谈论印染废水处理技术的研究进展

谈论印染废水处理技术的研究进展

王育宏

关键词：印染废水；水处理；物化法；化学法

1印染废水的特征

印染废水的组分差异明显，有机物含量高，并且大多是芳烃和杂环化合物，其中带有有色基团（如—NN—，—NO）以及极性基团（如—SO3Na，—OH，—NH2），还混有酚类、苯胺、碱等。废水粘性大，水温和水量变化大，废水的化学需氧量较高且变化大，而生物需氧量（BOD5）相对较小，可生化性差。印染废水水质随着原材料、生产品种、生产工艺的不同而差异较大，且废水的排放具有间歇性。

2印染废水处理的方法

2.1物化处理法

2.1.1吸附法

吸附法是指利用多孔性的固体物质，使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而除去污染物的方法。吸附剂包括可再生吸附剂如活性炭、离子交换树脂或纤维和不可再生吸附剂如各种天然矿物（膨润土、硅藻土）、工业废料（粉煤灰）及天然废料（锯木屑）。影响吸附的条件主要有温度、接触时间和pH等。由于吸附剂对染料有选择性，因此选择使用高效率低成本的吸附材料是该方法的研究重点，这也是国内外学者一直研究的课题。有关此方面研究的文献屡见报道。目前在印染废水处理中使用的吸附剂主要有以下几种：（1）天然矿物，它的晶格置换面可以产生静电吸附，表面络合等专性吸附，以及离子交换吸附的综合作用，用于印染废水处理，脱色率大于90%；（2）蔗糖、甲壳素、蛋白质等废弃的天然高分子物质，经过适当的化学改性后，它们可用于印染废水的脱色。由于废弃的天然高分子物质原料来源广泛，经改性后对染料的吸附能力大幅提高，因此不仅运行成本低，而且还可实现以废治废的目的；（3）水解蛋白质，它是一种两性蛋白质，可由鸡毛、鸭毛、蹄趾等蛋白或蚕丝脱胶废水中的丝胶经水解后得到。水解蛋白质不仅自身具有较好的染料吸附能力，而且可以通过化学改性来提高蛋白质对离子染料或非离子染料的吸附能力。另外，还有价格低廉、吸附容量大的煤渣，以及由劣质煤经过加工和改性制成的活化煤、磺化煤。由于其多孔结构，且具有较大的比表面积和较高活性的特点，尤其是利用其内部生长的微生物自身氧化的特性，不产生污泥沉淀等优点，被认为具有良好的应用前景。但此方法存在着泥渣的产生量大且难以处理的缺点。

2.1.1过滤法

磁分离技术是近年来发展的一种新型的水处理技术，该法是将水体中微量粒子磁化后再分离。在国外，高梯度磁分离技术（HGMS）已从实验室走向应用。HGMS一般采用过滤-反冲洗工作方式，主要用于分离<50μm铁磁性物质，其过滤快，占地少。李胜利等人采用高压脉冲放电产生的非平衡离子体对印染废水进行了处理，在起始pH为9时，对染料直接蓝2B处理30s，水样的COD降低了42.6%。

超滤技术是近年来发展的另一种新型的水处理技术，它是利用一定的流体压力为推动力和孔径在2～20nm的半透膜实现高分子和低分子的分离。超滤过程的本质是一种筛滤的过程，膜表面的孔隙大小是主要的控制因素。此法不会产生副作用，可以使水循环使用。但此法只能处理所含染料分子粒径较大的印染废水。

2.2化学处理法

2.2.1絮凝沉淀法

絮凝法是向废水中添加一定的化学物质，通过物理或化学的作用，使原先溶于废水中或呈细微状态，不易沉降、过滤的污染物，集结成较大颗粒以便分离的方法。所使用的添加剂既有无机的，也有有机的和高分子化合物〔4～6〕。混凝剂选择适当，可使印染废水大幅脱色，COD和BOD5值大幅降低，提高被处理后废水的可生化性，因此混凝法在各种实际工程设计中为首选组合技术手段，在高浓度印染废水处理中广泛应用。在印染废水处理中经常选用的絮凝剂主要包括铝盐和铁盐两大系列，此外还有镁盐。铝盐絮凝剂主要有硫酸铝、聚合氯化铝、明矾、聚合硅酸铝类等。卢俊瑞用聚铝型絮凝剂处理溴氨酸活性染料生产废水，脱色率和COD去除率均在90%。苏玉萍对上海第一丝绸印染厂的印染废水采用混凝法进行处理，脱色率可达93%，且PAC比其他的絮凝剂所产生的矾花大，沉降速度快。洪金德等人用聚合硫酸铝（PAS）对直接、硫化、分散染料处理，结果表明在pH5～7、用量>300mg/L时脱色率可达90%以上。虽然铝盐絮凝剂脱色的pH范围广，对于大部分染料废水都可获得较理想的脱色效果。但因铝盐水解是吸热反应，在温度过低（<5℃）时投药量大。另外，铝对人体有毒害作用，我国2000年暂行的水质标准中增加了铝的标准值（0.2mg/L）。为减少铝盐混凝剂对出水中铝的残留，可用无铝混凝剂替代和用复合的方法等降低铝盐的用量。

铁盐絮凝剂包括硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铁等，其混凝作用的机理与铝盐相似，但铁较铝有更强的亲OH-能力，因此水解的速度远远快于铝盐。由于铁盐絮凝剂的脱色性能好，因此它常用于印染废水的脱色。杜仰民采用无机铁盐对不同类型的印染废水进行絮凝脱色研究，结果表明脱色率平均达94%，COD的去除率平均达74.3%。陈福根等人采用聚合硫酸铁加助凝剂Mz处理纺织印染废水，处理后的水体COD、色度等主要指标均达到国家标准。铁盐絮凝剂也存在以下缺点：由于铁盐的腐蚀性强，对运行设备要求高，另外处理后的水因Fe3+的形成存在颜色的问题。其改进方法是与其他无机絮凝剂混用或作成无机复式盐使用。镁盐作为单独的絮凝剂用于废水处理中还不广泛，但由于镁盐对印染废水的处理有特殊功效，其在印染废水中也有一定的应用。嵇鸣等人采用氢氧化镁对直接染料废水进行脱色处理，结果表明在镁盐添加量为600mg/L，pH为11的条件下，脱色率可达98%以上。秦蓁等人通过研究发现镁盐对活性染料、酸性染料、直接染料等水溶性阴离子染料废水的脱色效果较好，这是因为染料分子中的磺酸基、羧基、—NH2、—OH等阴离子基团容易作为氢氧化镁表面吸附作用点，因而通过吸附作用将整个染料分子除去。脱色效果好，COD去除率常高于70%。混凝法的主要优点是工程投资少，处理量大，对疏水性染料脱色效率很高。缺点是随着水质变化需改变投料条件，对亲水性染料的脱色效果差，COD去除率低。此外，该法还生成大量的泥渣，且脱水困难。

2.3生化法

废水生化处理是利用微生物的代谢作用分解废水中有机物的处理方法。尽管印染废水的可生化性差，含有有毒有害物质，仍可以通过优势菌种的选育，在适宜的环境中降解印染废水。由于生化法操作简单，运行费用低，无二次污染的优点，在印染废水的处理中得到了广泛的应用。生化法包括好氧法和厌氧法。我国处理印染废水的方法主要是好氧法，它主要分为活性污泥法、氧化沟法、生物塘法、接触氧化法、曝气法等。20世纪80年代前，我国印染废水的可生化性高，COD质量浓度常在800mg/L以下，可采用传统的物化-生化组合处理方法。而近年来，印染废水的水质发生了很大的变化，COD值升高，且BOD5/COD值下降，传统的生化工艺已不适应目前的需要。许多新的厌氧-好氧工艺处理印染废水屡有报道〔33～35〕。选择和培养抗变异和耐环境毒害性优势菌种的研究已成为生化法的主导方向。B.H.Mariechristiane等人发现细菌MV对废水中的染料10B和RS去除率分别高达86%和96%〔36〕。WangYuxin等人研究发现细菌TV，将其用于酸性染料的降解，经24h反应，降解率在75%～99%之间〔37〕。中科院微生物研究所分离出5种高效细菌对酸性红B2GL、媒介蓝B等染料具有脱色能力。与其他方法相比，生化法具有其独特的优越性，但生化法存在着其自身无法解决的问题：活性污泥沉降性差、生化反应速率低及剩余污泥的处理费较高等缺点。

结束语：

印染废水水量大，色度高，水质变化大，pH变化大，有机污染物含量高，组分复杂，而且印染行业中，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。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印染废水处理工艺研究的主要内容和发展方向。

参考文献

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[2]郭丽，等.活化媒处理印染废水初探[J].环境工程，2014.3

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[4]甘光奉，甘莉.高分子絮凝剂研究进展[J].工业水处理.2016.3

[5]肖锦.我国絮凝剂发展现状与对策[J].现代化工，2016.7

[6]杨巍.美国水处理化学品市场现状与展望[J].工业水处.2014.9