分析丨印染废水处理技术与研究现状

摘要;印染废水具有水量大、有机污染物浓度高、色度深、碱性大、可生化性较差、水质变化大、成分复杂等特点，属较难处理的工业废水之一。本文旨主要介绍国内外印染
废水处理技术发展现状，详细介绍了物理法、化学法、物理化和生物法等方法，列出各种处理方法的适用条件及处理效果，并总结出各自的优缺点。
关键词;印染废水; 处理技术; 研究现状
印染行业是工业中的排污大户，印染废水是纺织印染行业的主要排放物。据不完全统计，全国印染废水排放量约为3×106-4×106m3/d，约占整个工业废水的35%。据统计，中国具有一定生产规模的、有统计资料的印染织物生产总量2003年为2.9×1010m，加上未能统计的小型印染厂，估计总印染织物生产总量为3.2×1010m。全国每年产生印染废水约为1.6×109t。加强印染废水的处理，对保护环境，维持生态平衡起着及其重要的作用。印染废水是印染企业生产过程中排放的各种废水混合后的总称。由于不同织物印染工艺不同，印染废水所含的颜色及污染物和印染加工过程中所需要的pH值不同，印染废水的具有色度大、有机物含量高、水温、水量、水质和pH值变化大等特点给废水的处理带来困难。近年来，随着大量新型助剂、浆料的使用，有机污染物的可生化性降低，处理难度加大。
1.印染废水的排放现状与特点
印染废水排放量约占工业废水总排放量的1/10，我国每年约有6×108——7×108t印染废水排入水环境中，印染废水是当前主要的水体污染源之一，因而要实现印染行业的可持续发展，必须首先解决印染行业的污染问题。
印染废水的特点是成分复杂、有机物含量高、色度深、化学需氧量(CODcr)高，而生化需氧量(BOD5)相对较低,可生化性差，排放量大且组份复杂，除含有助剂和大量的浆料外，废水中还含有苯胺、硝基苯、邻苯二甲酸类等含有苯环、胺基、偶氮等基团的有毒有机污染物，不但难以生物降解,而且多为致癌物质，危及人的身体健康。
2.印染废水常用处理方法
(1)物理化学方法
①混凝
化学混凝法是处理印染废水的常用方法,曾被认为是最有效、最经济的脱色技术之一。混凝就是在混凝剂的离解和水解产物作用下，使水中的胶体污染物和细微悬浮物脱稳并凝聚为具有可分离性的絮凝体的过程，其中包括凝聚和絮凝两个过程，统称为混凝。在废水中投加混凝剂可以达到降低或消除ξ电位的目的，从而降低或消除胶粒间的排斥能峰，使胶粒碰撞结合。
影响印染废水混凝效果的因素主要是水温、pH值和染料品种。印染废水的水温一般比较高，可加速无机盐类混凝剂的水解过程，对混凝过程有利。pH值可通过人工调节来满足。因此，染料品种成为影响混凝效果的主要因素，也是选择混凝剂的主要依据。如何选择高效的混凝剂和有效的混凝工艺是该技术的关键。
混凝法的主要优点是一次性投资较低;操作管理技术要求不高;针对不同水质选用合适的絮凝剂，其处理效果和处理成本均可控制在适当的水平。缺点为：对于某些废水，可能存在加药量大或絮凝剂昂贵的情况，导致运行成本偏高适用范围窄，对可溶性的有色污染物质脱色效果差;产生大量化学污泥，对污泥的处理和处置进一步增加了运行成本及操作管理的难度，且容易造成二次污染;占地面积较大。
②吸附
吸附法是采用吸附剂吸附水中的污染物，可去除色度、悬浮物、胶体及溶解性有机物。在印染废水处理中所用的吸附剂主要有活性炭、焦炭、硅聚合物、硅藻土、高岭土和工业炉渣等。不同吸附剂对染料有选择性，影响吸附的条件有温度T、接触时间t和pH值等。据报道采用锯木屑经弱酸水解再经焦化后制成吸附剂，可以用来处理多种废水[4]。其优点为：不需投加任何药剂，无污泥。缺点为：吸附剂容易饱和，处理效果随时间的延长而下降;吸附剂的再生或更换较麻烦、费用较高，再生废液以及饱和废弃的吸附剂容易造成二次污染。开发高效廉价的吸附剂是吸附法的研究方向。
(2)化学方法
①氧化法
染料分子中发色基团的不饱和双键可被氧化断开、形成分子量较小的有机物或无机物，从而使染料失去发色能力，氧化法包括化学氧化、光催化氧化和超声波氧化。虽然具体工艺不同，但脱色机制却是相同的。化学氧化是目前研究较为成熟的方法，氧化剂一般采用Fenton试剂(Fe2+-H2O2)臭氧、氯气、次氯酸钠等。
光催化氧化法是利用某些物质(如铁配合物、简单化合物等)在紫外光的作用下产生自由基，利用这种高度活性的羟基自由基便可参与加速氧化还原反应的进行，可以氧化包括生物氧化法难以降解的各类有机污染物并使之完全无机化。染料废水脱色就是让氧化剂吸收光能而产生强氧化性的自由基来诱导破坏染料分子的发色团,从而达到脱色降解的目的。TiO2光催化氧化法在pH=3——11时产生O和?OH，使染料分子迅速分解而获得很好的脱色效果。该法脱色效果好，不产生大量污泥，杀菌效果佳，经常运行费用较低，但一次性投资高，安装困难。
总之，氧化法是一种优良的印染废水脱色方法，但如果氧化程度不足，尽管染料分子的发色基团可能被破坏而脱色，但其中的COD仍未除尽;若将染料分子充分氧化，能量、药剂量消耗可能会过大，成本太高。
②电化学法
电解是处理印染废水的一种非常有效的技术，通过电极反应使印染废水得到净化。其机理是利用电解氧化、电解还原，电解絮凝或电解上浮等作用破坏分子的结构或存在状态而脱色。其主要优点有：①过程中产生的?OH无选择地直接与废水中的染料反应，将其降解为二氧化碳、水和简单有机物，没有或很少产生污染;②化学过程一般在常温常压下就可进行，能量效率高;③既可单独处理，又可以与其他处理方法相结合，如作为前处理，可提高废水的可生物降解性。因此，在国内外电解法水处理技术被称为“环境友好”技术。但因能耗及成本偏高而未受重视。随着电化学和电力工业的发展，各种高效率反应器的出现使处理成本大幅下降，电化学方法又重新引起人们的重视，进一步提高电极材料的催化性能，提高电流效率，减弱电极极化以降低能耗仍是今后的主攻方向。
(3)生化法
生化法脱色是利用微生物酶来氧化或还原染料分子，破坏不饱和键及发色基团。脱色微生物对染料具有专一性，其降解过程分阶段完成，先是染料分子的吸附和富集，接着再进一步降解，微生物通过一系列氧化、还原、水解、化合等生命活动，最终将染料降解成简单无机物或转化为各种营养物及原生质。这种方法具有处理费用低、运行较稳定等优点。
好氧生物处理技术是常见的处理工艺。在好氧生物处理中，最早采用的工艺是活性污泥法中的传统曝气法，也有用阶段曝气法。活性污泥法应用时间较长形式多样，技术成熟，目前主要通过增加曝气池内的污泥浓度，采用新的曝气技术和固液分离技术达到提高充氧效率，减少动力消耗，缩短处理时间，提高处理效率的目的。但由于染料分子的抗生物降解性强，废水BOD5/COD比值下降，致使普通的好氧工艺对废水色度、COD去除率不高(60%——70%)。
为了降低消耗及去除废水中较难降解的有机污染物，出现了厌氧(兼氧)-好氧这种新型处理工艺。印染废水在好氧处理前，先进行厌氧处理，印染废水有机物在兼性微生物的作用下厌氧，可使大分子有机物分解成小分子，非溶解性有机物成溶解性物质，使难生物降解物质转化为生物降解物质。通过厌氧能提高印染废水的可生化性，使出水水质稳定，减少了负荷冲击，为后续的好氧生物处理创造良好的条件。当有机物通过厌氧反应，降解成有机酸或小分子、溶解性物质后，再通过好氧处理进一步去除。由于使废水呈现颜色的一些较难降解的有机物得到了较好的去除，因此印染废水可以达标排放。厌氧水解处理可以作为各种生化处理的预处理，由于不需曝气而降低了生产运行成本，可提高污水的可生化性，使后续好氧生物处理能较容易进行，大大提高了有机物的去除率，厌氧一好氧处理工艺(A/O)广泛地应用于难生物降解的制药、化工、造纸、印染等高浓度有机废水的处理中。
此外，水解酸化反应器不需设气体分离和收集系统，无需搅拌设备，因此造价低，且便于维修。反应器可在常温条件下运行，不需外界提供热源和供氧，出水无不良气体，节约能耗，降低了运行费用;具有耐冲击负荷能力强、污泥产率低、占地少等优点，在工程中有推广的价值。
生化法处理印染废水的COD去除率和脱色率不高，并且反应时间长，一般不适宜单独应用，可作为预处理或深度处理步骤。根据资料表明，我国已建成的印染废水处理设施中，以生化法为主，其中以表面加速曝气池为主体的活性泥法为最多。但运行的设施占设施的48.8%，其中COD处理达标率只有43%，而造成不能运行或不达标的主要原因是工艺问题。常规生化占地面积大、排泥量大、需专人管理。特别是对印染企业而言，
污水处理设施的占地面积过大，成为限制企业进一步发展的瓶颈。
结语：通过对各种印染废水处理技术的分析比较可知,它们从经济性、技术性、实用性方面都各存在一定的缺陷。物理和化学处理法应用范围狭窄,并且运行费用较高。而生物处理法具有运行成本低,处理效果较为稳定等优点,但存在色度和COD脱除效率不高且反应时间长的缺点。因此,应根据印染废水特性,按照具体要求和条件,开发集成不同处理方法的组合工艺技术,使处理效率不断提高,并有效降低处理成本,使印染废水对环境的危害越来越小。