王衛(wèi)鋒

（蘇州市常熟環(huán)境監(jiān)測站，江蘇 常熟 215500）

引言

印染廢水是指紡織印染生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，是紡織行業(yè)的主要污染源之一，印染廢水中含有大量的難降解有機(jī)物、無機(jī)鹽及染料等，而且這些污染物的濃度高、色度大。目前，我國印染廢水排放主要以直接排放為主，部分企業(yè)會采用預(yù)處理工藝，如調(diào)節(jié)pH值、添加混凝劑形成混凝沉淀等，以達(dá)到降低廢水中COD含量的目的。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高和人們生活質(zhì)量的改善，對紡織印染產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高要求。因此，現(xiàn)階段紡織印染廢水處理技術(shù)和工藝具有廣闊的發(fā)展前景。

1 印染廢水的特征

1.1 水量大，水質(zhì)波動大

由于印染工序的多樣性，導(dǎo)致印染廢水的成分復(fù)雜。根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，各個工序產(chǎn)生的廢水成分也不同，如退漿工序產(chǎn)生的廢水中含有大量纖維素和蠟質(zhì)，由于工藝過程中洗滌水是反復(fù)使用，因而退漿廢水的水質(zhì)成分十分復(fù)雜；退漿工序產(chǎn)生的煮煉廢水含有大量蛋白質(zhì)和油脂以及大量的生物可降解性有機(jī)物，是難處理的工業(yè)廢水之一[1]。同樣，絲光和漂白廢水中含有大量漂白劑、燒堿等物質(zhì)，也是難處理的工業(yè)廢水之一。

1.2 色度高，生物毒性強(qiáng)

印染廢水中含有染料、漿料、助劑、油類和纖維等物質(zhì)，這些物質(zhì)大多數(shù)是易溶于水的，也有一部分難溶于水，在廢水中呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)。所以印染廢水的色度高，一般在1 000倍以上，而有些染料廢水的色度可高達(dá)萬倍。由于染料來源不同，其色澤也不同，但在染料生產(chǎn)過程中都會加入一些色素以使染料有較好的著色性能。因此印染廢水中除了含有有機(jī)污染物外，還含有無機(jī)污染物。其中的有機(jī)物主要是有機(jī)碳，無機(jī)物主要是金屬鹽（如Cu、Zn、Fe等）和無機(jī)鹽（如Na、K、Cl等）。這些物質(zhì)不僅對水生生物有毒害作用，而且還會影響其體內(nèi)的酸堿平衡。有些染料本身還具有一定的毒性，如某些顏料在生產(chǎn)過程中會引入有毒物質(zhì)和重金屬元素，而這些有毒物質(zhì)和重金屬元素在印染廢水中的含量通常很高，甚至比有機(jī)污染物的含量還高。

1.3 水質(zhì)水量變化大，處理難度高

印染廢水中的污染物濃度高，可生化性差，其水質(zhì)水量變化較大，水質(zhì)成分復(fù)雜。染色、退漿、煮煉等工序使廢水中的CODCr和色度大幅度提高，導(dǎo)致廢水的可生化性變差。退漿廢水中含有大量纖維素和蠟質(zhì)等物質(zhì)，這些物質(zhì)是微生物繁殖和生長的良好基質(zhì)，因而退漿廢水是印染行業(yè)最難處理的一類廢水。煮煉廢水中含有大量乳化油、油溶性色素及表面活性劑等難降解物質(zhì)，使其水質(zhì)水量變化很大。絲光、漂白等工序產(chǎn)生的廢水中含有大量色素和染料，COD含量高，也使其成為印染行業(yè)最難處理的一類廢水[2]。因此，印染企業(yè)必須要采用科學(xué)有效的方法對水質(zhì)水量變化大、難降解物質(zhì)多的印染廢水進(jìn)行處理。

2 現(xiàn)階段印染廢水的主要處理方式

2.1 物理法

物理法是通過物理作用去除污染物的方法，具有操作簡單、無二次污染的特點(diǎn)，在印染廢水處理中應(yīng)用廣泛。

2.1.1 吸附法

吸附法是利用具有吸附能力的物質(zhì)，對廢水中的污染物進(jìn)行分離，如活性炭、沸石、活性炭纖維等。在吸附過程中，污染物與吸附劑之間的作用力為范德華力，吸附劑可以通過范德華力與污染物相結(jié)合，從而達(dá)到凈化廢水的目的。

2.1.2 過濾法

該方法是利用介質(zhì)來分離懸浮顆粒或膠體顆粒，從而去除水中懸浮顆?；蚰z體顆粒。過濾法可分為過濾和氣浮兩種方式。過濾方式可有效去除水中的雜質(zhì)和懸浮物等，但由于需要更換濾料或過濾器，因此運(yùn)行成本較高。氣浮方式是利用溶解在水中的氣體與廢水中的污染物相結(jié)合，達(dá)到凈化廢水的目的。在氣浮過程中，污染物會吸附在氣泡上形成浮渣，然后上浮到水面。雖然浮出物可以被再次利用，但還是會增加水處理成本[3]。

2.1.3 絮凝法

絮凝法是通過絮凝劑和水發(fā)生反應(yīng)，在水中形成大分子聚合物和細(xì)小懸浮物顆粒的過程。絮凝后廢水中的雜質(zhì)被吸附在大分子聚合物上，從而達(dá)到凈化廢水的目的。

2.2 化學(xué)法

化學(xué)法是通過化學(xué)反應(yīng)對廢水中的污染物進(jìn)行分解和去除的方法。常用的化學(xué)法包括混凝沉淀法、混凝氣浮法、鐵碳微電解法、吸附法等。

2.2.1 混凝沉淀法

該方法是將廢水中的污染物進(jìn)行分離和去除，其原理是利用絮凝劑或化學(xué)藥劑與廢水中的污染物發(fā)生反應(yīng)，使污染物與水分離，達(dá)到凈化的目的。常見的絮凝劑有明礬、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁等?；炷恋矸ㄍǔＰ枰都踊炷齽渫都恿恳驈U水水質(zhì)而定，通常為5～15 mg/L，投加量越大，廢水處理效果越好?；炷恋矸ㄖ饕獞?yīng)用于色度較高的印染廢水處理，一般可以去除70%以上的色度，并且廢水中COD的含量也能達(dá)到100 mg/L以下?；炷恋矸ㄍǔ７譃榫酆下然X鐵鹽混凝劑、聚合硫酸鐵鐵鹽混凝劑、聚合硫酸鋁鐵三種。

2.2.2 混凝氣浮法

混凝氣浮法是利用空氣或空氣與水形成氣液兩相界面上發(fā)生的氣液兩相分離現(xiàn)象進(jìn)行凈化處理，其原理是將水中分散的膠體顆粒或懸浮物通過氣浮作用進(jìn)行分離和去除。常見的氣浮法包括空氣浮選和空氣沉淀兩種。空氣浮選主要用于處理含有懸浮固體物和大分子有機(jī)物的印染廢水，可以有效去除印染廢水中的懸浮固體，同時還能除去廢水的部分色度?？諝獬恋矸▌t是在攪拌條件下將絮凝后的活性污泥懸浮液通過重力作用排出。由于該方法具有高效、靈活等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用較為廣泛。

2.2.3 鐵碳微電解法

鐵碳微電解法是利用鐵與碳發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而去除污染物的方法。該方法具有工藝簡單、易于操作、成本低等優(yōu)點(diǎn)，目前在印染廢水處理中應(yīng)用較為廣泛。

2.2.4 吸附法

吸附法是利用活性炭、樹脂等對印染廢水中的污染物進(jìn)行吸附的方法。吸附法可以有效去除廢水中部分有機(jī)污染物，同時也能除去廢水的大部分色度，但是其成本較高。

2.3 生物法

生物法是利用微生物的代謝作用，將廢水中的污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無害物質(zhì)，從而達(dá)到凈化廢水的目的。該方法具有成本低、處理效率高、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用于印染廢水處理領(lǐng)域。

目前，常用的生物處理技術(shù)主要有活性污泥法和生物膜法?；钚晕勰喾ㄊ亲钤鐟?yīng)用于印染廢水處理的技術(shù)之一，是指將一定數(shù)量的微生物接種于一個密閉、充滿液體的系統(tǒng)中，通過微生物分解和轉(zhuǎn)化廢水中的有機(jī)污染物，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。生物膜法是一種新型生物處理技術(shù)，是指將厭氧和好氧微生物混合在一起形成一層生物膜，并利用其截留懸浮固體和有機(jī)物等雜質(zhì)，從而使廢水得到凈化。該技術(shù)具有處理效果好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。另外，印染廢水的生物處理方法還包括好氧處理和厭氧處理兩種方式。好氧處理是指將含有污染物的廢水中的有機(jī)物完全氧化為無害物質(zhì)；厭氧處理是指利用微生物分解廢水中有機(jī)物和氧氣的化學(xué)反應(yīng)并生成二氧化碳和水。由于印染廢水中含有大量有機(jī)污染物，因此需要加入一定數(shù)量的活性污泥才能將其完全去除。目前，好氧生物處理技術(shù)還處于起步階段，其應(yīng)用范圍還不夠廣泛。

2.4 新型處理工藝

新型處理工藝是指利用膜分離技術(shù)處理污水，具有高效、節(jié)能、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍十分廣泛。在印染廢水處理中，膜分離技術(shù)被廣泛應(yīng)用，并取得了良好的效果。膜分離技術(shù)包括微濾、超濾、納濾和反滲透等方法。在微濾過程中，污水中的懸浮物和膠體物質(zhì)被截留下來，提高了水中懸浮物的去除率；在超濾過程中，污水中的懸浮物被截留在膜表面，從而提高了濾膜表面的生物量；在納濾過程中，污水中的膠體物質(zhì)被截留下來，從而提高了濾膜表面的生物量。因此采用微濾和超濾等方法可以有效去除印染廢水中的懸浮物、膠體物質(zhì)和化學(xué)需氧量（COD）。反滲透工藝是指水經(jīng)過反滲透膜過濾后，將水中的污染物截留下來。反滲透法作為一種新型工藝具有很高的去除率。目前對反滲透工藝的研究較為廣泛，但是目前對于反滲透膜過濾技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用還沒有完善的研究成果，因此對其進(jìn)行深入研究具有重要意義。

3 水解酸化—接觸氧化法處理印染廢水的效果

3.1 處理工藝

在該體系中，利用水解酸化技術(shù)對污水進(jìn)行了厭氧處理，使污水的可生物降解性能得到了極大地提升，從而為后期的生物處理提供了良好的環(huán)境。在該過程中，接觸氧化過程被應(yīng)用于好氧過程。該方法以固定型生物填料為基體，將含有菌種的基體浸沒于水中，并通過通氣方式為菌種提供氧氣。生物接觸氧化技術(shù)是一種高效、穩(wěn)定、高效的處理方法，其優(yōu)勢在于具有良好的生物活性。

3.2 系統(tǒng)運(yùn)行效果

廢水各處理單元的運(yùn)行效果見表1。

表1 各工序?qū)ξ廴疽蜃拥奶幚硇Ч?/p>

3.3 投資及運(yùn)行成本

本項目計劃投資557 000元人民幣，建筑面積為310 m2。污水處理場的總裝機(jī)容量為48.6 kW，用電容量為253.26 kW/D。每噸操作費(fèi)用為1.88元，包括每噸人工0.37元，每噸電費(fèi)0.54元，藥劑費(fèi)用0.89元，每噸污泥運(yùn)輸費(fèi)用0.08元。

3.4 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)勢

從總體看，本次設(shè)計對“水解酸化一接觸氧化”的應(yīng)用范圍進(jìn)行了更大的拓展，具有工藝簡單、設(shè)備少、造價低、運(yùn)行管理方便、處理效率高等許多優(yōu)勢，并且在運(yùn)行時具有良好的污泥沉降性能與耐沖擊負(fù)荷，因而處理能力較高，通常不會出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象。此外，該系統(tǒng)還具有運(yùn)行模式的靈活性，與其他方法相比，其建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用都屬于較低水平。

4 高級氧化技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用

4.1 光催化氧化技術(shù)

光催化氧化技術(shù)是指利用半導(dǎo)體光催化劑在紫外線和可見光的照射下產(chǎn)生電子-空穴對，從而使難降解的有機(jī)污染物降解。光催化氧化技術(shù)具有操作簡單、處理效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于印染廢水處理中。研究表明，將TiO2作為催化劑，在紫外光和可見光照射下可降解廢水中的CODCr、色度等多種污染物。在TiO2光催化劑的作用下，活性污泥對印染廢水中CODCr的去除率高達(dá)90%以上。張翔宇等通過光催化氧化技術(shù)處理印染廢水，經(jīng)活性炭吸附-光催化氧化處理后的廢水中COD的去除率達(dá)到90%以上，色度去除率也達(dá)到95%以上[4]。與其他高級氧化技術(shù)相比，光催化氧化技術(shù)具有能耗低、操作簡單、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，因此在印染廢水處理中具有很好的應(yīng)用前景。但目前該技術(shù)仍然存在催化劑活性低、催化劑回收困難、廢水處理成本高等問題。

4.2 臭氧氧化技術(shù)

臭氧（O3）是一種強(qiáng)氧化劑，其氧化性與有機(jī)污染物的結(jié)構(gòu)相似，能在極短時間內(nèi)將有機(jī)物氧化分解，同時還能與廢水中的有機(jī)污染物發(fā)生反應(yīng)，形成新型、高效的降解產(chǎn)物。臭氧具有極強(qiáng)的氧化能力，可將廢水中的有機(jī)污染物全部氧化分解，因此在印染廢水處理中得到了廣泛應(yīng)用。臭氧對水中有機(jī)物的氧化主要包括直接氧化和間接氧化。直接氧化是指臭氧在水中直接與有機(jī)物反應(yīng)；間接氧化是指利用臭氧在水中分解產(chǎn)生的活性氧自由基（·OH）和超氧自由基（O-2）氧化有機(jī)物。目前，臭氧氧化法主要用于去除廢水中的色度、COD等，應(yīng)用較多的是在酸性條件下對印染廢水進(jìn)行處理。與其他高級氧化技術(shù)相比，臭氧氧化技術(shù)具有反應(yīng)速度快、可連續(xù)運(yùn)行、氧化性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于O3是一種強(qiáng)氧化劑，因此會對水體中的微生物產(chǎn)生不利影響，尤其是對微生物細(xì)胞有一定的毒性作用。另外，O3對有機(jī)物具有一定的選擇性，只有少量有機(jī)物可以被分解成CO2和H2O。因此，臭氧氧化法在實際應(yīng)用中存在處理效率低、處理成本高等問題。

4.3 電化學(xué)氧化法

電化學(xué)氧化技術(shù)是將電極作為氧化反應(yīng)的反應(yīng)器，以電流形式對水中的污染物進(jìn)行氧化去除。電催化氧化法是目前研究最廣泛的電化學(xué)高級氧化技術(shù)，該技術(shù)通過電流產(chǎn)生的活性自由基，與污染物發(fā)生氧化反應(yīng)，將污染物轉(zhuǎn)化為低毒或無毒物質(zhì)。李鳳娟等采用電化學(xué)方法處理印染廢水時，在以鉑碳電極為陽極的電解裝置中，經(jīng)催化氧化后，COD的去除率達(dá)80%以上[5]。吳江偉等對以鉑電極為陽極的電解槽進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在pH值為5～8、反應(yīng)時間為1 h、溫度為30 ℃時，在該電解槽中處理印染廢水時 COD去除率達(dá)40%～60%[6]。陳雪文等采用電化學(xué)方法對印染廢水進(jìn)行處理時，研究了電流強(qiáng)度、電極間距和電解時間對印染廢水中COD去除率的影響。結(jié)果表明：隨著電流強(qiáng)度和電極間距的增加，COD的去除率得到提高；隨著電解時間的增加，COD去除率呈先升高后降低的趨勢；在電流強(qiáng)度為0.1 A/cm2、電極間距為1.0 cm時處理效果最好[7]。

5 結(jié)語

在印染行業(yè)中，采用新型生物處理技術(shù)能夠?qū)U水中的污染物含量降到最低，從而實現(xiàn)節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)。但是由于我國在該方面的技術(shù)研究起步較晚，在新工藝、新技術(shù)的推廣應(yīng)用上存在著一定的困難。但是隨著人們環(huán)保意識的不斷提高和我國政府對環(huán)保工作的重視，我國印染行業(yè)在技術(shù)方面會得到進(jìn)一步改進(jìn)和提升，使我國印染行業(yè)更加清潔、高效、健康地發(fā)展，為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出更大貢獻(xiàn)。