印染废水水质特点及处理技术综述

24江西化工2017年第4期印染废水水质特点及处理技术综述公振宇(江西省化学工业设计院，江西南昌330〇29)摘要:介绍了印染废水的来源及水质特点，综述了印染废水处理技术（物理处理法、化学处理法、生物处理法）的现状，并提出目前染料废水处理领域存在的问题，针对问题对该行业的发展方向进行了展望。关键词:印染废水水质废水处理技术综述引言印染废水是印染厂、毛纺厂、针织厂等对纤维材料进行加工而产生的各种废水的总称。纺织印染工业在生产过程中排放大量的废水和废渣会对环境产生污染，其中以印染行业生产过程中排放的废水对环境的污染最为严重。根据不完全统计，全国印染废水每天排放量为(3~4)x106m3，占全国工业废水排放总量的35%,并且以1%的速度逐年增长。其排放的废水中含有纤维为原料本身的夹带物，及其加工过程使用的浆料、油剂、染料和化学助剂等，具有生化需氧量高、色度高、配合、pH值高、难生物降解、多变化的“三高一难一变”特点。[1]因此，如何低成本、高效率的处理印染废水是亟待解决的难题。1印染废水的水质及特点在印染工业中，印染废水的组成和污染程度随着加工纤维种类、数量加工工艺和加工方式的不同，水质和水量有很大的变化，并且随着季节和时间的变更也有很大的波动。印染废水中的污染物组分的差异也很大，一般印染废水各个参数如下[2]:pH值5~11;CODCr400~1000mg/L；BOD5200~400mg/L；SS100~300mg/L；色度200~500倍。但当印染工艺及采用的纤维种类和加工工艺变化后，废水水质将有较大变化。例如废水中含有碱减量加工涤纶真丝的废水时，其《»&将增大到2000~3000mg/L以上，BOD5增大到800mg/L以上，pH值达11.5~120由于印染的各个工序的不同，其排水情况也个不相同，一般的排水情况是[3]:退浆废水:水量较小，但污染物浓度高，其中含有各种浆料、浆料分解物、纤维屑、淀粉碱和各种助剂。废水呈碱性，pH值为12左右。上浆以淀粉为主的（如棉布)退浆废水，其：00、8005值都很高，可生化性较好;上浆以聚乙烯醇（PVA)为主的（如涤棉经纱）退浆废水，COD高而BOD^ft，废水可生化性较差。煮炼废水:水量大，污染物浓度高,其中含有纤维素、果酸、蜡质、油脂、碱、表面活性剂、含氮化合物等，废水呈强碱性，水温高，呈褐色。漂白废水:水量大，但污染较轻，其中含有残余的漂白剂、少量醋酸、草酸、硫代硫酸钠等。丝光废水:含碱量高，NaOH含量在3%~5%，多数印染厂通过蒸发浓缩回收NaOH,所以丝光废水一般很少排出，经过工艺多次重复使用最终排出的废水仍呈强碱性，COD、BOD5、SS均较高。染色废水:水量较大,水质随所用染料的不同而不同，其中含浆料、染料、助剂、表面活性剂等，一般呈强碱性，色度很高，COD较BOD5高得多，可生化性较差。印花废水:水量较大，除印花过程的废水外，还包括印花后的皂洗、水洗废水，污染物浓度较高，其中含有浆料、染料、助剂等，BOD5、COD均较高。整理废水:水量较小，其中含有纤维屑、树脂、油剂、浆料等。碱减量废水:是涤纶仿真丝碱减量工序产生的，主要含涤纶水解物对苯二甲酸、乙二醇等，其中对苯二甲酸含量高达75%。碱减量废水不仅PH值高（一般12)，而且有机物浓度高，碱减量工序排放的废水中COD&可高达9万m^L，高分子有机物及部分染料很难被生物降解，此种废水属高浓度难降解有机废水。染料废水一般具有以下特点：(1)高色度。废水中的有机物绝大多数是以苯、蔡、葱、酮等芳香基团作为母体，且多数带有显色基团，颜色很深，色度达500~500，000倍，有很强的污染感；(2)高毒性。其废水中通常含有许多原料和副产品，如卤代物、硝基物、氨基物、苯胺、酚类等系列有机作者简介:公振宇（1983-),男，工程师，江西南昌人，江西省化学工业设计院。Email:[e-mail]2017年8月印染废水水质特点及处理技术综述25物和氯化钠、硫酸钠、硫化物等一些高浓度的无机盐，具有较大的毒性。2印染废水处理技术的现状印染废水的处理方法很多，归纳起来主要有物理化学处理法、化学处理法、生物处理法以及这3种方法的组合。2.1物理处理法2.1.1吸附法在物理方法中，应用最多的是吸附法。该方法采用多孔状物质的粉末或颗粒与印染废水混合，或使废水通过由颗粒状物质组成的滤床，使印染废水中染料、助剂等污染物质吸附于多孔物质表面或被过滤除去。吸附技术特别适用于低浓度印染废水的深度处理，具有投资小，成本低的优点。但其吸附效果会受到温度、接触时间和pH值等因素的影响。常用的吸附剂有可再生吸附剂（如活性炭、离子交换纤维等）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(煤渣、粉煤灰)及天然废料(木屑、铁屑）等。目前，国内外主要采用的是活性炭吸附法。由于其具有较高的比表面积，因而具有很强的吸附脱色性能。它能吸附废水中多种可溶性有机物和金属离子，但是它也有不能吸附水中胶体、悬浮固体和不溶性染料，并且对可溶性染料的吸附也是有选择性等缺点。马志毅等[4]利用活性炭的筛余炭作基炭，采用硫化氢和碳酸铵溶液等化学物质浸泡，烘干后再用水蒸气活化，可提高活性炭的吸附容量和使用寿命。Saito等[5]利用印度尼西亚稻草在氯化锌活化下制备活性炭，再经过化学或加热处理得到表面改性的活性碳，室温条件下改性活性炭对废水中的染料吸收较好。虽然活性碳脱色较好，但是由于其成本较高，再生比较困难，所以有其处理原始印染废水及其不经济，一般活性炭用于浓度较低的废水处理和深度处理。2.1.2膜分离技术膜分离技术主要是通过孔径筛分作用到达到分离、净化和处理的目的。膜分离技术是一种新兴的高效分离、浓缩、提纯和净化的技术，具有分离效率高、工艺简单、操作方便、易控制、无污染、低能耗等优点。按滤膜孔径大小的不同分为微滤（MF)、超滤（UF)、纳滤(NF)和反渗透（RO)四种技术。膜分离法的特点主要有：①膜分离法能耗低，因此又称节能技术，在膜的分离过程中不发生相变；②膜分离法的装置比较简单,操作容易且易控制。作为一种新型的水处理方法,与常规水处理方法比，具有占地面积小，处理效率高等特点；③膜分离技术不仅适用于有机物和无机物、病毒、细菌等微粒的分离，还适用于溶液中大分子与无机盐的分离以及一些共沸物或近沸点物系的分离。用膜过滤染料废水在国内外都有不少研究报道，刘梅红[6]用醋酸纤维素纳滤膜处理染料厂的高盐度、高色度废水，色度去除率几乎达100%，COD去除率在95%以上。2.1.3萃取法萃取法是采用与水互不相溶但能很好溶解污染物的萃取剂，使其与废水充分混合接触后，利用污染物在水中和溶剂中不同的分配比分离和提取污染物。萃取法在废水染料浓度高时具有较大的优势。当废水中染料热度较高时，可以用萃取法从废水中直接回收部分染料[7]。2.1.4超声波气振法超声波气振法通过控制超声波的频率和饱和气体来实现对印染废水的处理。废水经调节池加人选定的絮凝剂后进人气波振室，在一定频率的激烈振荡下，废水中部分有机物开键断裂成小分子物质，在加速水分子的热运动下，絮凝剂迅速凝聚，废水中的色度、COD、苯胺等随之下降,从而起到降低废水中有机物浓度的作用，实现对印染废水的处理。魏红等[8]采用超声波对印染废水的COD去除效果进行了研究，实验表明超声波对印染废水中的COD有明显的去除效果，COD去除率随着印染废水初始COD值和超声波功率的增加而增加，随反应体系温度的升高而有所下降。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污染物。它集高级氧化技术、焚烧、超临界水氧化等多种水处理技术的特点于一身，降解条件温和、降解速度快、适用范围广，可以单独或与其它水处理技术联合使用来到达对印染废水深度处理回用的目的。2.2化学处理方法2.2.1混凝法混凝法是处理印染废水常用的方法之一，采用絮凝剂将染料分子和其它各类杂质进行吸附、絮凝、沉降，以污泥形式排出，使印染废水净化。一般情况下，铝盐铁盐等无机混凝剂对以胶体或悬浮状态存在于废水中的染料有良好的混凝效果[9]。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、成本低等优点。因此，混凝法成为处理印染废水的重要手段。混凝法随水质变化需改变投料条件，实际运行管理困难，对含亲水性染料的印染废水处理效果差，COD去除率低，泥渣量大且脱水困难，因此影响了该方法应用的推广。2.2.2氧化法氧化法是将染料分子中发色基团的不饱和双键氧化断裂，形成分子量小的有机物或无机物，从而使发色26江西化工2017年第4期基团变为可降解的结构。氧化法是较成熟的方法。氧化剂一般采用Fenton试剂、臭氧、氯气、次氯酸钠等。Fenton试剂是一种重要的脱色氧化剂，是由H202溶液和FeS04溶液按一定量比混合而成的，借助Fe2+与H2〇2的链式反应产生的氢氧自由基氧化目标染料并导致其降解脱色。陈文松[1°]等人研究了低剂量Fenton氧化-混凝法对3种不同模拟水样和实际印染废水的处理效果。结果表明，在pH值为4-6时，实际印染废水的处理结果令人满意,COD和色度的去除率分别达到84%和95%。另外,臭氧也是一种良好的氧化剂，对于水溶性染料废水的脱色效率很高，对分散染料也有较好的脱色效果，但对其他以悬浮状态存在于废水中的还原染料、硫化染料和涂料的脱色效果较差。含氯氧化剂对活性染料和酸性染料的处理效果较好，而对直接染料和分散染料的处理效果欠佳。2.2.3电化学法电化学法处理废水化学药品用量少，后处理简单，占地面积小，管理方便，利用直流电电解产生胶溶离子膜，吸附并沉淀染料分子、离子，适用于阴、阳离子染料.近年来出现的微电解法是一种集电解、混凝、电絮凝、吸附等多种物理、化学作用于一体的废水处理原电池，并以充人的污水为电解质溶液，在其作用空间构成一个电场，通过反应生成的Fe2+具有较强的还原能力，使某些氧化态的有机物还原成还原态，并使部分有机物开环裂解，提高了废水的可生化性，而同时Fe2+具有良好的絮凝吸附作用，新生成的H2也有较强的还原能力，对氧化态有机物有还原作用。因此，其C0D、B0D去除效果好，适用范围广，但是微电解过程不消耗碳粒，消耗铁屑，给微电解设备造成腐蚀问题，由于铁屑的消耗时间增加，微电解效果变差，被废水浸泡的铁屑容易生镑，形成板块，影响处理效果。产生的大量铁泥处理不当会造成二次污染。陈武等[11]利用三维电极电化学方法进行了去除印染废水COD和色度的实验研究，取得了令人满意的脱色率和COD去除率，经三维电极处理lOmin后，COD去除率达89.03%，色度去除率达99.43%，印染废水经处理后能达到国家污水综合排放标准。2.3生物处理法生物处理方法是利用微生物的生物化学作用降解有机物，最终将其转化成简单无机物或各种营养物及原生质。生物法具有运行成本低、处理效果稳定等优点，在印染废水处理过程中得到了较为广泛的应用。常用的生物处理法有好氧处理、厌氧处理和厌氧-好氧组合处理3种。2.3.1好氧生物处理好氧处理是在有氧条件下，利用好氧微生物的作用来去除废水中的有机物,主要以传统的活性污泥法、生物接触氧化法和塔式生物滤池法为主。活性污泥法在处理印染废水中应用最为普遍，这是因为活性污泥法具有可分解大量有机物、能去除部分色素、可调节pH值、运转效率高且费用低等优点。活性污泥法的BOD5去除率一般可达到80%-90%，COD去除率一般可达到4〇%-60%，脱色能力为30%-50%。由于常规活性污泥法对色度的去除往往不够理想且COD去除不高。因此，目前印染废水处理中，大多采用活性污泥处理的改进工艺。张彦[12]等采用混凝一ABR—活性污泥法组合工艺应用在实际工程中处理印染废水，结果表明C0D&、B0D5&色度的去除率分别达90%、93.4%和97.4%。2.3.2厌氧生物处理厌氧法具有应用范围广、能耗低、有机负荷高、剩余污泥量少和脱水性良好的特点。厌氧处理不仅可用于处理高浓度有机废水，也可用于处理中、低浓度有机废水，对染料中的偶氮基、蒽醌基和三苯甲烷基均可降解，但还不能完全分解