印染廢水處理技術難點淺析

1、印染廢水處理技術難點淺析許華誠（福建高科環(huán)保研究院有限公司，福建 泉州 362000）摘要 印染廢水是一種有機物含量高、色度高、生化性能差的難降解 有機廢水，本文結合我國印染行業(yè)及其廢水處理技術實際情形，綜合討論 了目前印染廢水處理技術中 COD 難以降低和高色度廢水難以脫色的兩大難 點。1、概述我國印染行業(yè)每天有300萬400萬噸的廢水排放，每年要耗用100多 億噸清潔水。按每排放 1 噸印染廢水將污染 20噸清潔水運算，每年未達標 排放的廢水會破壞 150多億噸清潔水，數(shù)字驚人。因此如何提升和改進印 染廢水處理技術，采納科學合理的工藝技術路線組合，切實解決印染廢水 治理咨詢題，對整個行業(yè)乃

2、至國家經(jīng)濟進展都阻礙深遠。目前國內比較常用的印染廢水處理工藝，一樣有物化、生化（或絮凝 生化吸附）工藝技術路線，包括生物活性污泥池處理法、物理化學處 理法和膜處理法等。國內常見處理工藝要緊有：水解酸化 -UASB-SBR 、水解酸化 -生物接觸 氧化、活性污泥 -接觸氧化、推流式曝氣增氧活性污泥 +混沉、渦凹氣?。?C AF）-A/O 工藝、缺氧 -好氧 -壓濾-富氧生物炭處理、改良厭氧 -生物接觸氧 化、水膜除塵 -水解酸化 -接觸氧化、混凝 -生物膜曝氣 -氧化塘、微電解 -爐渣 吸附、新型內電解鐵屑過濾塔 -生物接觸氧化池、混凝 -水解酸化 -接觸氧化、 接觸氧化 -電解、二級生物接觸氧

3、化 -砂濾-活性生物炭、 水解-混凝-復合生物 池、水解 -接觸氧化 -氣浮、水解 -接觸氧化 -活性炭。以上處理工藝在技術上都比較成熟、處理成效較好，已在許多實際工 程中得到應用。但由于近年來化學纖維織物的進展、仿真絲的興起和印染 后整理技術的進步，大幅度增加了印染廢水處理工藝的難度，要緊可歸納 為兩個方面： COD 難以降低和高色度廢水難以脫色。2、印染廢水 COD 的降低 由于化學纖維織物的進展、仿真絲的興起和印染后整理技術的進步， 使 PVA 漿料、人造絲堿解物 （要緊是鄰、對苯二甲酸類物質） 、新型助劑等 難生化降解有機物大量進入印染廢水，其 COD 值也由原先的數(shù)百 mg/L 上

4、升到20003000mg/L，而且BOD/COD也由原先的0.40.5下降到0.2以 下，從而使原有的生物處理系統(tǒng) COD 去除率從 70%下降到 50%左右，甚至 更低。染料成分要緊可歸納為苯系、萘系、蒽醌系以及苯胺、硝基苯、酚類 等，加工生產(chǎn)過程中染料缺失率約為 20，是導致廢水 COD 值較高的緣故 之一。但印染廢水 COD 值較高，要緊不是由染料造成的，而是由于加工生 產(chǎn)中運用的大量助劑（滲透劑、助染劑等） 95以上滯留在印染混合廢水 中造成的。此外，PVA等化學漿料造成的COD占印染廢水總COD的比例 也相當大，但由于它們專門難被一般微生物所利用，因而其去除率只有 2 0% 30%。

5、在處理工藝技術上，由于印染廢水成分以有機物為主，理論上雖大部 分可生化， 但其水質 BOD 與 COD 的比值一樣較低， 可生化而又不易生化。 同時，曝氣池活性污泥對多變化的染料中間體廢水的馴化、適應不甚容易， 也阻礙了生物降解能力。這些緣故是印染廢水難以被有效降解，凈化后的 水質 COD 仍舊偏高之癥結所在。如何提升 COD 去除率是印染廢水急待解決的關鍵難題之一。 針對該咨 詢題，近年來國內外都開展了一些研究工作，要緊是對新的生物處理工藝 和高效專門細菌以及新型化學藥劑的探究和應用研究，盡管取得了一定成 效，但印染廢水中還有一些有機物，不管其對微生物有無抑制作用，差不 多上不能被微生物攝食

6、的。在實際生產(chǎn)運行中，不管如何樣多次生化，仍 難以大量去除，凈化出水的水質 COD 仍舊較高。目前國內大部分印染企業(yè)為提升 COD 去除率，通常采納增加絮凝和生 化反應時刻的技術方法，即所謂“生化再生化” 、“絮凝再絮凝”，結果導致 廢水處理工程占地面積大，流程長，工程費用高，但處理成效仍難令人中 意。在上海、山東、遼寧等地，一些企業(yè)把并聯(lián)曝氣池改為串聯(lián)運行，生 化處理效率雖有所提升，但廢水凈化程度的提升仍相當有限。3、印染高色度廢水的脫色 近些年來，國內外對染料、顏料類工業(yè)廢水脫色方法進行了大量的技 術研究，總結出許多行之有效的脫色技術方法，如絮凝法、吸附法、臭氧 氧化法、電解法、氯氣和次氯

7、酸鈉法等。這些技術工藝針對性較強，對不 同的廢水都能取得一定成效。但由于印染廠所產(chǎn)生的廢水有疏水性、親水 性、陽離子、陰離子等各種類型，中間體品種多，類不復雜，其混合廢水 處理在技術上有相當大的難度和困難。加之國產(chǎn)染料上染率較低，印染企 業(yè)一樣均或多或少超量投加，染色過程剩余染料較多，不但造成資源白費， 也導致其單位產(chǎn)品產(chǎn)污量比發(fā)達國家多近 1 倍，其中色度可高達 4000倍以 上，加劇了廢水污染程度。目前我國印染廢水治理中普遍存在廢水凈化脫色困難的咨詢題。國內 比較成熟的生物活性污泥池處理法、物理化學處理法和膜處理法等處理技 術，都不同程度地存在著各種各樣的咨詢題，其脫色效率都不高。（1）生

8、物法 其原理是運用自然界生物細胞新陳代謝的生物化學反應來轉化廢水中 染料，包括利用好氧菌脫色以及利用厭氧菌對偶氮染料脫色等。然而微生 物系統(tǒng)存在一系列缺陷，包括對環(huán)境因素的變化比較敏銳、營養(yǎng)系統(tǒng)堅持 微生物生長難以較長時刻操縱等咨詢題，此外，厭氧菌還存在不能將染料 充分礦物化的咨詢題。而將好氧菌和厭氧菌系統(tǒng)結合起來的方法因存在一 系列咨詢題而難于實現(xiàn)工業(yè)化。凡此種種因素，造成了在實際生產(chǎn)中凈化 處理系統(tǒng)難以有效發(fā)揮作用。（2）絮凝法 我國紡織印染行業(yè)染色廢水處理多采納混凝沉淀、氣浮、砂濾等物化 處理技術。關于廢水中不溶或難溶的染料微粒，通常用絮凝方法使之沉降， 絮凝沉降速度相當快，一級混凝裝置

9、差不多滿足工藝要求。但如不變更絮 凝劑，二級、三級混凝有機物去除率就可不能提升太多，第二、三級污水 凈化程度就會下降，而運行費用卻要成倍增加，處理成效不理想，經(jīng)濟上 不劃算。實際工程中，一些企業(yè)從原理、設備、工藝及工程各方面考慮， 把常用的物化法和固體吸附劑吸附、萃取、汽提、蒸餾、高溫深度氧化等 化工工程物化法以及生物化學法組合起來應用，能收到一定成效，但方法 復雜，生產(chǎn)運行治理困難，難以普遍推廣采納。（3）臭氧氧化法該方法在國外應用較多，Zima S.V.等人總結出了印染廢水臭氧脫色的 數(shù)學模式。研究表明，臭氧用量為 0.886g/g染料時，淡褐色染料廢水脫色 率達 80%；研究而反應器內安

10、裝隔板，可減少臭氧用量 16.7%。因此，利 用臭氧氧化脫色，宜設計成間歇運行的反應器，并可考慮在其中安裝隔板。 臭氧氧化法對多數(shù)染料能獲得良好的脫色成效，但對硫化、還原等不溶于 水的染料脫色成效較差。從國內外運行體會和結果看，該方法脫色成效好， 但耗電多，大規(guī)模推廣應用有一定困難。（4）吸附法 該方法是將活性炭、粘土等多孔物質的粉末或顆粒與廢水混合，或讓 廢水通過由其顆粒狀物組成的濾床，使廢水中的污染物質被吸附在多孔物 質表面或被過濾除去。目前，國外要緊采納活性炭吸附法（多用于三級處 理），該方法對去除水中溶解性有機物專門有效，但它不能去除水中的膠體 和疏水性染料，同時它只對陽離子染料、直截

11、了當染料、酸性染料、活性 染料等水溶性染料具有較好的吸附性能。Saito等人的研究表明，采納該方法處理印染廢水，活性炭吸附率、BOD去除率、COD去除率可分不達到 93%、 92%和 63%，活性炭吸附能力可達到 500mgCOD/g 炭，廢水如先曝 氣，則會加快吸附速率。但若廢水 BOD>200mg/L,則采納這種方法是不 經(jīng)濟的?；钚蕴课郊夹g因此有一定成效，但由于國內活性炭再生困難， 投資、能耗、運轉費用較高，處理成本昂貴（ 20多元噸），經(jīng)濟上不甚合 理，難以推廣到工業(yè)化生產(chǎn)中去。吸附處理使用的吸附劑多種多樣，工程中需考慮吸附劑對染料的選擇 性，應按照廢水水質來選擇吸附劑。研究表

12、明，在 pH為12的印染廢水中, 用硅聚物（甲氧基）作吸附劑，陰離子染料去除率可達95%100%。高嶺土也是一種吸附劑，研究表明，經(jīng)長鏈有機陽離子處理，高嶺土 能有效地吸附廢水中的黃色直截了當染料。此外，國內也有應用活性硅藻 土和煤渣處理傳統(tǒng)印染工藝廢水的工程實例，費用較低，脫色成效較好， 但其缺點是泥渣產(chǎn)生量大，且進一步處理難度較大。由于以上各工藝均存在不同程度的缺點，致使紡織印染凈化水色度仍 舊較高而無法被循環(huán)利用，目前在處理技術上難以達到紡織工業(yè)清潔化生 產(chǎn)、實現(xiàn)可連續(xù)進展目標之要求。高效脫色成為印染廢水處理又一技術難 題。4、處理技術展望 通過以上對我國目前的紡織印染行業(yè)的現(xiàn)狀以及廢水

13、處理技術的分 析，結合國內外廢水處理技術的進展，對解決印染廢水兩大處理難點的可 行技術展望如下：（1）生化法 生化法運行成本較低，在廢水處理中應用最廣，但要解決印染廢水的 兩大處理難點，對該工藝還需要進一步研究。要緊研究方向有：培養(yǎng)一些 高效專門細菌，如高效脫色菌和 PVA 降解菌等；研究新型的厭氧好氧生 物處理工藝。（2）混凝法 混凝法由于技術投資省、設備簡單、占地少等優(yōu)點被廣泛采納，但該 方法的關鍵是混凝劑的選擇?；炷ǖ囊o研究方向之一是開發(fā)研制價廉、 無毒、高效的新型有機混凝劑，如 Mat.A. 以及鄒鵬等對殼聚糖混凝劑的研 究，孫云霞以魔芋精粉為要緊原料，用磷酸二氫鈉為酯化劑在尿素的

14、催化 下，合成魔芋葡甘聚糖磷酸酯新型有機高分子絮凝劑；另外，復合混凝法 也將成為印染工業(yè)廢水處理工藝研究的要緊內容和進展方向。（3）膜分離技術 膜分離技術用于印染廢水處理具有能耗低、工藝簡單、不污染環(huán)境等 特點，在廢水的治理及回用中的應用越來越多。在國內外已有許多研究， 如馮冰凌等采納殼聚糖超濾膜處理印染廢水， COD 去除率可達 80%左右， 脫色率超過 95%?；钚蕴刻畛涔不斓母男詺ぞ厶浅瑸V膜，經(jīng)適當交聯(lián)后用 于酸性紅染料廢水的分離脫色， 最大脫色截留率達 98.8%。然而膜分離技術 由于濃差極化、膜污染及膜的價格較貴、更換頻率較快等緣故，使處理成 本較高，從而嚴峻阻礙了膜分離技術更大規(guī)模

15、的工業(yè)應用。因此，膜分離 技術的要緊進展點應為開發(fā)研制新型的膜以及新型的膜處理設備或工藝。（4）光催化氧化法 光催化氧化法具有明顯的節(jié)能高效、污染物降解完全等特點，常用的 催化劑有二氧化鈦、過氧化氫、草酸鐵等無機試劑。沈學優(yōu)等以載鉑二氧 化鈦半導體為催化劑，對3E艷紅的光催化降解研究表明，過氧化氫對 3B 艷紅的載鉑二氧化鈦光催化降解具有明顯的助催化作用， 脫色率和 COD 去 除率分不為 97.9%和 92.3%。武漢科技學院的發(fā)明專利微波紫外光催化氧 化一氣浮協(xié)同處理工業(yè)廢水的方法對印染廢水的 COD和色度的去除具有良 好的成效。光催化氧化技術在廢水處理領域的應用具有良好的市場前景和 經(jīng)濟

16、效益，但該領域的研究還存在諸多咨詢題，如尋求更高效的催化劑， 低能高效的能源，催化劑的分離與回收，反應機理和動力學尚需進一步研 究。（5）電化學氧化法 近年來電化學水處理技術得到了改進，在傳統(tǒng)電化學法的基礎上增加 了氧化、催化氧化或光催化氧化作用，有效地突破了微電解技術的局限。 祁夢蘭等采納微電解 -催化氧化 -飛灰吸附組合工藝處理活性染料生產(chǎn)廢水， COD 去除率達 95%以上，脫色率達 99.9%。電催化氧化技術走向有用化的 關鍵是研究出具有高效催化性能的電極材料，提升電極材料的催化性能。 提升電流效率、減弱電極極化以降低能耗是今后的主攻方向。將電催化氧 化與脈沖電源結合起來，改變電極結構

17、，達到提升處理成效和節(jié)能的目的， 將是電催化氧化投入工業(yè)應用的努力方向。（6）其他方法在難降解印染廢水處理方面，超臨界水氧化技術（SCWO）、低溫等 離子體化學法、超聲波降解技術也是目前研究較為活躍的新技術。此外， 國外對臭氧 -紫外法、臭氧 -紅外法、臭氧 -生化法、濕式空氣氧化法、萃取法、C射線輻射法的研究均有相當大的進展，其中 C射線輻射法可加大后續(xù)混凝處理成效，大大提升對陽離子染料的去除率。對高濃度、高含鹽量 的染料廢液、母液，蒸發(fā)濃縮后焚燒（必要時加入輔助燃料） ，也是國外處 理印染廢水的重要方法。5 結語 從我國印染行業(yè)廢水治理技術的現(xiàn)狀來看，盡管通過多年努力，已取 得一批有用技術，解決了許多咨詢題，但總體上沒有實質性的突破，專門 是產(chǎn)品結構及工廠布局不合理等因素的存在，加重了廢水治理的難度，使 “COD 難以降低”和“高色度廢水難以脫色”兩大難題無法從全然上得到 解決。因此，解決印染廢水處理咨詢題的全然出路需從以下幾方面去努力：（1）加大環(huán)保立法和執(zhí)法力度；（2）提升企業(yè)對環(huán)保的認識