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1、1 / 13 印染废水处理工艺的研究进展 摘要：印染废水组分复杂，常含有多种染料，色度深，毒性强，难降解，p H 波动 大，而且浓度高，废水量大，是难处理的工业废水之一。本文介绍了印染废水的组 成及特征，然后对处理印染废水的主要方法：物化处理法、化学处理法和生化法加 以介绍，并评述了各种处理方法的适用条件及处理效果，总结出各种方法的优缺 点。选取了其中一种较为成熟的已经应用到工业上的处理技术进行了详细的介绍和 经济型分析。最后简要评述了一些近年来新兴的工艺技术，对印染废水技术发展做 了展望。 关键词：印染废水；处理工艺；A1-A2/O 法 1 我国印染废水现状 印染废水一般呈碱性，具有水量大、
2、有机污染物含量高、生化降解性差、色度深、 水质变化大等特点 1 。印染行业的废水主要来自退浆、煮炼、漂白、染色和整理 工段2 ，水质复杂，污染物按来源可分为两类：一类来自纤维原料本身的夹带 物；另一类是加工过程中所用的浆料、油剂、染料、化学助剂等。3 据不完全统 计，中国每天排放的印染废水约为3.0 106t4.0 106t ，年排放量约为 6.5 108t ，而约 80% 纺织废水来自于印染行业。统计数据显示，2008年纺织工业废水 排放量 23 亿吨，居各工业行业第 3 位，占全国工业废水排放量的10.60%。纺织工 业排放废水中化学需氧量 (CODC r排放量 31.4 万吨，居各工业行
3、业第 4 位，占 全国工业废水 CODCr的 7.76%4 。同发达国家相比，中国纺织印染业的单位耗水 量是发达国家的 1.5 倍 2.0 倍，单位排污总量是发达国家的1.2 倍 1.8 倍，并 且随着科技迅速地发展，印染行业使用的材料品种日益增多，化学原料逐渐代替了 原有的天然原料，使处理印染废水的难度大幅度增加。5 为了响应国家节能减 排、实现经济社会可持续发展的目标，在现有印染废水处理技术的基础上探寻有效 的及更为经济可行的工艺技术成为了目前研究的热点。 2 / 13 2 印染废水的主要处理方法 2.1 物理法 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
4、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 。目前, 国外的活性炭吸附多用于三级处理。该方法对处理水中的 溶解性有机物非常有效。国外学者研究活性炭对印染废水的处理6, 结果表明， 活性炭对水溶性染料的吸附率、BOD 去除率、 COD 去除率分别达到93% 、92% 和 63%, 活性炭吸附 COD 能达到 500 mg/g 。7 如果对污水先进行曝气 , 则会加快吸附速 率。但如果废水 BOD5 200 mg/L, 采取这种方法则是不经济的。Idi
5、l Arslan Alaton 用颗粒活性炭深度处理经生物氧化后的印染废水, 在 pH 值 , 而对悬浮状不溶性染料的去除效果则很差, 加之活性炭再生 费用较高 , 使活性炭吸附法的应用受到限制。 海泡石是一种纤维状含水的镁硅酸盐矿石, 具有良好的吸附性能。弓晓峰等利 用江西乐平产的海泡石对纺织印染废水进行了实验研究, 结果表明 , 脱色率 90%, CODCr 去除率为 70%-80%, 吸附容量为 30.7%。9 刘金泉等对海泡石进行了活化改 性, 结果表明 , 对亚甲基蓝、结晶紫和甲基绿染料均有较高的去除率10 。海泡石 资源丰富 , 价格低廉 , 具有开发应用价值。 2.1.2 膜分离
6、法 膜分离法是指当液体通过一种特殊的、具有选择透过性膜，进而起到浓缩和分离纯 化的作用。目前用于印染废水处理的膜分离技术主要包括反渗透(RO 、超滤 (UF、 纳滤(NF等。早在 20 世纪 70 年代，美国 J.J.Porer 和 C.A.Brando 等就采用 3 / 13 纤维膜对 8 种染料的回收和再利用进行了实验，结果表明，色度去除率大于 99% ，COD 去除率均在 92%以上11 。曾杭成 12 利用超滤膜和 BW30 、CPA2 两种 反渗透膜对印染废水进行对比研究，结果表明，超滤膜作为预处理可有效去除大分 子有机物和浊度， BW30 、CPA2 两种反渗透膜对有机物的去除率均
7、可达 99%以上， 对盐的去除率均可达 93%以上，但 BW30 的膜通量小于 CPA2 。余跃 13 等利用纳 滤膜对印染废水进行处理，结果表明，其对色度和 COD 的去除率分别为 99.5%和 90% 以上。且膜通量随着压力的增大而增大，当温度为 20 30 ，pH 较低时，膜 通量较高。 2.2 化学法 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14 。混凝剂选择适当 , 可使印染废 水大幅脱色
8、, 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。 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。 2.2.2 氧化法 化学氧化法是印染废水脱色的主要方法之一, 一般用于其他方法难以处理而又急 于脱色的高浓度、高色度的印染废水。该方法脱色的原理是利用各种氧化手段将染 料发色基团破坏而脱色。按照氧化剂和氧化条件的不同, 可将化学氧化法分
9、为 : 臭氧 氧化法、芬顿试剂氧化法和高温深度氧化法15-18 。 2.2.3 电解法 电化学技术是处理印染废水的有效方法, 在处理印染废水中早有应用。对可溶性电 极在印染废水处理中电化学的研究表明19, 废水在直流电的作用下 , 污染物质颗粒 被极化、电泳 , 同时在两极发生强氧化和强还原作用, 使水溶性污染物被氧化或还原 成低毒或无毒物质。还原型( 或氧化型 色素被氧化 ( 或还原 成无色。此外 , 在阴、 4 / 13 阳两极还能发生凝聚、吸附、电气浮和氢的间接还原等净化废水作用。D. Simonsson , S. Lchikawa和 M.Nicla 采用高析氧电位电极 (Sb/ SnO
10、2, Ti/ RuO2, Ti/Pt 进行了印染废水处理实验, 结果表明印染废水的COD 去 除 率 为 80 % 90 % , 且脱色效果良好 20-22。电化学法处理印染废水具有设备小, 占地少 , 运行 管理简单 ,COD去除率高和脱色效果好等优点, 但也有沉淀生成量大及电极材料消耗 量大, 运行费用较高等缺点。 2.3 生物化学法 生物法是利用微生物将有机物降解。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
11、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。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。 表 1 各种处理方法比较 处 理 方 法效果及优点缺点 物理法 除去颗粒状悬浮物，去除部 分色度 处理程度不高，简单易行 化 学 法 氧化法 色度去除率极高，适于处理 高浓度有机废水 耗能大， COD 去除率小 电化学法 对含酸性燃料的印染废水有 较好的处理效果，脱色率为 50%70% 对颜色深、 CODcr高的废水 处理效果较差，
12、能耗大， 成本高及存在析氧和析氢 等副反应 物 理 混凝法 工艺流程简单、操作管理 方、设备投资省、占地面积 少、对疏水性燃料脱色效率 运行费用较高、泥渣量多 且脱水困难、对亲水性燃 料处理效果差 5 / 13 化 学 法 很高 吸附法 BOD 去除率、 COD 去除率分别 达 93% 和 93% ，污水如先曝 气，则会加快吸附速率 如废水 BOD5200mg/L，采 用此法很不经济 生 物 法 好氧法 对 BOD 去除效果明显，一般 可达 80% 左右 色度和 COD 去除率不高， 运行费用高及剩余污泥需 专门处理或处置 厌氧法 能直接处理高浓度印染废 水，色度和 COD 去除率分别 稳定在
13、 80% 和 90% 以上 条件较为苛刻， BOD 去除 率较低 好氧- 厌氧法 BOD 、COD 以及色度去除率均 较高，效果稳定 微生物对营养物质， pH、 温度等条件有一定要求， 工艺占地面积大，管理复 杂 3 新型方法 3.1 光化学氧化法 目前研究应用较多的是光催化氧化技术，光催化氧化技术能有效的破坏许多结 构稳定的生物难降解有机污染物，具有节能高效、污染物降解彻底等优点，几乎所 有的有机物在光催化氧化作用下可以完全氧化为CO2、H20 等简单无机物。但是光催 化氧化对高浓度废水的处理效果不太理想。 3.2 膜分离技术 23 膜分离技术处理印染废水是通过对废水中的污染物的分离、浓缩、
14、回收而达到 废水处理的目的。具有不产生二次污染、能耗低、可循环使用、废水可直接回用等 特点。但是膜技术还存在着许多待解决的问题，如膜污染、膜通量、膜清洗、以及 6 / 13 膜材质的抗酸性、耐腐蚀性等问题。所以现在的单一膜处理技术还存在着一系列的 经济技术问题。 3.3 超声波技术 利用超声波可降解水中的化学污染物，尤其是难降解的有机物污染物。降解条 件温和、降解速度快、使用范围广，可以单独使用或与其他水处理技术联用。虽然 目前的超声技术在水处理上的研究已经取得了较大的成果，但是绝大部分研究都还 局限于实验水平上。 3.4 高能物理法 高能物理法是一种新的水处理技术，当高能粒子束轰击水溶液时，
15、水分子发生 激发和电力，生成离子、激发分子、次级电子，这些辐射产物在向周围介质扩散前 会相互作用产生反应能力极强的物质HO.自由基和 H原子，与有机物质发生作用， 而使其分解。高能物理法处理印染废水具有有机物的去除率高、设备占地小、操作 简单、用来产生高能粒子的装置昂贵、技术要求高、能耗大、能量利用率不高等特 点。若要真正的投入实际运行，还需要大量的研究工作。 综上所诉，可以看出现在的新型方法都存在着这样那样的难题，而且投资大，而一 些传统工艺的结合则成了真正可行的办法，而且其投资小，工艺成熟，因此现阶 段，传统工艺的改进，或者结合使用仍将是印染废水处理的重点方法24 。 4 一种新型好氧 -
16、厌氧印染废水处理系统的介绍3 4.1 废水处理系统原理介绍 首段厌氧池，流入原污水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥，本池主要功 能为释放磷，使污水中磷的浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水 中，BOD 浓度下降；另外， NH3 - N因细胞的合成而被去除一部分，使污水中，NH3 - N 浓度下降，但 NH3 - N含量没有变化。 在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物做碳源，将回流混合液中带入的大 量 NH3 - N和 NH2 - N 还原为 N2释放至空气，因此 BOD5浓度下降， NH3 - N浓度 大幅下降，而磷的变化很小。 7 / 13 在好氧池中，有机物被微生物生化降解，
17、而继续下降；有机氮被氨化继而被硝 化，使 NH3 - N浓度显著下降，但随着硝化过程使 NH3 - N浓度增加，磷随着聚磷 菌的过量摄取也已较快的速度下降。 所以， A1-A2/O工艺可以同时完成有机物的去除、硝化脱氮、磷的过量摄取而 被去除等功能，脱氮的前提是 NH3 -N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧 池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。 4.2 工艺流程说明 传统的 A1-A2/O 工艺中，污水首先进入厌氧池与回流污泥混合，在兼性厌氧发酵 菌的作用下部分易生物降解的大分子有机物被转化为小分子的挥发性脂肪酸 回流污泥浓度： X =l 0000 mg/L 污泥回流比：
18、50 曝气池混合浓度： X=100003333mg/L=3.3mg/L 4.3.4 污泥处理系统的设计 污泥处理方法针对不同目的的有以下三种：好氧消化与厌氧消化、污泥浓缩和 机械脱水。污泥浓缩用于降低污泥中的空隙水，因空隙水占污泥水分的 70 ，故 浓缩是污泥减容的主要方法。污泥浓缩的方法有：重力浓缩和气浮浓缩、机械浓缩 三种，以重力浓缩最常用。 本法采用辐流式重力浓缩法，装置图见图2。 图 2 辐流式污泥浓缩池 经浓缩后的污泥采用板框压滤机机械脱水后，可作为肥料使用，或者采用焚烧 法将污泥烧成灰烬，掩埋或作为建筑材料。 4.4 经济性评估 废水处理系统的经济指标有处理费用、工程总造价、处理量
19、等。其中单位总处 理费用为： 10 / 13 单位总处理费用 =单位水量处理费用 +工程单位面积造价 0.001 其中单位水量处理费用包括电费、药剂费、管理费、设备折旧费等。各种工艺处理 费用比较见表 2。 表 2 各工艺运行情况 25 经比较，采用好氧 - 厌氧废水处理系统成本较低，处理水量大。 5 总结 本设计介绍了污水处理厂的工程设计情况，针对印染废水的特点选择了处理效 果好运行稳定、工程投资和运行费用低、操作简单的 A1-A2/O 工艺。 11 / 13 1、该工艺是一种非常有前途的废水处理工艺。A1-A2/O 工艺对 BOD5 、 CODCr 、SS 、氮、磷都有很高的去除效果。当然
20、本工艺设计也存在以下待解决的问 题：脱氮除磷效果不稳定，难以进一步提高，泥龄长，碳源不足。 2、但从总体来看其运行费用低；总水力停留时间少于其它同类工艺；在厌 氧、缺氧、好氧交替运行的条件下，丝状菌不能大量地繁殖，无污泥膨胀之虞；污 泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。根据设计资料，水量，选用 A1-A2/O 工艺较 为适合。该工艺技术简单，污泥处理的难度较小，在技术上都是可行的。 随着纺织印染行业的快速发展产生的大量印染废水需要处理，国家为此制定了 一系列标准。为了达到国家制定的排放标准，过去的工艺处理费用较高，本文介绍 的这种新的处理印染废水系统，能有效降低企业的生产成本同时达到保护环境的目
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