印染工业园区废水深度处理技术研究进展

获悉：印染作为一个重要产业，在快速发展的同时也排放了大量水质复杂、难降解的高浓度有机废水。推进印染工业园区建设是污染控制的重要措施之一，随着GB4287—2012《纺织染整工业水污染物排放标准》的实施，印染废水需进行深度处理才可达标排放。印染工业园区废水深度处理技术研究进展
在分析工业园区印染废水水质特征的基础上，总结了印染废水深度处理技术研究现状，并对其发展趋势进行展望，提出印染废水处理应进行全过程控制，深度处理中应实施多种工艺技术的组合。
纺织工业是我国传统支柱产业之一，具有明显的国际竞争优势。印染行业作为纺织工业的一个重要分支，既是使产品提升品质和提高附加值的关键环节，又是高耗水、排污量大的行业[1]，被列为《“十二五”节能减排综合性工作方案》十一个重点控制行业之一。
随着国家节能减排要求的不断提高，新GB4287—2012《纺织染整工业水污染物排放标准》也于2013年1月1日开始实施，二级处理工艺已不能满足印染
废水处理的要求，深度处理技术将逐渐受到重视并广泛应用。
1印染废水水质及常规二级处理工艺概况
1.1水质特征
纺织材料包括棉、麻、化学纤维等不同的品种，印染工艺也包括前处理、染色、印花等多种流程。纺织材料、印染工艺过程不同，废水水质也有较大差别，几种典型印染废水水质见表1。
印染废水多数为碱性。B/C除丝绸废水约为0.4以外，一般为0.2左右。一般氮、磷含量较低，个别染整工艺氮磷含量高，如蜡染含氮量较高，采用磷酸钠助剂的工艺含磷量高。在印染工业园区，若多种类型的废水混合后集中治理，典型水质如下：ρ(COD)为1000——2000mg/L，ρ(BOD5)为200——400mg/L，ρ(SS)为200——300mg/L，色度为100倍——400倍，pH为6——9mg/L。
1.2常规二级处理工艺
针对不同类型的印染废水，应根据水质、排放条件等采用相应的处理工艺及工艺参数。工业园区印染废水集中治理时，一般采用生物处理为主、物化处理为辅的综合处理工艺，典型工艺流程如下：
1)进水—格栅—调节池—厌氧生物处理—好氧生物处理—二沉池—出水。
2)进水—格栅—调节池—物化处理—水解酸化—好氧生物处理—二沉池—出水。由于工业园区混合印染废水B/C约为0.2，采用水解酸化等工艺可使难生物降解有机物转化为可生物降解有机物。
pH超过6——9，且水量较大、对污水厂水质产生明显影响时，应对pH进行调节。水温较高，影响
污水处理系统生物处理效果时应设置冷水池。对于碱减量废水，应先回收对苯二甲酸再混入印染废水。
2印染废水深度处理技术研究现状
常规二级处理对印染废水有较好的处理效果，对COD去除率可达90%以上，出水ρ(COD)在150mg/L左右，对改善水环境起到重要作用。但随着新标准GB4287—2012的实施，常规二级处理已不能满足要求，二级处理出水中含有一些溶解性、难生物降解有机物等污染物需进一步深度处理才能去除。深度处理技术主要包括物化、生物、强氧化、吸附、膜分离等。
2.1混凝技术
混凝技术是指以化学加药混凝为基础的技术，主要工艺单元包括混凝、沉淀、气浮、过滤等，是一种较常用的污水深度处理技术，对于悬浮性的污染物质具有较好的处理效果。主要工艺流程包括：混凝-沉淀;混凝-沉淀-过滤;混凝-气浮;混凝-气浮-过滤;微絮凝-过滤等。
陈士明等采用“微絮凝直接过滤-超滤组合工艺”对印染废水进行深度处理，结果表明微絮凝直接过滤对浊度、COD的去除效果稳定，出水平均值分别为3.5NTU、33.4mg/L，去除率分别为71%、47.9%[2]。
潘琦等采用Actiflo高效絮凝工艺和高效沉淀池工艺对印染废水进行深度处理，结果表明Actiflo工艺较常规高效沉淀池处理效果较好，混凝时间短，占地少，但运行费用有所增加[3]。
2.2生物技术
生物技术不仅可以用于二级处理，还可以用于深度处理。深度处理中一般采用生物膜法或膜生物反应器等。主要工艺包括曝气生物滤池、生物接触氧化法、生物活性炭法、MBR工艺等。
陆洪宇等采用曝气生物滤池工艺深度处理混合印染废水，结果表明，当气水比为3∶1时，氨氮、COD和色度去除率分别达到77.8%、61.5%和90%，曝气生物滤池中，在相同生物量和环境条件下，生物膜较活性污泥具有更强的深度处理能力[4]。
张万有等利用新型好氧生物膜过滤器深度处理印染水，COD、SS、NH3-N去除率分别为70%、90%、93.4%，出水质量浓度分别为30——50，20——50，0——3mg/L[5]。
吴川等采用陶粒生物滤池深度处理某印染厂二级生化出水，陶粒生物滤池对COD去除率达55%左右，进水ρ(COD)为90——100mg/L时，出水COD可保持低于50mg/L。NH3-N也有较好的去除效果，当进水质量浓度在8.5——14mg/L时，出水可保持在1——1.5mg/L，平均去除率为88.5%[6]。
2.3高级氧化技术
高级氧化技术是指在水处理过程中，产生具有强氧化能力的羟基自由基(˙OH)，使水体中的大分子难降解有机物氧化成小分子物质，甚至直接降解为CO2和H2O。根据反应条件和产生羟基自由基(˙OH)方式的不同，可将其分为臭氧氧化、Fenton氧化、光化学氧化、电化学氧化等。
近年来，臭氧氧化作为一种高级氧化技术被广泛应用于去除印染废水的色度和难降解有机物。李昊等采用臭氧氧化深度处理印染废水生化处理出水，结果表明臭氧氧化对COD和色度有很好的去除效果。
在进气(臭氧质量浓度12.5mg/L)流量2.5L/min、通气时间30min、后续反应时间30min的条件下，COD去除率约为40%，色度去除率大于95%，出水可生化性有所提高。三维荧光光谱分析和相对分子质量分布检测显示，相对分子质量较大的物质被降解为相对分子质量较小的物质[2]。
2.4吸附技术
吸附技术是利用微孔多、比表面积大的物质吸附去除废水中污染物质，主要用于处理难生物降解的有机物或用一般氧化法难于氧化的溶解性有机物，常用的吸附剂包括活性炭、硅藻土、粉煤灰、改性纤维素、硅胶和树脂等。
活性炭是一种非极性吸附剂，具有耐强酸、强碱腐蚀，可经受水浸、高温、高压作用，不易破碎，具有良好的吸附性能和化学稳定性等特性，因此在废水处理中被广泛应用[8]。肖敏等采用活性炭吸附法处理印染废水，装置由3个活性炭柱串联，标准曲线的绘制很好地拟合了水样浓度与吸光度的关系，相关系数达到99.86%，出水水质逐级变好，表明活性炭对水中染料具有较好吸附能力[9]。
2.5膜分离技术
膜分离技术是利用特殊的半透膜，使不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，根据分离膜孔径大小可以分为微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)等。
膜分离技术具有分离效率高;设备可工厂化生产，便于操作和维修;没有相的变化，能量转化效率高等优点，在废水处理中的应用发展较快。但膜技术投资和运行费用高，易发生堵塞，需要高水平的预处理和定期的化学清洗，这些是目前制约其广泛应用的主要因素[10-11]。
董佳等针对印染废水二级处理出水，采用纳滤进行深度处理，结果表明当运行压力为0.65MPa，回流率为1.5，运行周期为25d，纳滤膜对色度、COD、TDS的平均去除率分别达到91.5%、93.8%、96.2%;出水色度小于4倍，ρ(COD)为8mg/L，ρ(TDS)为100mg/L，出水水质满足某印染厂回用水水质要求[12]。
汪开明等在广东省某印染工业园
污水处理厂废水深度处理及回用采用超滤+反渗透双膜法工艺，实际运行结果表明，该工艺可有效去除污水中有机物、悬浮物(SS)及各种阴阳离子，出水水质可达到印染行业中水回用水质指标，产生了良好的经济效益和环境效益[13]。2.6其他技术水处理科研人员对蒸馏技术、萃取技术、等离子体技术、离子交换技术、电吸附技术等也开展了广泛研究，为废水的深度处理拓宽了技术思路。
3印染废水深度处理发展方向
3.1印染废水的全过程控制
2000年以来，随着印染行业的持续快速发展，其水资源消耗量和污染物排放量也不断增加，不仅对环境造成了污染，也成为制约印染行业健康发展的“瓶颈”。印染行业污染防治过程中，不仅要不断提高污水深度处理效果，还应该注意全过程控制。
1)产业调整和转型升级。根据当地水资源和污染物排放容量的情况，进行产业结构调整和转型升级，推进印染工业园区和生态园区建设。
2)实行清洁生产全过程控制。推广应用节水、减排、低污染的印染新设备、新工艺、新技术，加强中水回用、碱回收等资源循环利用，减少污染物排放[14]。
3)提高印染废水预处理和生物处理效果。根据原材料和印染工艺的不同，对印染废水进行pH调节、混凝沉淀等适宜的预处理，对后续污水处理工艺具有很好的保障和改善作用。提高二级处理效果，尽量降低深度处理进水污染物浓度，降低整个污水处理工艺流程的处理成本。
3.2组合技术
印染废水水量大，水质复杂，是高浓度、难降解的有机废水，尤其是对二级处理出水进行深度处理，采用单一的处理技术难以达到较好的处理效果，需要采用多种技术的组合工艺[15]，如：“臭氧+曝气生物滤池”、“臭氧+生物活性炭”、“絮凝过滤+膜分离”等。
郭召海等采用“臭氧+生物滤池”工艺深度处理印染废水，结果表明出水水质可达DB32/1072—2007《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》的要求，其中ρ(COD)<60mg/L，且具有运行费用低、污泥产量小等优点[16]。
陈士明等采用“微絮凝直接过滤+超滤组合工艺”对印染废水进行深度处理，结果表明微絮凝直接过滤和超滤组合不仅能提高出水水质，使浊度和COD去除率分别达99.2%和57.5%，满足GB/T18920—2002《城市杂用水水质标准》要求;而且与其他的预处理方式对比，微絮凝直接过滤能有效减轻超滤膜的负荷，延缓膜污染[2]。
4结语
印染行业作为一个重要产业对社会经济发展发挥了重要作用，但也产生了大量浓度高、难处理的印染废水，给水环境安全造成威胁。为了保持印染行业健康、可持续发展，保护水环境，应对印染废水进行全过程控制管理，推进清洁生产，提高常规污水处理效果。同时，进行不同工艺技术的有效组合，不断研发高效、经济的深度处理技术，以适应不断提高的排放水质标准的要求。更多环保新闻，请关注第一
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