劉 豪

(貴州省環(huán)境科學(xué)研究設(shè)計院， 貴陽 550081)

1 印染廢水水質(zhì)特點

印染廢水含有大量染料、助劑、漿料、酸堿及無機鹽等，其特點是組成復(fù)雜、有機物含量高、堿度高、色度深、溫度高、可生化性差等特點［1］。近年來，隨著科技進步及染整工業(yè)的發(fā)展，大量PVA漿料、人造絲堿解物、新型助劑等難生化降解有機物的使用使其濃度增大、可生化性更差，生化降解過程極其復(fù)雜。

2 印染廢水處理技術(shù)綜述

目前，印染廢水凈化技術(shù)可分為物理法、化學(xué)法、生物法三類。物理法能去除廢水中的懸浮物、漂浮物、織物碎屑、細纖維等，主要包括沉淀、氣浮、過濾、膜技術(shù)等處理技術(shù);化學(xué)法主要有中和、混凝、電解、氧化、吸附、消毒等，能去除廢水中的pH、COD、BOD5、色度及大分子有機物等;生化法主要有厭氧法、好氧法、厭氧-好氧法、物化-好氧法、微生物強化技術(shù)等，生化法可去除廢水中COD、BOD5、色度、氨氮、磷等。目前印染廢水處理技術(shù)主要以物理法和化學(xué)法加生物法聯(lián)合處理技術(shù)為主［2］。

2．1物理法處理印染廢水

2．1．1 吸附法

吸附法主要是利用多孔物質(zhì)粉磨或顆粒表面吸附廢水中染料與助劑等污染物的方法。該方法具有簡單、投資省的優(yōu)點。根據(jù)吸附法處理廢水的原理，選擇吸附劑、吸附劑的再生能力是該方法在實際應(yīng)用中主要考慮的兩點。活性炭［3］、工業(yè)廢料(如煤渣)［4］、天然植物廢料(如木炭)［5］以及人工合成樹脂［6］等是目前常用的主要吸附劑。

陳孟林［6］等采用樹脂吸附與H2O2-V2O5催化氧化聯(lián)合技術(shù)處理印染廢水，COD去除率能達81．92%。Ramakrishna［7］等對不同吸附劑分別處理不同印染廢水的處理效果進行了研究。研究結(jié)果表明:對分散染料而言，泥炭、鋼廠爐渣、膨潤土和飛塵等吸附劑的吸附性能比活性炭強;以上吸附劑的性能對不同類型的印染廢水處理效果也不同，鋼廠爐渣、飛塵對酸性染料的去除效果比泥炭、膨潤土更好，而泥炭、膨潤土對堿性染料卻表現(xiàn)出更強的去除能力。粉煤灰對印染廢水中COD、色度有較好的吸附作用，有研究結(jié)果表明當(dāng)采用粉煤灰作為吸附劑處理印染廢水時，COD、色度的去除率分別可達73．51% 、89．17%［8］。

2．1．2 混凝法

混凝法是一種應(yīng)用較為廣泛的印染廢水處理技術(shù)，其原理為在廢水中加入絮凝劑，廢水中的膠體粒子與絮凝劑在廢水中發(fā)生水解、聚合等化學(xué)反應(yīng)生成的水解或聚合產(chǎn)物發(fā)生靜電中和、粒子架橋和黏附卷掃等作用，生成粗大的絮凝體后沉降除去。

利鋒等［9］研究了合成改性甲醛-雙氰胺系列絮凝劑T5和其與Al2(SO4)3復(fù)配處理印染廢水，研究結(jié)果表明:前者色度和COD去除率均較高，污泥體積小，后者處理效果更佳，脫色率達96．8%，COD去除率高達91．5%。吳偉［10］等研究了聚合氯化鋁(160 mg/L)作為混凝劑處理印染廢水，COD去除率可達34．6%。張毅等［11］對復(fù)合混凝劑(FeSO4、MgSO4和PAM三種混凝劑按比例混合)與單一混凝劑處理印染廢水的處理效果進行了研究，研究結(jié)果表明:復(fù)合混凝劑有著顯著的協(xié)同效應(yīng)，其脫色效果明顯優(yōu)于單一組分。王莉［12］采用普魯蘭作為絮凝劑處理印染廢水，結(jié)果表明:當(dāng)絮凝劑濃度為3 g/L、AlCl3溶液濃度為12 g/L、混合時間30 s、反應(yīng)時間15 min、沉淀時間40 min時，COD去除率達81%。郭敏曉［13］等將聚合硫酸鐵(PFS)和聚丙烯酰胺(PAM)混凝劑進行復(fù)配處理印染廢水，在一定的實驗條件下，混凝處理后出水中COD達到500 mg/L以下，處理效果較好，成本較低。

2．1．3 膜分離法

膜分離技術(shù)具有能耗低、自動化程度高、無二次污染、能回收可再利用物質(zhì)等優(yōu)點。它是利用天然或人工合成薄膜，以壓力差、濃度差、電位差和溫度差分離、分級、提純和富集廢水中的污染物。目前主要有反滲透、超濾和納濾。

張鑫等［14］對反滲透膜技術(shù)處理達到排放的印染廢水進行了研究，結(jié)果表明處理后的出水可作為印染生產(chǎn)回用水。鄒高輝［15］以聚砜(PSF)為超濾膜材料，在一定條件下，印染廢水中COD、濁度、色度的去除率分別達62%、94%、84%以上，取得較好的處理效果。Ismail Koyuncu［16］用DS5-DK型納濾膜處理含活性黑5、活性橙16、活性藍19和NaCl等物質(zhì)的印染廢水，結(jié)果表明該膜對廢水中的物質(zhì)有較強的截留率，印染廢水通過該膜后的透過液無色，當(dāng)NaCl濃度一定時，截留率與染料濃度成反比。郭豪［17］等用自制的納濾中空纖維復(fù)合膜處理印染廢水，結(jié)果表明該膜對鉻黑T、曙紅、羅丹明-B和甲基橙四種染料有較好的篩分效應(yīng)和荷電效應(yīng)，表現(xiàn)出良好的截留作用。

2．2 化學(xué)法

2．2．1 氧化法

化學(xué)氧化法技術(shù)成熟，氧化劑多采用芬頓試劑(F-H2O2)、臭氧、含氯氧化劑等，其原理是利用氧化劑破壞有機物結(jié)構(gòu)，將大分子有機物斷鍵或氧化分解成小分子的有機物或無機物，從而達到去除污染物的目的。

曹向禹［18］用二氧化氯作為催化劑處理COD濃度為3 000 mg/L、色度為550倍的印染廢水，當(dāng)pH值為6．5、ClO2投加量100 mg/L、催化劑用量為1 L、常溫反應(yīng)45 min時，COD和色度的去除率分別高達96%和93%，處理后廢水COD濃度小于120 mg/L，色度小于40倍。馮麗娜等［19］研究了TiO2/活性炭光催化劑印染廢水進行深度處理，在一定的實驗條件下，出水COD為50 mg/L，色度為2倍，取得了較好的處理效果。卜龍利［20］等用微波輔助催化氧化連續(xù)處理印染廢水，在最佳的實驗條件下，COD、色度去除率可高達98%、99%。有學(xué)者對Fe粉/H2O2對染料脫色效果進行了研究，在鐵粉質(zhì)量濃度為1 g/L、pH 值為 2．0 ～3．0、H2O2濃度為 1 mmol/L實驗條件下，脫色率極好［21］。

2．2．2 電化學(xué)法

電化學(xué)法是利用電解過程中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)作用把水中的污染物去除或把有毒物轉(zhuǎn)化為無毒或低毒物［22］。

王寶宗［23］等采用內(nèi)電解法深度處理印染廢水，結(jié)果表明:在pH值為4，反應(yīng)時間16 min左右、出水投加Ca(OH)2約2 g/L混凝沉淀的實驗條件下，COD、色度去除率分別為50% ～80%、87．5%。高立新［24］等采用Fe-PbO2/不銹鋼電極-活性炭為三維電極進行印染廢水可生化性進行實驗研究，研究結(jié)果表明在一定的實驗條件下，該方法能顯著提高印染廢水的可生化性，BOD5/COD比值從0．126提高到 1．71。

2．3 生物法

生物法對調(diào)節(jié)廢水pH值、去除廢水中污染物表現(xiàn)出較強的作用，且具有低運行成本、低污泥產(chǎn)量、無二次污染等優(yōu)點。其原理是利用微生物通過氧化、還原、水解、化合等反應(yīng)將廢水中有機物降解成簡單無機物或轉(zhuǎn)化為各種營養(yǎng)物及原生質(zhì)。目前常用的生物處理法有厭氧法、好氧法、厭氧-好氧組合法。

2．3．1 厭氧法

厭氧生物法應(yīng)用范圍較廣，可處理高、中、低濃度的印染廢水，對某些在好氧條件下不能降解的染料(如三苯甲烷基、蒽醌、偶氮染料等)卻表現(xiàn)出較好的降解作用，但色度去除率較低。該技術(shù)因能耗低、污泥產(chǎn)生量少、可回收沼氣和降解某些只有在厭氧條件下才能降解的有機物而在印染廢水處理中有廣泛的應(yīng)用［25］。

Georgiou G等［26］研究表明，兩相厭氧固定床反應(yīng)器能在短時間內(nèi)去除印染廢水的色度并提高廢水的可生化性能。在廢水中添加適當(dāng)碳源及硫化物有助于色度的去除［27-28］。D．Mendez-Paz 等［29］對UASB反應(yīng)器處理含酸性橙(AO7)染料的印染廢水的可行性進行了研究，研究結(jié)果表明外加碳源及在降解過程中的中間產(chǎn)物有助于染料的降解，在一定的試驗條件下，UASB對染料的去除率達92%，這說明用UASB技術(shù)處理含AO7的高濃度染料廢水得到了較好的處理效果。Robert Mass等［30］考察了半連續(xù)厭氧反應(yīng)器處理含偶氮染料活性紅2的印染廢水的處理效果。結(jié)果表明，厭氧微生物的吸附對色度的去除起主要作用，COD、色度去除率達到80%、76%以上。

2．3．2 好氧法

目前好氧生物法主要有活性污泥法和生物膜法。好氧生物法主要是利用水中大量微生物絮體的吸附和分解能力去除廢水中的污染物。具有應(yīng)用范圍廣、調(diào)節(jié)pH值、運轉(zhuǎn)效率高等優(yōu)點。由于印染廢水中含有各種新型添加劑、漿料等，廢水可生化性較差，采用單一的好氧生物法處理印染廢水很難做到達標(biāo)排放。因此以好氧生物法為主、其它方法為輔的聯(lián)合處理工藝是目前應(yīng)用最為廣泛的處理技術(shù)，且均能表現(xiàn)出較為優(yōu)異的處理效果。如電子束輻射- 活性污泥法［31］，真菌 - 活性污泥系統(tǒng)［32］。

2．3．3 聯(lián)合工藝處理印染廢水

聯(lián)合工藝主要為厭氧-好氧工藝，該工藝是先利用厭氧中兼性微生物破壞有機物結(jié)構(gòu)，將大分子有機物斷鍵或氧化分解成小分子有機物或無機物，提高廢水的可生化性，小分子有機物或無機物再通過好氧處理予以徹底降解。由于厭氧-好氧工藝兼具厭氧、好氧生物處理技術(shù)各自的優(yōu)點，目前已成為國內(nèi)外研究和應(yīng)用的熱點［33］。

有研究表明厭氧-好氧-混凝工藝處理難降解印染廢水，印染廢水中的有機物可得到有效降解［34］，該工藝對COD、色度的去除率較高，總?cè)コ势骄捣謩e達93．2%、93．9%。有學(xué)者對好氧、厭氧-SBR系統(tǒng)處理含偶氮染料橙Ⅱ染料廢水的處理效果進行研究［35］。結(jié)果表明:單一的厭氧-SBR系統(tǒng)或好氧-SBR很難同時去除色度和COD，而好氧、厭氧-SBR系統(tǒng)對COD、色度的去除效果較好。Nuttapun Supaka等［36］對厭氧-好氧工藝對偶氮染料廢水厭氧、好氧各段的主要功能進行了研究，結(jié)果表明厭氧段主要去除色度，而后續(xù)好氧段主要是對COD的去除。

2．4 微生物高效強化技術(shù)

為克服活性污泥法去除COD不完全、脫色效果不理想、污泥膨脹等缺點，提高難生化降解廢水的處理效率，目前國內(nèi)外研究者對微生物高效強化技術(shù)進行了研究。主要包括生物強化技術(shù)、固定化微生物技術(shù)和微生物活性增加技術(shù)等。

2．4．1 生物強化技術(shù)

生物強化技術(shù)是在生物處理系統(tǒng)中加入優(yōu)勢菌種或人工培育的高效菌種，利用菌種對染料廢水中特定污染物的降解能力去除一種或一類特定有害物質(zhì)的技術(shù)［37］。Cenek Novotny 等［38］考察了白耙齒菌對三苯甲烷、偶氮、蒽醌、酞菁、噻嗪染料的去除效率，在兩周靜態(tài)液體培養(yǎng)條件下，該菌對上述染料的去除率可達60% ～100%。Meehan C等［39］對篩選出的偶氮還原類芽胞桿菌處理印染廢水進行了研究，在一天時間內(nèi)，色度去除率達98%。

2．4．2 微生物固定化技術(shù)

微生物固定化技術(shù)是指利用固定在載體上的微生物處理印染廢水的人工強化微生物技術(shù)。該技術(shù)對水質(zhì)和pH適應(yīng)能力較強，具有處理負荷高、污泥產(chǎn)量少、抗毒性強、無污泥膨脹等優(yōu)點。

Sharma D K 等［40］對接種了高效菌(桿菌、降解菌、產(chǎn)氣單孢菌)的固定化升流式反應(yīng)器對三苯甲烷染料酸性藍15的脫色效果進行研究，研究發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)器的脫色率達到94%。

2．4．3 微生物活性增加技術(shù)

微生物活性增加技術(shù)是指向生化反應(yīng)器中添加微生物生長所需的營養(yǎng)、微量元素等以增加微生物活性的技術(shù)。有學(xué)者利用γ-MnO2作為催化劑處理含耐酸大紅4BS的印染廢水，結(jié)果表明該催化劑對有助于色度的去除，脫色率可達90%以上［41］。Zhang等［42］考察了MnCl2對印染廢水的脫色能力，結(jié)果表明在MnCl2濃度為2～20 mg/L的試驗條件下，MnCl2對染料廢水的脫色效果有較強的促進作用。

3 結(jié)論

紡織染整工業(yè)是輕化工業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一。印染廢水由于色度高、水質(zhì)變化大、生化性差等特點。是當(dāng)前工業(yè)廢水處理的難點和焦點之一。傳統(tǒng)的印染污水凈化技術(shù)各有優(yōu)缺，單一的物理、化學(xué)、生物法處理印染廢水難以達到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，多種處理技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用及高效微生物強化技術(shù)的研究將是今后印染廢水凈化處理技術(shù)的重要方向。

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