印染废水处理技术研究综述

刘 豪

(贵州省环境科学研究设计院， 贵阳 550081)

1 印染废水水质特点

印染废水含有大量染料、助剂、浆料、酸碱及无机盐等，其特点是组成复杂、有机物含量高、碱度高、色度深、温度高、可生化性差等特点［1］。近年来，随着科技进步及染整工业的发展，大量PVA浆料、人造丝碱解物、新型助剂等难生化降解有机物的使用使其浓度增大、可生化性更差，生化降解过程极其复杂。

2 印染废水处理技术综述

目前，印染废水净化技术可分为物理法、化学法、生物法三类。物理法能去除废水中的悬浮物、漂浮物、织物碎屑、细纤维等，主要包括沉淀、气浮、过滤、膜技术等处理技术;化学法主要有中和、混凝、电解、氧化、吸附、消毒等，能去除废水中的pH、COD、BOD5、色度及大分子有机物等;生化法主要有厌氧法、好氧法、厌氧-好氧法、物化-好氧法、微生物强化技术等，生化法可去除废水中COD、BOD5、色度、氨氮、磷等。目前印染废水处理技术主要以物理法和化学法加生物法联合处理技术为主［2］。

2．1物理法处理印染废水

2．1．1 吸附法

吸附法主要是利用多孔物质粉磨或颗粒表面吸附废水中染料与助剂等污染物的方法。该方法具有简单、投资省的优点。根据吸附法处理废水的原理，选择吸附剂、吸附剂的再生能力是该方法在实际应用中主要考虑的两点。活性炭［3］、工业废料(如煤渣)［4］、天然植物废料(如木炭)［5］以及人工合成树脂［6］等是目前常用的主要吸附剂。

陈孟林［6］等采用树脂吸附与H2O2-V2O5催化氧化联合技术处理印染废水，COD去除率能达81．92%。Ramakrishna［7］等对不同吸附剂分别处理不同印染废水的处理效果进行了研究。研究结果表明:对分散染料而言，泥炭、钢厂炉渣、膨润土和飞尘等吸附剂的吸附性能比活性炭强;以上吸附剂的性能对不同类型的印染废水处理效果也不同，钢厂炉渣、飞尘对酸性染料的去除效果比泥炭、膨润土更好，而泥炭、膨润土对碱性染料却表现出更强的去除能力。粉煤灰对印染废水中COD、色度有较好的吸附作用，有研究结果表明当采用粉煤灰作为吸附剂处理印染废水时，COD、色度的去除率分别可达73．51% 、89．17%［8］。

2．1．2 混凝法

混凝法是一种应用较为广泛的印染废水处理技术，其原理为在废水中加入絮凝剂，废水中的胶体粒子与絮凝剂在废水中发生水解、聚合等化学反应生成的水解或聚合产物发生静电中和、粒子架桥和黏附卷扫等作用，生成粗大的絮凝体后沉降除去。

利锋等［9］研究了合成改性甲醛-双氰胺系列絮凝剂T5和其与Al2(SO4)3复配处理印染废水，研究结果表明:前者色度和COD去除率均较高，污泥体积小，后者处理效果更佳，脱色率达96．8%，COD去除率高达91．5%。吴伟［10］等研究了聚合氯化铝(160 mg/L)作为混凝剂处理印染废水，COD去除率可达34．6%。张毅等［11］对复合混凝剂(FeSO4、MgSO4和PAM三种混凝剂按比例混合)与单一混凝剂处理印染废水的处理效果进行了研究，研究结果表明:复合混凝剂有着显著的协同效应，其脱色效果明显优于单一组分。王莉［12］采用普鲁兰作为絮凝剂处理印染废水，结果表明:当絮凝剂浓度为3 g/L、AlCl3溶液浓度为12 g/L、混合时间30 s、反应时间15 min、沉淀时间40 min时，COD去除率达81%。郭敏晓［13］等将聚合硫酸铁(PFS)和聚丙烯酰胺(PAM)混凝剂进行复配处理印染废水，在一定的实验条件下，混凝处理后出水中COD达到500 mg/L以下，处理效果较好，成本较低。

2．1．3 膜分离法

膜分离技术具有能耗低、自动化程度高、无二次污染、能回收可再利用物质等优点。它是利用天然或人工合成薄膜，以压力差、浓度差、电位差和温度差分离、分级、提纯和富集废水中的污染物。目前主要有反渗透、超滤和纳滤。

张鑫等［14］对反渗透膜技术处理达到排放的印染废水进行了研究，结果表明处理后的出水可作为印染生产回用水。邹高辉［15］以聚砜(PSF)为超滤膜材料，在一定条件下，印染废水中COD、浊度、色度的去除率分别达62%、94%、84%以上，取得较好的处理效果。Ismail Koyuncu［16］用DS5-DK型纳滤膜处理含活性黑5、活性橙16、活性蓝19和NaCl等物质的印染废水，结果表明该膜对废水中的物质有较强的截留率，印染废水通过该膜后的透过液无色，当NaCl浓度一定时，截留率与染料浓度成反比。郭豪［17］等用自制的纳滤中空纤维复合膜处理印染废水，结果表明该膜对铬黑T、曙红、罗丹明-B和甲基橙四种染料有较好的筛分效应和荷电效应，表现出良好的截留作用。

2．2 化学法

2．2．1 氧化法

化学氧化法技术成熟，氧化剂多采用芬顿试剂(F-H2O2)、臭氧、含氯氧化剂等，其原理是利用氧化剂破坏有机物结构，将大分子有机物断键或氧化分解成小分子的有机物或无机物，从而达到去除污染物的目的。

曹向禹［18］用二氧化氯作为催化剂处理COD浓度为3 000 mg/L、色度为550倍的印染废水，当pH值为6．5、ClO2投加量100 mg/L、催化剂用量为1 L、常温反应45 min时，COD和色度的去除率分别高达96%和93%，处理后废水COD浓度小于120 mg/L，色度小于40倍。冯丽娜等［19］研究了TiO2/活性炭光催化剂印染废水进行深度处理，在一定的实验条件下，出水COD为50 mg/L，色度为2倍，取得了较好的处理效果。卜龙利［20］等用微波辅助催化氧化连续处理印染废水，在最佳的实验条件下，COD、色度去除率可高达98%、99%。有学者对Fe粉/H2O2对染料脱色效果进行了研究，在铁粉质量浓度为1 g/L、pH 值为 2．0 ～3．0、H2O2浓度为 1 mmol/L实验条件下，脱色率极好［21］。

2．2．2 电化学法

电化学法是利用电解过程中发生的氧化还原反应作用把水中的污染物去除或把有毒物转化为无毒或低毒物［22］。

王宝宗［23］等采用内电解法深度处理印染废水，结果表明:在pH值为4，反应时间16 min左右、出水投加Ca(OH)2约2 g/L混凝沉淀的实验条件下，COD、色度去除率分别为50% ～80%、87．5%。高立新［24］等采用Fe-PbO2/不锈钢电极-活性炭为三维电极进行印染废水可生化性进行实验研究，研究结果表明在一定的实验条件下，该方法能显著提高印染废水的可生化性，BOD5/COD比值从0．126提高到 1．71。

2．3 生物法

生物法对调节废水pH值、去除废水中污染物表现出较强的作用，且具有低运行成本、低污泥产量、无二次污染等优点。其原理是利用微生物通过氧化、还原、水解、化合等反应将废水中有机物降解成简单无机物或转化为各种营养物及原生质。目前常用的生物处理法有厌氧法、好氧法、厌氧-好氧组合法。

2．3．1 厌氧法

厌氧生物法应用范围较广，可处理高、中、低浓度的印染废水，对某些在好氧条件下不能降解的染料(如三苯甲烷基、蒽醌、偶氮染料等)却表现出较好的降解作用，但色度去除率较低。该技术因能耗低、污泥产生量少、可回收沼气和降解某些只有在厌氧条件下才能降解的有机物而在印染废水处理中有广泛的应用［25］。

Georgiou G等［26］研究表明，两相厌氧固定床反应器能在短时间内去除印染废水的色度并提高废水的可生化性能。在废水中添加适当碳源及硫化物有助于色度的去除［27-28］。D．Mendez-Paz 等［29］对UASB反应器处理含酸性橙(AO7)染料的印染废水的可行性进行了研究，研究结果表明外加碳源及在降解过程中的中间产物有助于染料的降解，在一定的试验条件下，UASB对染料的去除率达92%，这说明用UASB技术处理含AO7的高浓度染料废水得到了较好的处理效果。Robert Mass等［30］考察了半连续厌氧反应器处理含偶氮染料活性红2的印染废水的处理效果。结果表明，厌氧微生物的吸附对色度的去除起主要作用，COD、色度去除率达到80%、76%以上。

2．3．2 好氧法

目前好氧生物法主要有活性污泥法和生物膜法。好氧生物法主要是利用水中大量微生物絮体的吸附和分解能力去除废水中的污染物。具有应用范围广、调节pH值、运转效率高等优点。由于印染废水中含有各种新型添加剂、浆料等，废水可生化性较差，采用单一的好氧生物法处理印染废水很难做到达标排放。因此以好氧生物法为主、其它方法为辅的联合处理工艺是目前应用最为广泛的处理技术，且均能表现出较为优异的处理效果。如电子束辐射- 活性污泥法［31］，真菌 - 活性污泥系统［32］。

2．3．3 联合工艺处理印染废水

联合工艺主要为厌氧-好氧工艺，该工艺是先利用厌氧中兼性微生物破坏有机物结构，将大分子有机物断键或氧化分解成小分子有机物或无机物，提高废水的可生化性，小分子有机物或无机物再通过好氧处理予以彻底降解。由于厌氧-好氧工艺兼具厌氧、好氧生物处理技术各自的优点，目前已成为国内外研究和应用的热点［33］。

有研究表明厌氧-好氧-混凝工艺处理难降解印染废水，印染废水中的有机物可得到有效降解［34］，该工艺对COD、色度的去除率较高，总去除率平均值分别达93．2%、93．9%。有学者对好氧、厌氧-SBR系统处理含偶氮染料橙Ⅱ染料废水的处理效果进行研究［35］。结果表明:单一的厌氧-SBR系统或好氧-SBR很难同时去除色度和COD，而好氧、厌氧-SBR系统对COD、色度的去除效果较好。Nuttapun Supaka等［36］对厌氧-好氧工艺对偶氮染料废水厌氧、好氧各段的主要功能进行了研究，结果表明厌氧段主要去除色度，而后续好氧段主要是对COD的去除。

2．4 微生物高效强化技术

为克服活性污泥法去除COD不完全、脱色效果不理想、污泥膨胀等缺点，提高难生化降解废水的处理效率，目前国内外研究者对微生物高效强化技术进行了研究。主要包括生物强化技术、固定化微生物技术和微生物活性增加技术等。

2．4．1 生物强化技术

生物强化技术是在生物处理系统中加入优势菌种或人工培育的高效菌种，利用菌种对染料废水中特定污染物的降解能力去除一种或一类特定有害物质的技术［37］。Cenek Novotny 等［38］考察了白耙齿菌对三苯甲烷、偶氮、蒽醌、酞菁、噻嗪染料的去除效率，在两周静态液体培养条件下，该菌对上述染料的去除率可达60% ～100%。Meehan C等［39］对筛选出的偶氮还原类芽胞杆菌处理印染废水进行了研究，在一天时间内，色度去除率达98%。

2．4．2 微生物固定化技术

微生物固定化技术是指利用固定在载体上的微生物处理印染废水的人工强化微生物技术。该技术对水质和pH适应能力较强，具有处理负荷高、污泥产量少、抗毒性强、无污泥膨胀等优点。

Sharma D K 等［40］对接种了高效菌(杆菌、降解菌、产气单孢菌)的固定化升流式反应器对三苯甲烷染料酸性蓝15的脱色效果进行研究，研究发现该反应器的脱色率达到94%。

2．4．3 微生物活性增加技术

微生物活性增加技术是指向生化反应器中添加微生物生长所需的营养、微量元素等以增加微生物活性的技术。有学者利用γ-MnO2作为催化剂处理含耐酸大红4BS的印染废水，结果表明该催化剂对有助于色度的去除，脱色率可达90%以上［41］。Zhang等［42］考察了MnCl2对印染废水的脱色能力，结果表明在MnCl2浓度为2～20 mg/L的试验条件下，MnCl2对染料废水的脱色效果有较强的促进作用。

3 结论

纺织染整工业是轻化工业支柱产业之一。印染废水由于色度高、水质变化大、生化性差等特点。是当前工业废水处理的难点和焦点之一。传统的印染污水净化技术各有优缺，单一的物理、化学、生物法处理印染废水难以达到相关排放标准要求，多种处理技术联合应用及高效微生物强化技术的研究将是今后印染废水净化处理技术的重要方向。

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