印染廢水的主要處理技術及評釋
紡織印染廢水具有水量大、有機物含量高、堿性大、水質變化大等特點，屬難處理的工業(yè)廢水之一。常用的印染廢水處理技術有生物降解法、化學氧化法、絮凝法、離子交換法、活性碳脫色法、膜分離法、電滲析法、吸附法、臭氧脫色法及電化學法等。印染廢水的水質隨加工的纖維種類和采用工藝以及使用的染化料的不同而異，污染物組分差異很大。如何在眾多的處理方法中選擇適宜的處理工藝，做到運行成本既合理，污染物去除效果又好，成為工程設計中的關鍵。為了對印染廢水處理工藝有更深入的了解，文章就幾種主要的污水處理技術在印染廢水綜合處理中的應用作簡要介紹，并就其優(yōu)缺點進行評釋和展望。
1·吸附法
吸附法是利用活性炭、活性粘土、離子交換纖維、膨潤土、硅藻土、煤渣、粉煤灰等具有吸附性能的吸附劑，對廢水中的色素、染料及其他有害成分進行吸附去除。傳統(tǒng)的吸附劑對去除廢水中溶解性有機物十分有效，如對陽離子染料、直接染料、活性染料、酸性染料等水溶性染料的吸附處理，但不能去除廢水中的膠體及疏水性染料。
近年來，隨著科研工作者對吸附法進行了大量深入研究，開發(fā)出多種復合型或改性的吸附劑，對印染廢水脫色效果有了明顯提高。有研究者利用某些集吸附與絮凝功能為一體的吸附劑，如硅藻土經酸化、熱活化即可制備兼有吸附絮凝兩種功能的硅藻土復合凈水劑，其對印染廢水處理脫色效果很好[1]。粉煤灰經化學改性活化后，生成兼有絮凝性能的改性粉煤灰，不但對疏水性染料廢水脫色率很高，對親水性染料也有一定的脫色率[2]。杭瑚等用膨潤土吸附多種有機染料的試驗表明[3]，復合膨潤土對陽離子染料的吸附脫色性能最好，以質量分數(shù)為0.01%的膨潤土加0.005%的聚合氯化鋁(PAC)，可使陽離子染料為主的印染污水脫色率達到94%～100%；钚蕴繉Ψ肿恿啃〉娜玖戏肿用撋Ч^好，對大分子量或疏水性染料的脫色效果較差，由于活性炭吸附處理存在價格高、再生較困難、綜合處理費用偏大等缺點，實際廢水處理工程中很少采用。
2·絮凝法
絮凝法是廢水處理中應用得最廣泛的一項技術，具有投資費用低、設備簡單、占地少、處理量大等眾多優(yōu)點[4]。該技術通過向廢水中投加一定量絮凝劑，然后采用混合、反應、沉淀工藝，使廢水得到凈化。絮凝法的關鍵是如何選擇高效絮凝劑和有效的絮凝工藝。常用的絮凝劑包括無機低分子絮凝劑(硫酸鋁、三氯化鐵等普通電解質)、無機高分子絮凝劑(聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁等)和有機高分子絮凝劑(聚胺、聚銨鹽等)。絮凝法處理印染廢水除了能去除廢水中的各種有機、無機污染物外，還有很好的脫色效果，因此得到了廣泛應用。
3·氧化法
氧化法對廢水中有機污染物的去除十分有效。由于印染廢水中的染料分子十分穩(wěn)定，只有高級氧化技術才能有效破壞染料分子結構，從而取得良好的處理效果，常見的廢水高級氧化技術包括Fenton試劑氧化法、光化學氧化法、超聲波法和超臨界水氧化法等。
Fenton試劑氧化法是通過在處理過程中產生具有極強氧化能力的羥基自由基(OH)，能把廢水中的染料分子氧化分解，從而達到脫色的目的。為了提高氧化效果，實際Fenton試劑氧化法處理廢水中必須避免FeSO4·7H2O(催化劑)過量，防止H2O2過量消耗，調節(jié)好pH，使反應系統(tǒng)處于最佳pH范圍(pH=3～5)[5]。
光化學氧化法是近20年來才進行研究的新型水處理技術。根據(jù)反應機理的不同，可分為光分解、光敏化氧化、光激發(fā)氧化和光催化氧化。其中光催化氧化法研究比較成熟，應用得比較多。光催化氧化具有非選擇性氧化各類有機物并使之礦化、可以用太陽能代替UV光源、清潔而經濟、設備簡單等優(yōu)點，是一項很有前途的廢水處理技術。孫尚梅等采用TiO2光催化氧化法處理毛紡染整廢水結果表明，處理效果優(yōu)于生物法[6]。程滄滄等對可溶性的染料酸性玫瑰紅B和曬化綠B進行光催化降解研究，結果表明，在實驗條件下，其降解率分別為92.4%和91.3%[7]。TiO2光催化氧化法在pH為3～11時，使染料水溶液產生原子氧和羥基自由基，具有很好的脫色效果，如亞甲基藍溶液的光催化脫色及降解[8]。有作者用鐵-草酸、鐵-檸檬酸、鐵-丁二酸絡合物作催化劑，在紫外光照射下進行印染廢水脫色實驗，pH為2～4時，鐵-羧酸配合物生成烷基、羥基等多種自由基使印染廢水氧化脫色[9]。
超聲波降解技術作為一種新的廢水處理技術興起于上世紀90年代初，該處理技術主要是利用廢水中有機物在超聲波空化作用下得到降解。超聲空化是液體中的一種極其復雜的物理現(xiàn)象，是指液體中微小泡核在超聲波作用下被激化，表現(xiàn)為泡核的振蕩、生長、收縮和崩潰等一系列動力學過程。在空化作用產生的高溫、高壓下，水分子裂解產生強氧化性的自由基OH和H2O2，進而引發(fā)各種化學反應，使廢水中有機物得以降解。超聲波降解技術可認為是氧化法的一個特例。國內外大量研究結果表明，超聲波降解技術對印染廢水中有機物的去除效果很好，可以將其中的染料分子有效降解。華彬等利用超聲波技術對酸性紅B(C20H12O7N2S2Na2)染料模擬廢水進行了降解研究，在NaCl濃度為1000 mg/L、處理時間為50 min時，酸性紅B的降解率達到了90%[10]。
超臨界水氧化法(SCWO)也是一種新型的高效廢水處理技術。它是利用超臨界條件(T>647 K，P>22 MPa)下水的獨特性質：在超臨界狀態(tài)下，水的密度約為普通水的1/3，粘度卻接近于水蒸汽，故其擴散能力比普通的液態(tài)水大100倍左右，水的介電常數(shù)由78.5降至5.0，具有了非極性溶劑的特性，能與烴類及其他有機物完全互溶，從而大大提高了反應過程的傳質速率，顯著提高了有機污染物的降解速率[11-13]，使廢水中的有機物與氧氣充分互溶反應，將之氧化成CO2、H2O和其他小分子化合物，從而達到降解水體中的有機物的目的。
4·電化學法
印染廢水的電化學凈化都是通過電極反應發(fā)生的。一般先將含有大量染料分子的印染廢水調節(jié)pH至7～9范圍內，通過一個電解槽，用鐵、氧化鐵或含鐵金屬做成陰極進行電解反應。電解過程中，陰極電解成二價鐵離子，它們遇到陽極產生的氫氧根離子，即生成氫氧化鐵沉淀，隨后染料分子和其它有機物粘結在這些氫氧化鐵沉淀物上而下沉[14]。根據(jù)電極反應發(fā)生的方式不同，電化學法可進一步劃分為內電解(也稱微電池)法、電絮凝法、電氣浮法和電氧化法。
電化學法對含酸性染料的印染廢水有較好的處理效果，脫色率可達50%～70%，但對顏色深、CODCr高的印染廢水處理效果較差。對染料分子的電化學性能研究表明，各類染料在電化學法處理過程中，其CODCr去除率的大小順序為：硫化染料、還原染料>酸性染料、活性染料>中性染料、直接染料>陽離子染料[15]。
目前，利用電化學法處理印染廢水的技術日臻完善，大有推廣應用的趨勢。管錫等用三維電解法對分散染料和活性染料進行脫色試驗研究，結果脫色率均在90%以上[16]。管玉江、楊衛(wèi)身用復極性固定床電解槽對水溶性染料進行電解脫色，結果表明，通過氧化還原作用，可以破壞偶氮、蒽醌、三芳甲烷、雜蒽類、酞菁等各類染料的發(fā)色共軛體，使染料降解脫色[17]。
5·生物降解法
生物降解法是利用廢水中微生物的代謝作用分解有機物，是處理有機廢水最經濟有效的方法之一。根據(jù)微生物呼吸過程的需氧要求不同，可分為好氧處理和厭氧處理兩大類，具體包括活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、廢水厭氧及兼氧生物處理法等。
其中活性污泥法具有處理效果好、適用范圍廣、結構緊湊、處理水量大、運行成本低等優(yōu)點[18]，其主要缺點是基建費較高，且操作不當易發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象，需嚴格管理。生物膜法分為生物濾池法、生物轉盤法、生物接觸氧化法(浸沒式濾池法)及生物流化床法。塔式生物濾池法具有結構緊湊、布局合理、管理方便、動力消耗小和經常性費用低等優(yōu)點。生物轉盤法的優(yōu)點是操作簡便、運行管理方便、動力消耗較小、處理成本較低和處理效果較穩(wěn)定，但存在占地面積大、基建投資較高和耐廢水水質變化的緩沖能力差等缺點。生物接觸氧化法具有生物膜法和活性污泥法的特征，該法具有負荷高、停留時間短、操作管理方便、處理效果好和占地面積小等突出優(yōu)點。
近年來，由于紡織產品的結構性調整，大量新型染料被應用于印染工業(yè)生產中，印染廢水中出現(xiàn)了大量較難降解的新有機污染物質，導致印染廢水的可生物降解性能進一步變差。針對此情況，采用厭氧一好氧組合的處理方法比單純采用好氧治理方法在脫色效果、去除有機污染物能力上均有所提高。
一般而言，生物降解法對印染廢水的脫色和CODCr去除率均不高，并且處理時間較長。要提高生物降解法對印染廢水的脫色處理，關鍵是篩選出高效生物降解菌種，構建具有高降解能力和絮凝活性的菌株，強化對難降解有機物的去除，同時生物降解之前應對印染廢水進行必要的預處理，以降低生物處理負荷或提高印染廢水的可生化降解性。
6·結束語
總之，印染廢水是一種水量大、色度高、成分復雜、水質變動范圍大的難處理工業(yè)廢水。對印染廢水的處理包括有機污染物去除和脫色兩大方面，其處理方法多種多樣。有機物的去除一般以生物法為主，對難于生物降解的印染廢水，采用厭氧(水解)?好氧聯(lián)合處理較為合適，對易于生物降解的印染廢水，可采用一段生物處理。對色度的去除一般以物理化學方法為主，對于規(guī)模大、經濟實力雄厚、技術水平高的企業(yè)，可采用化學絮凝、電解、臭氧化等工藝，對于廣大小規(guī)模企業(yè)，一般采用絮凝沉淀法或絮凝氣浮法處理。從我國印染廢水治理技術的現(xiàn)狀來看，盡管經過多年努力，已取得一批實用技術，解決了不少問題，但總體上沒有實質性的突破，特別是設備落后、產品結構不合理等因素的存在，加重了印染廢水的治理難度。因此，解決印染行業(yè)廢水污染環(huán)境問題除了大力開發(fā)新的處理工藝外，更重要的對印染工藝進行革新，通過采用先進的生產工藝來盡量從源頭減少廢水的產生量。
參考文獻
[1]張林生，蔣嵐嵐．染料廢水的脫色方法[J]．化工環(huán)保，2000，20(1)：14-18．
[2]姜應和，林國峰．印染廢水的脫色處理方法[J]．環(huán)境科學與技術，1998，(3)：36-38．
[3]杭瑚，胡博路，楊宏，等．膨潤土吸附-絮凝法處理廢水中的有機染料[J]．環(huán)境科學，1994，15(1)：42-45．
[4]甘光奉，張依華，甘利．高分子鐵鹽混凝劑的開以與應用[J]．工業(yè)水處理，1997，17(5)：1-2．
[5]鄭冀魯．水中可溶性有機物去除方法的研究．華南理工大學碩士學位論文，2001．
[6]孫尚梅，康振晉，魏志仿．TiO2膜太陽光催化氧化法處理毛紡染整廢水[J]．化工環(huán)保，2000，20(1)：11-13．
[7]程滄滄，胡德文，趙俐敏．附著態(tài)TiO2光降解可溶性染料的研究[J]．環(huán)境科學與技術，1998，(3)：25-27．
[8]李方柏，古國榜．亞甲基藍溶液的光催化脫色及降解[J]．環(huán)境污染治與防治，1999，21(6)：1-4．
[9]羅凡，吳峰，鄧南圣，等．鐵(Ⅲ)-羧酸配合物對水溶性染料的光化學脫色動力學的比較研究[J]．環(huán)境科學與技術，1998，(2)：1-4．
[10]華彬，陸永生，唐春燕，等．超聲技術降解酸性紅B廢水[J]．環(huán)境科學，2000，21(2)：88-90．
[11]王濤，劉崇義，沈忠耀．超臨界水氧化法去除廢水COD的動力學研究[J]．環(huán)境科學研究，1997，10(4)：32-35．
[12]鐘理，詹懷宇．水體中污染物降解過程的強化技術[J]．現(xiàn)代化工，2000，20(9)：58-60．
[13]林春綿，潘志顏，周紅藝，等．超臨界水氧化法處理高濃度有機發(fā)酵廢水[J]．環(huán)境污染與防治，2000，22(4)：23-24．
[14]嚴昌義．簡述印染廢水的脫色處理[J]．絲綢，1995，(7)：27-28．
[15]戴日成，張統(tǒng)，郭茜．印染廢水水質特征及處理技術綜述[J]．工業(yè)給排水，2000，26(10)：33-37．
[16]管錫，季尚儉，閆濤．印染廢水三維電解法脫色試驗研究[J]．青島建筑工程學院學報，2000，21(2)：35-38．
[17]管玉江，楊衛(wèi)身．復級固定床電解槽對水溶性染料的電解脫色研究[J]．遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技，1998，18(6)：28-31．
[18]顧夏聲，黃銘榮，王占生．水處理工程[M]．北京：清華大學出版社，1985．
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網”
