張欣欣

[中國紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)檢測(cè)中心，中紡協(xié)（北京）檢驗(yàn)技術(shù)服務(wù)有限公司，北京 100000]

隨著人們對(duì)紡織品的性能要求越來越高，研究人員的研究更加多樣化，化學(xué)用品的種類和用量越來越多。印染行業(yè)是大型發(fā)酵劑，約占整個(gè)工業(yè)廢水的35%。[1]印染廢水有排放量大、有機(jī)污染物含量高、顏色深、堿度大、生物降解性差等特點(diǎn)，這給廢水處理增加了很大的難度。隨著染整工藝研究的進(jìn)展，更多新的化學(xué)物質(zhì)，如聚乙烯醇PVA、染料、海藻酸鈉、甲基纖維素CMC、新型添加劑等難以生物降解的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)入印染廢水。所用染料也更穩(wěn)定，抗氧化和抗還原，極難生物降解，進(jìn)一步降低廢水的生物降解性;在堿還原過程之后，印染廢水的COD質(zhì)量濃度大大增加，從原來的800 mg/L增加到2 000mg/L以上，使得處理更加困難。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的越來越嚴(yán)，印染企業(yè)更加重視清潔生產(chǎn)。本課題通過對(duì)國內(nèi)外印染廢水的研究，探討印染廢水的處理方法。

1 印染廢水處理面臨的問題

1.1 排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格

隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，我國也加大了對(duì)印染廢水的處理標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)“紡織染整行業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”，除第三類廢水排放指標(biāo)的變化外，國家增加了一類和二類污水印染廢水BOD、COD、顏色、懸浮物、氨氮、苯胺、二氧化氯等指標(biāo)限制。而印染廢水水質(zhì)一般平均為COD 800～2 000 mg/L，色度200～800倍，pH 10～13，BOD/COD為0.25～0.40。因此，印染廢水的達(dá)標(biāo)排放是印染行業(yè)亟待解決的問題。同樣，國外的排放標(biāo)準(zhǔn)也有了很大程度的提高。

1.2 印染廢水處理難度加大

印染廢水主要包括:

（1）退漿廢水：各種漿料、紙漿分解產(chǎn)物，棉絨，淀粉堿和各種助劑；水量很少，占印染廢水總量的15%。污染物質(zhì)量濃度高，BOD約占印染廢水總量的45%。

（2）煮練廢水：含有纖維素、果酸、蠟、油、堿、表面活性劑、含氮化合物等；水量大，廢水強(qiáng)堿性，pH約10～13，BOD和COD高達(dá)3 000 mg/L，顏色也深，水溫高。

（3）漂白廢水：含有殘留漂白劑、少量乙酸、草酸、留下硫酸鈉等；水量大，BOD和COD質(zhì)量分?jǐn)?shù)不是很高，BOD約為200 mg/L，雜質(zhì)少，顏色較淺。

（4）絲光廢水：含堿量高，NaOH含量在3%～5%，pH約為12～13，SS和BOD較低；大多數(shù)印染廠會(huì)回收排放出來的NaOH，廢水污染比較小。

（5）染色廢水：經(jīng)過漿料、染料、表面活性劑、助劑等處理后排放的廢水，排水量比較大， pH大于10，具有強(qiáng)堿性，水質(zhì)隨所用染料而變化；COD遠(yuǎn)高于BOD，生物降解性差，色度高達(dá)400～600倍。

（6）印花廢水：含有大量漿料、染料、助劑等；印花過程繁瑣，排水量大，印花排水后還會(huì)有皂洗和洗滌過程的廢水排放；污染物質(zhì)量濃度高，BOD約占印染廢水中BOD總量的15%～20%。

（7）整理廢水：含有棉絨、樹脂、甲醛、表面活性劑等，水量較小。

印染廢水的質(zhì)量濃度隨原料、生產(chǎn)品種、生產(chǎn)工藝和管理水平的不同而不同，印染過程中排出的廢水成分復(fù)雜。[2]

2 國內(nèi)外印染廢水處理方法

2.1 國外印染廢水處理方法

國外主要有集中和分散二類。意大利、日本等國將工廠處理和城市污水處理相結(jié)合用于印染廢水處理。印染廢水初步處理達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后，將市政污水與污水處理廠混合處理。由于行業(yè)比較分散，德國通常采用單工廠處理模式，遮陽篷技術(shù)相對(duì)成熟，印染廢水的排放量也較少，個(gè)別工廠甚至能夠?qū)崿F(xiàn)“零排放”。

國外廢水的處理方法仍以生物方法為基礎(chǔ)。大多數(shù)過程使用生物化學(xué)和物理化學(xué)聯(lián)合的工藝路線。令人擔(dān)心的是，通過生化方法去除COD和色度通常是低效的，尤其是對(duì)于聚合物合成漿料和可溶性染料。此外，由于重金屬 Hg、Cd、Pb、Cr、As的存在，生物方法也常常失去活性，導(dǎo)致活性反應(yīng)物中毒，含有重金屬的剩余污泥極難處理。通過生物方法去除N和P元素也是低效的，并且有機(jī)體和色度的去除大多不均勻，約為50%。

在20世紀(jì)70年代，發(fā)達(dá)國家開始使用物理和化學(xué)方法去除一些無法通過生物方法去除的有機(jī)物和染料，以降低處理水的COD和色度。專家認(rèn)為，混凝法是去除COD和降低色度的有效方法之一。許多工廠把混凝作為初級(jí)處理。[3]

目前，國外已有很成熟的混凝生化聯(lián)合處理印染廢水的工藝。凝固可以去除生物化學(xué)后難以去除的疏水性染料和物質(zhì)，可以在一定程度上彌補(bǔ)生化技術(shù)的一些缺點(diǎn)。然而，凝結(jié)技術(shù)具有很大的局限性，它仍然是常見的凝結(jié)劑，如硫酸鋁、堿金屬鋁、氯化鐵、硫酸亞鐵和石灰石，在新型凝結(jié)劑的開發(fā)和應(yīng)用方面進(jìn)展甚微。

印染廢水的處理旨在減少污染物的排放。由于水資源日益稀缺，從廢水的再利用和排放標(biāo)準(zhǔn)的提高來看，印染廢水的脫色已成為值得關(guān)注的問題。

2.2 國內(nèi)印染廢水處理方法

2.2.1 傳統(tǒng)方法和工藝的改進(jìn)

2.2.1.1 吸附法

吸附法方法簡單，投資小，成本低，適用于中小型低質(zhì)量濃度印染廢水的深度處理。傳統(tǒng)的吸附劑主要是活性炭，但活性炭僅對(duì)水溶性染料具有良好的吸附性能，如直接染料、陽離子染料、活性染料和酸性染料等。水中的膠體疏水性染料不能被除去，再生成本也很高，因此，活性炭利用率并不高。近年來，研究重點(diǎn)是新型和新型吸附劑的開發(fā)以及傳統(tǒng)吸附劑的改進(jìn)。

2.2.1.2 混凝法

混凝方法有設(shè)備占地少，脫色率高，投資成本低，處理能力大的特點(diǎn)。凝結(jié)劑通常用生物凝固劑無機(jī)凝結(jié)劑和有機(jī)凝結(jié)劑。傳統(tǒng)的凝固方法對(duì)疏水性染料具有很高的脫色效率，但對(duì)親水性染料的脫色效果差，COD去除率低，隨著水質(zhì)的變化需要改變進(jìn)料條件。如何選擇有效的凝固脫色工藝和高效混凝劑是該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵。

2.2.1.3 化學(xué)氧化法

化學(xué)氧化是目前比較成熟的方法。次氯酸鈉、Fenton試劑、臭氧和氯為通常使用的氧化劑。根據(jù)氧化劑，化學(xué)氧化可分為臭氧化和Fenton試劑氧化。臭氧化法處理成本高，雖然不產(chǎn)生污泥和二次污染，但并不適合大流量廢水處理。它不適合使用單一的臭氧工藝來處理印染廢水，而是與其他方法相結(jié)合，相互補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)最佳的廢水處理。

傳統(tǒng)的Fenton法具有較弱的氧化能力，光輻射可使Fenton法的氧化能力大大增強(qiáng)。[4]

2.2.1.4 電化學(xué)法

電化學(xué)方法設(shè)備小，占地面積小，操作管理簡單，CODcr去除率高，脫色性好，但沉淀量和電極材料消耗量大，運(yùn)行成本高。常規(guī)的電化學(xué)方法可分為電絮凝、電浮選、電氧化、微電解和電解。國外許多研究人員已經(jīng)開始對(duì)有機(jī)電催化的影響因素和氧化機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)的理論研究和初步應(yīng)用，開始研制高電催化活性電極材料。國內(nèi)在這一領(lǐng)域的研究還剛剛起步。

2.2.1.5 生物處理法

生物處理方法主要包括好氧和厭氧法。目前，國內(nèi)好氧方法主要用于印染廢水處理。好氧方法又分為活性污泥法和生物膜法?；钚晕勰嗫煞纸獯罅坑袡C(jī)物，去除部分色度，并微調(diào)pH，具有成本低、操作效率高、出水水質(zhì)好等特點(diǎn)。有機(jī)物含量高的印染廢水適合用這種方法去除，生物膜法對(duì)印染廢水的脫色效果高于活性污泥。

單一的好氧生物處理的缺點(diǎn)是只能去除廢水中一些易降解的有機(jī)物質(zhì)，對(duì)色度問題很難解決。為了減少廢水中難以降解的有機(jī)污染物的消耗和去除，出現(xiàn)了新的厭氧-好氧處理工藝和生物強(qiáng)化技術(shù)。厭氧-好氧過程之前可以是厭氧過程的產(chǎn)酸階段。一些容易降解的有機(jī)污染物以及將難降解的大分子有機(jī)物質(zhì)分解成更簡單的小分子有機(jī)物質(zhì)的情況通常使用此方法。

目前，直接添加對(duì)目標(biāo)污染物具有特定降解能力的微生物是生物強(qiáng)化技術(shù)中常見的方法。

2.2.2 高新技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)踐

2.2.2.1 光化學(xué)氧化法

光化學(xué)氧化法氧化能力強(qiáng)，速度快，在常溫常壓下反應(yīng)條件溫和，通常分為光解氧化、光敏氧化、光激發(fā)氧化和光催化氧化。其中，光催化氧化方法被人們更多地研究和利用。

光催化氧化技術(shù)可以有效地破壞許多難以降解的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的有機(jī)污染物，具有節(jié)能高效、污染物完全降解的優(yōu)點(diǎn)。在光催化作用下，幾乎所有的有機(jī)物都可以被完全氧化成簡單的無機(jī)物質(zhì)，如CO2和H2O。然而，光催化氧化方法對(duì)于高質(zhì)量濃度廢水的處理并不理想。

2.2.2.2 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)主要包括超濾膜、納濾膜和反滲透膜，通過分離、濃縮和回收廢水中的污染物來處理印染廢水，達(dá)到廢水處理的目的。它具有無二次污染、能耗低、可回收利用、廢水直接再利用的特點(diǎn)。膜分離技術(shù)雖然具有如此多的優(yōu)點(diǎn)，但也存在需要解決的問題，例如膜污染、膜通量、膜清潔以及膜材料的耐酸堿性和耐腐蝕性。因此，在這個(gè)階段，單一的膜分離技術(shù)用于處理印染廢水，并回收純?nèi)玖?。目前，?duì)膜分離技術(shù)的研究主要集中在與其他處理技術(shù)的結(jié)合，形成了一種新的有前途的物理化學(xué)處理技術(shù)，用于廢水的深度處理和循環(huán)利用。[5-8]

2.2.2.3 超聲波技術(shù)

超聲波的原理是在額定振蕩頻率的強(qiáng)烈沖擊下，廢水通過調(diào)節(jié)槽加入選定的絮凝劑后進(jìn)入氣體振動(dòng)室，廢水中的一部分有機(jī)物被打開變成小分子，絮凝劑在水分子的熱運(yùn)動(dòng)下迅速絮凝。它結(jié)合了先進(jìn)的氧化技術(shù)、焚燒和超臨界水氧化技術(shù)，可以分離難以降解的有機(jī)污染物，具有溫和的降解條件、快速的降解速率和廣泛的應(yīng)用范圍。超聲波技術(shù)在水處理方面的研究取得了很好的效果，但大部分研究仍局限于實(shí)驗(yàn)室水平。

2.2.2.4 高能物理法

高能物理法通過離子、激發(fā)分子、二次電子的形成，這些輻射產(chǎn)物將相互作用產(chǎn)生高反應(yīng)性物質(zhì)，HO自由基和H原子，然后擴(kuò)散到周圍介質(zhì)中，和有機(jī)物質(zhì)相互作用使其分解，是一種新型的水處理技術(shù)。印染廢水的高能物理處理，有機(jī)物去除率高，設(shè)備占地小，操作簡單，但是生產(chǎn)高能粒子的設(shè)備價(jià)格昂貴，技術(shù)要求高，能源密集且節(jié)能。若要真正付諸實(shí)踐還需要大量的研究工作。[9-14]

3 印染廢水處理的發(fā)展方向

3.1 重視推廣綜合治理

在選擇印染廢水深度處理工藝時(shí)，企業(yè)應(yīng)從源頭防范出發(fā)，按照清潔生產(chǎn)的理念和自身情況進(jìn)行。通過綜合處理，實(shí)現(xiàn)減少浪費(fèi)也減少廢水排放的目的。

3.2 不斷優(yōu)化廢水回用方案

若要優(yōu)化廢水的回用，需要考慮水質(zhì)優(yōu)化和水量優(yōu)化兩個(gè)方面。實(shí)踐證明，采用各種組合方案處理的水用于水質(zhì)要求較低、耗水量較大的雜水，或者在印染過程之前的部分冷卻水，退漿、煮練、氧漂、絲光等是完全可行的，要用于具有高水質(zhì)要求的后處理，例如打底、皂洗等，必須確保更嚴(yán)格的深度處理。

4 結(jié)語

水危機(jī)的加劇和人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，使得如何在染整階段減少各工序的排放工作更加緊迫。結(jié)合成本效益和生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢水的再循環(huán)利用是今后研究的方向。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，一定能開發(fā)出投資省、運(yùn)行簡單的新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢水利用效益與設(shè)備運(yùn)行成本之間的平衡，節(jié)能高效地解決廢水回收和再利用問題。