 有机污染物浓度高、
2、成分复杂、色度深、水质变化大，是一类较难处理的工业废水。尤其 PVA 浆料、人造丝皂化物以及大量新型助剂的广泛应用，是使大量难降 解的有机化合物进入废水，若这些废水不经处理排入水体后，将消耗 水体溶解氧，破坏生态平衡，危机鱼类和其它水声生物的生存 ，沉于水底的有机物，会因厌氧分解而产生硫化氢等有害气体，恶化环境 3。 这应引起社会各界以及工业部门的高度重视，为了保护我们周围的环境不被破坏，为了实现经济效益和环境效益的双赢， 采用合理有效的处理工艺对纺织染整废水进行处理，对 做好环境保护工作具有重大的意义。 二、主题部分 纺织染整行业排放的废水水量大、成分复杂、难降解有机物含量高，具有毒性， 是
3、一类污染严重且较难处理的工业废水 。 处理此类废水 若仅仅单独使用物理、化学或生物处理 并没有很好的效果，通常 采用 混凝 -生物 AO 组合工艺进行处理具有较高的处理效率 。 废水经 混凝 处理后， 可 去除大部分颜色 并降低一定的 CODcr 和 BOD，但由于水质较复杂，出水不稳定，未能完全达标排放，需进一步进行 生物 AO 处理， CODcr、 BOD 浓度进一步降低，色度进一步被去除。 因此，使用该方法处理染整废水是一种较理想的选 择。 1 物理化学法 1.1 吸附法 在物理化学法中，应用最多的是吸附法。这种方法是指利用活性炭、硅藻土等多孔性固体物质，使废水中的一种或多种物质被吸附在
4、固体表面而除去污染物的方法。目前工业上常用的吸附剂主要有活性炭吸附剂、天然矿物吸附剂（活性白土、漂白土、硅藻土等）、硅胶、活性氧化铝、沸石分子2 筛、吸附树脂和腐植酸类吸附剂等。其中活性炭吸附剂具有较大的比表面积，吸附容量大，性能稳定，抗腐蚀，解吸容易，可吸附解吸多次反复使用，是目前被广泛应用并研究得较为透彻的一种固体吸附剂，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，并且处理费用较高，具有一定的局限性。因此，选择使用高效率低成本的吸附材料是目前一直关注的问题。谭力红等已利用炭黑、粉煤灰作为吸附剂对印染废水进行处理，可
5、使废水 COD 和色度达到排放要求 4，并且吸附剂炭黑、粉煤灰取自工厂废弃物，成本显然比活性炭低，并且同样可取得一定的脱色效果。 1.2 混凝法 纺织染整废水的混凝处理是以胶体化学的理论为依据的，利用该方法可去除水中的微小悬浮固体和胶体杂质。该方法是向废水中投放化学混凝剂，通过 与水中的胶体进行压缩双电层、吸附架桥以及网捕作用，使废水中的某些污染物由溶解状态或胶体状态变为凝胶状态，沉淀去除生成的粗大絮凝体，从而达到净水脱色的目的。常见的混凝剂有无机盐类混凝剂（铝盐、铁盐）和高分子混凝剂（聚合氯化铝、聚合硫酸铁） 5。硫酸铝混凝剂混凝效果较好，使用方便，但是铝对人体有毒害作用，为减少铝盐混凝剂对
6、出水中铝的残留，可用无铝混凝剂替代和用复合的方法等降低铝盐的用量。选择合适的混凝剂，可使纺织染整废水大幅脱色， COD 和 BOD5 值大幅降低，提高废水的可生化性。因此，选择适当的混凝剂对于废水处 理的效果具有很重要的意义。 目前，强化混凝技术已广泛应用于工业废水的处理，特别是在化工废水、染整废水的预处理中更为普遍。强化混凝技术是通过提高混凝剂的投加量来实现提高有机物去除率的工艺过程。阮湘元等用 PAC、 PAM 预处理富含有机染料的染整废水，联合氧化絮凝床，出水可达工业污水排放标准 6。 混凝法的主要优点是工艺流程简单，操作管理方便，设备投资少，占地面积小，对疏水性染料脱色效率高；缺点是运
7、行费用较高，需随水质变化而改变投料条件，对亲水性染料的脱色效率低，泥渣量多且脱水困难。 1.3 膜分离法 膜分离法是利 用天然或人工合成膜以外界能量或化学位差作推动力对水溶液中某些物质进行分离、分级、提纯和富集的方法的统称。分离膜是一种特殊的、具有选择性透过功能的薄层物质，它能使流体内的一种或几种物质透过，而其它物质不透过，从而达到浓缩和分离纯化的目的。目前研究用于印染废水处理的主要是压力推动膜分离技术，包括反渗透 (RO)、超滤 (UF)、纳滤 (NF)等。反渗透是一种借助压力促使水分子反向渗透，以浓缩溶液或废水的方法。近年来反渗透技术的发展非3 常迅速，已广泛用于海水的淡化、除盐和制取纯水
8、等，还能用以去除水中的细菌和病毒。超滤法目前主要用于分离有机的溶解物，如淀粉、蛋白质、树胶等。超滤法所需的压力一般为 0.1-0.7MPa7。纳滤是介于超滤与反渗透之间的一种新型膜分离技术，其截留分子量在 200-2000 的范围内，孔径为几纳米。在印染废水处理方面，对含有直接染料和活性染料等的水溶性染料，常用纳滤膜进行分离处理。 膜分离法处理是一种新型分离技术，具有分离效率高、能耗低、工艺简单、操作方便、过程易控制、节约能源等方面的特点，使其在染整废水处理方面的应用具有很大的潜力。但我国膜技术的应用与世界先进水平尚有较大差距，急需 开发合适的高效分离 膜和大型组器，在应用中还应着重解决膜污染
9、与清洁 等有关问题 8。 2 化学法 2.1 氧化法 染整废水脱色是去除废水中残留的染料、悬浮物、浆料和助剂等显色物质，处理方法主要有物理、生化和化学脱色等方法。在各种处理方法中，氧化法是染整废水脱色较为成熟的方法。它是利用各种氧化剂将染料分子中发色基团的不饱和键断开，形成分子质量较小的有机物或无机物，从而使燃料失去发色能力。常用的氧化剂有臭氧、氯氧化剂和芬顿试剂等。臭氧是良好的氧化剂，对水溶性染料废水的脱色效率很高，但对其它以悬浮状态存在于废水中的还原染料、硫化染料 和涂料的脱色效果较差 9。臭氧氧化技术对污染物的降解效率高，无二次污染，在染整废水的处理中有着广阔的应用前景。 芬顿试剂作为一
10、种强氧化剂特别适用于难生物降解处理和一般化学氧化难以奏效的有机废水氧化处理，比如处理垃圾渗滤液、氯酚类污染物等。单用芬顿试剂处理这种废水成本较高，一般多联用其它处理方法，以降低处理成本和提高氧化脱色效率。文献 10研究了芬顿氧化法对纺织废水的处理效果，处理后 COD 和色度的去除率均达到排放标准，且该法处理成本低，操作简便。 2.2电化学法 电化学法是通过电极反应使废水得到净化，实质上是利用直流电进行溶液氧化还原反应，污水中的污染物在阳极被氧化，在阴极被还原或者与电极反应产物作用，转化为无害成分被分离除去。它是一种简单、经济、有效的方法 11。利用电解法可以去除各种离子状态的污染物，如 CN-
11、、 AsO2-、Cr2+、 Cd2+、 Pb2+、 Hg2+等，以及个各种无机和有机好氧物质，如硫化物、氨、酚、油和有色物质等。电化学方法可分为 :内电解法、电絮凝和电气浮法、电氧化学。其中最广泛应用的内电解法是铁屑法，4 即将含碳铁屑浸于电解质溶液中，形成无数个微小的 Fe-C 原电池，阳极生成 Fe2+，阴极产生 OH-及新生态 H，具有较高的化学活性，与染料发生氧化、还原、吸附、絮凝等作用，从而破坏染料发色结构。此方法所使用的铁屑价格低廉，具有高效、设备简单、投资费用低等特点，且能明显提高废水的可生化性，是一种良好的高色度染料废水的预处理方法，具有一定的推广价值。 电化学法目前的研究主要
12、集中在电极材料的选择以及电化学氧化过程的控制技术上。 3 生化处理法 生物处理法是利用微生物的生物化学作用降解有机物 12，这种方法具有处理费用低，运行较稳定等优点。常用的染整废水生物处理 方法主要有 :好氧处理、厌氧处理和厌氧 -好氧组合处理法。 好氧生物处理是在有氧条件下，利用好氧微生物的作用去除染料废水中的有机物，主要以传统的活性污泥法、生物接触氧化法和塔式生物滤池法为主。采用好氧处理法能够获得较好的 BOD 处理效果，但 COD、色度去除率不理想，尤其是 PVA 等化学浆料、表面活性剂、溶剂的广泛使用，使出水水质难以达到排放标准。 厌氧处理不仅可用于处理高浓度有机废水，也可用于处理中、
13、低浓度有机废水，对燃料中的偶氮基、蒽醌基和三苯甲烷基均可降解，但还不能完全分解一些活性染料的中间体，如致癌的芳香胺等 。由于厌氧处理的出水水质往往达不到排放标准，因而单纯使用厌氧处理法的处理工艺较少，通常与好氧生物法联合使用 13。 厌氧 -好氧处理工艺能在一定程度上弥补好氧工艺的不足。难降解染料分子及其助剂在厌氧菌的作用下水解、酸化而分解成小分子有机物，接着在好氧菌的作用下，将其分解为无机小分子，从而达到净化水质的目的。纺织染整废水经厌氧 -好氧处理后可以达标排放。通过对厌氧 -好氧联用工艺和单独好氧工艺处理染整废水的特点进行研究后，发现染料脱色主要发生在厌氧阶段，经过厌氧处理，BOD/CO
14、D 值从 0.15 提高到 0.3714。 三、总结部分 纺织染整 废水水量大 ， 色度高 ， 水质变化大 ，有机污染物浓度高，成分复杂， 且印染行业中 PVA 浆料和新型助剂的使用 ， 使难生化降解的有机污染物在废水中含量大量增加 ， BOD5/ COD 值大幅降低。单一处理工艺均很难达到要求 ,需对不同处理工艺进行优化组合，同时也可将传统工艺与新技术相结合进行工艺改进和优化， 使工艺和技术更加成熟，这样既可提高处理效果，又可降低处理成本15。 因此 ， 系统开发不同工艺的有效组合 ， 研究高效、经济、节能的印染废水处理反应器将是纺织废水处理工艺研究的主要内容和 研究 发展方向。 5 然而，
15、单一的终端处理废水仅仅是一种治标不治本的方法，为了实现经济效益和环境效益的双赢，应使 “ 终端处理 ” 改为 “ 源头控制 ” ，这才是今后处理纺织染整废水甚至是所有工业废水的较有效的途径。 企业必须对生产和染整废水的污染预防和治理同等重视， 采用清洁高效的新技术，提高能 源利用效率，使用低污染的环保原料，尽量少用、不用有毒有害的原料， 从源头削减废水与污染物的产生量， 从而减少 纺织印染 废水 对环境的危害 16-17。 此外，加强对 纺织 印染企业废水处理设施的监管，促进印染产业布局的合理化，使印染企业逐步进入印染园区和开发区，从 而促进可持续发展 。 四、 参考文献 1 丛丹 , 张学强
16、 . 谈我国的水资源短缺问题 J. 生态与环境工程 , 2009, 3(16): 200-202. 2 王辉 , 张玥 , 李朗晨 . 印染废水处理技术现状及发展趋势 J. 现代商贸工业 , 2009, 2(10): 279-280. 3 陈季华 , 奚旦立 , 杨波 . 纺织染整废水处理技术及工程实例 M. 北京 : 化学工业出版社 , 2008. 4 熊道陵 , 林俊 . 印染废水处理技术研究进展 J. 印染废水处理技术研究进展 , 2007， 9： 10-15. 5 高廷耀 , 顾国维 , 周琪 . 水污染控制工程 M. 北京 : 高等教育出版社 , 2007. 6 阮湘元 , 白燕 ,
17、 李纠 , 等 . 混合絮凝剂预絮凝沉降 -电催化降解染整废水研究 J. 应用科技 , 2002, 2(29): 44-49. 7 税永红 . 超滤在印染废水处理中的应用 J. 成都纺织高等专科学校学报 , 2004, 3（ 21） : 15-17. 8 路希鑫 , 严子春 , 路希超 . 氧化法处理印染废水的研究进展 J. 石油化工应用 , 2009, 3（ 28） : 2-15. 9 Montserrat Perez , Francesc Torrades, Xavier Domenech ,etc.Fenton and photo-Fenton oxidation of textile
18、effluents J. Water Research, 2002,5 (36): 2704-2710. 10 傅平青 , 程鸿德 . 印染废水治理研究现状 J. 地质地球化学 , 2001, 4（ 29） : 86-91. 11 王成国 , 邓兵 . 光催化氧化处理直接耐晒翠蓝染色废液 J. 印染 , 2004, 5(7) : 10-12. 12 刘亮 , 安晓玲 , 李雅轩 . 印染废水处理技术的研究现状 J. 河北工业科技 , 2008, 2（ 25） : 178-180. 13 杨虹 , 李道棠 , 朱章玉 . 不完全厌氧 -好氧反应器处理印染废水的研究 J. 上海环境科学 , 1998, 17（ 12） : 31-32. 14 毛艳梅 , 奚旦立 , 杨晓波 . 印染废水深度处理技术及回用的现状和发展 J. 印染 , 2005, 8: 6 46-48. 15 邓金珠 . 从清洁生产角度探讨治理印染废水的对策 J.自然科学信息 , 2009, 8(17):346-360. 16 王健 . 印染厂清洁生产工艺和印染废水治理分析 J. 能源环境保护 , 2006, 3（ 20） : 43-45. 17 刘小平 , 康思琦 , 尹庚明 . 印染废水的环境污染与清洁生产 J.五邑大学学报（自然科学版） , 2004, 3（ 18） : 65-68.
