印染废水工程化处理技术应用最新进展

印染废水工程化处理技术应用最新进展

纺织印染是浙江省支柱性产业，也是废水排放量较多的工业部门之一，每年约排放印染废水9.6×108吨，这些废水具还原性高、pH值不稳定、可生化性差、单一手段难以处理等特点。近年来多篇论文文献围绕生物法、物化、生化工艺的单一或组合工艺进行了广泛的研究，多种组合工艺并实验室中取得了较好效果，但大多存在成本较高、处理时间过长、人力资源消耗过大等缺点，应用于工程实践的工艺技术报道较少。另一方面，浙江省“五水共治”对印染废水深度处理提出了更高的要求，如浙环发［2012］60号文件要求非棉印染企业的废水的重复利用率50%以上，所以在目前全国弥补生态短板的大背景下，印染行业坚持在保护环境的前提下实现经济效益是自身生存发展的唯一选择。本文就国内外报道的印染废水工程化应用技术进行综述，旨在推动工程化技术在实践中的应用。

工程化技术应用原理

因印染废水中pH值变化较大，通常需要首先调节pH值，然后进行物化处理（如超声波处理、氧化处理），以消除废水中某些对生化处理造成威胁的微生物，破坏还原性高分子有机物的分子结构，提高印染废水的BOD5/CODCr，使印染废水中绝大部分染料活性染料及助剂分子的的可生化性提高，接下来再进行生物法处理。10余年来，在可生化领域出现大量研究论文，主要有Fenton高级氧化、电离辐射、臭氧氧化、紫外光催化（UV-Cata）、电化学氧化及其传统工艺的联合处理技术研究上，但上述技术尚无应用于生产的报道。

生物法处理印染废水按照微生物对氧的需求可分好氧法、厌氧法及兼氧法。厌氧生物处理是在缺氧环境中，异养菌将污水中的不溶性的还原性物质和可溶性的耗氧性物质水解为有机酸，使不溶性还原性物质转化成可溶性分子，降低大分子还原性物质的分子量，大幅提高废水的可生化性。好氧生物处理是在好氧的条件下，微生物利用水中的有机污染物为基质进行的生物催化反应，最终耗氧性有机物在生物酶的作用下反应生成小分子无机物，达到无害化的要求。因此，厌氧生物处理过程比好氧过程复杂，发挥作用的微生物种类较多、生化反应性质和功能较多，能够将大分子有机物污染分子分解为小分子污染因子，提高可生化性，因此通常将厌氧过程作为好氧过程的前过程。

“物化+生化”组合工艺在印染废水工程实践中的应用

2000年以后，随着纺织印染市场对产品需求的变化，更多难易降解的活性染料及助剂分子得以应用，印染废水的处理难度加大，很多小试或中试工艺开始在放大应用于工程实践中，但仍以“厌氧+好氧”的生物法辅以化学法联合工艺为主，其中根据厌氧和好氧处理方式的差别、化学法在生物法处理前、中、后期的应用，形成了多种不同的工程化实践应用技术。张凤英等在杭州新开工厂内采用“混凝沉淀+气浮法+水解酸化+生物接触氧化”等处理印染染料和助剂混合废水达到了入网标准。梅荣武等在4500m3/d的规模上，利用“气浮+水解酸化+好氧生物处理+二沉池+气浮”的提标改造工艺处理含PVA（聚乙二醇）的印染废水，处理后的废水可排放指标。河北省高阳县污水处理厂在20万m3/d规模上，采用“混凝沉淀+水解酸化+好氧曝气+混凝沉淀+活性砂过滤器”，能够实现出水达标排放。广东佛山某大型纺织企业在1.5万m3/d规模上采用“混凝沉淀+厌氧生物池+好氧生物池”组合工艺处理印染废水，出水水质符合《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）要求。李盼等对无锡市某印染厂原污水处理工艺路线后添加“水解酸化+接触氧化+混凝沉淀”的工艺设备进行废水处理，出水水质符合纳管要求且处理成本较低。娄金生等采用“水解酸化+生物接触氧化+穿孔旋流斜管沉淀池+生物炭池”的技术工艺在5000m3/d规模基础上成功处理了棉布印染废水。谢维等在广东某工业园区利用“水解酸化+混凝沉淀+生物接触氧化+混凝沉淀”工艺在3.2万m3/d的规模上处理了2家工厂产生的高浓度废水，运行结果表明，废水处理系统对BOD5、CODCr、悬浮物、色度的去除率均超过92%，出水水质优于《广东省水污染物排放限值》（DB44/26-2001）要求，运行成本低且实现了部分回用。付永胜等采用“水解酸化-UASB（上流式厌氧污泥床反应器）-SBR（序批式活性污泥法）”组合工艺在绵阳和成都2家印染厂废水处理工程中实施，废水经酸化处理后，BOD5/CODCr从0.15～0.30提高到0.30～0.45，出水稳定达标排放。

随着印染废水工程化技术的进步和发展，较为经典印染废水处理工艺初步显现，该工艺为“去除杂质（格栅、过滤器等）+调节水质+混凝沉淀+气浮处理+水解酸化（或厌氧池、兼氧池处理、生物膜技术或其他等效方式）+好氧生化（接触氧化、流化床、生物膜技术或其他等效方法）+沉淀或气浮”。

新型技术（或新型组合技术）在印染废水中试规模的研究

随着实验室小试规模的研究进展，若干新型技术应用于中试规模的研究，但仍集中在经典的“物化+生化”组合工艺以及围绕生物法为主联合其他工艺的处理方法。项颂等采用“混凝沉淀-ABR（折流式水解反应器）水解酸化-A2/ O-曝气生物滤池”工艺对江苏某工业园内综合废水进行了中试规模（24m3/d）处理研究，ABR水解酸化后，废水的可生化性显著提高，整个工艺对BOD5、CODCr、总磷、总氮、色度去除率分别达到87%、93%、76%、94%、68%。孙建国等在陕西华润印染有限公司污水处理站，利用“水解酸化+复合膜生物反应器”进行了中试研究，结果表明，在优化条件下，CODCr可以由1500～2300mg/L降低至67.2mg/L、色度可以由800～1200倍降低至16倍，悬浮物可以由300～500mg/L降低至0mg/L，膜生物反应器能够保持长时间的稳定运行，且通过控制膜通量、压力等参数能够较好控制膜污染，延长膜的使用寿命。董倩倩等采用“混凝沉淀+BAF（曝气生物滤池）”处理的印染废水，出水CODCr平均值降低至37.8mg/L，总磷均值降低至0.398mg/ L，优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）标准要求。郭冀峰等采用“调节+混凝沉淀（FeSO4）+水解酸化+生物接触氧化+二级沉淀+曝气生物滤池法”对西安某纺织公司的棉布漂染废水进行了中试规模（120m3/ d）的试验，在优化条件下，BOD5、CODCr、悬浮物及色度的去除率均达到95%以上，为处理难降解废水提供了有效可行的处理思路及方法。余斌等针对浙江省某印染制革园区污水处理厂“水解酸化+CASS（周期循环活性污法）”二级生化出水，开展了处理规模36～120t/d的中试研究，在优化条件下臭氧-活性炭混合填料BAF处理方法的出水CODCr、色度能稳定达到《城镇污水厂污染物排放标准》一级B标准要求。尤隽等 在10000m3/d规模基础上采用“格栅去杂+UASB+厌氧+好氧+混凝反应”组合工艺处理印染废水，BOD5、CODCr、悬浮物及色度的去除率均达到93%以上，使出水水质达到了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级标准。

废水回用技术在印染废水深度处理中的应用

按照浙环发［2012］60号文件要求非棉印染企业的废水的重复利用率50%以上，这一规定促使省内印染行业中水回用项目大量上马。膜法因其稳定的脱色、脱盐能力成为印染行业重要的技术手段，而以“超滤+反渗透”为核心的双膜法工艺占据膜法处理测主导地位。朱乐辉等利用宁波某针织工贸有限公司利用“混凝沉淀+水解酸化+活性污泥+二沉池沉淀”的出水，采用“混凝沉淀+曝气生物滤+纳米材料符合膜系统”中试工艺进行深度处理，处理后的废水回用于生产。广东佛山某大型纺织企业在“混凝沉淀+厌氧生物池+好氧生物池”组合工艺处理印染废水后经“一体式曝气生物滤池+上流式曝气生物滤池”组合工艺深度处理（规模5000m3/d），出水为膜法中水回用系统提供稳定可靠的进水。郭海林等利用“絮凝沉淀+A/O+MBR+RO”使CODCr、SS降低到FZ/T01107-2011以下，实现了废水回用处理及回用，工程运行1年稳定运行结果表明，产水pH为6.5～8.5，CODCr＜50mg/L，色度＜15倍，电导率＜0.5ms/cm，达到了FZ/T01107-2011回用水质指标，中水回用率达到60%。李连生等采用“水解酸化+接触氧化+MBR+RO”废水处理及回用工艺处理印染厂废水，设计回用水量为1200m3/d，回用率为66.7%，回用水满足生产需求，外排水满足《纺织染整工业水污染物排放标准》中表2标准。李红莲等在1200t/d规模上采用“多介质过滤器+超滤（UF）+反渗透（RO）”工艺良好处理了工业废水，处理后的产品水作为生产水回用，出水的pH范围6.7～7.5、CODCr≤2mg/L，浊度≤2mg/L、硬度≤3mg/L、电导率≤50μg/ms，出水水质稳定并达到生产回用水的标准。余恒等采用“混凝沉淀+水解酸化+膜生物反应器（MBR）+反渗透（RO）”工艺相结合对印染废水进行处理和生产回用，废水回用率达到60%，回用水指标科满足车间生产的各个环节用水。

印染废水的工程化技术应用和发展趋势

（1）环保染料和助剂的研发和规模化应用。印染废水的处理难关键在于废水中含有各种难于生化降解的印染浆料和助剂，因此在印染过程中，研发成本低廉、效果良好的、污染指数低的环保型浆料成为印染废水处理中首要选择，配比科学的环保原料应用于工程实践必然大幅度降低水污染程度。

（2）生物法在在更广的范围的拓展应用。生物法工程化技术应用研究集中在高效降解菌、微生物酶、生物膜技术发展等三个方面。高效降解菌应用主要为产酶酶系广且专一性较好的产酶菌株的筛选和构新型工程菌的构建及应用；微生物酶则主要涉及复合生物酶的应用和应用成本的降低研究等方面；生物膜技术发展集中在生物填料改性、生物固定化、生物膜污染控制技术方面。

（3）生物法为主结合物化和生化法的组合工艺更加优化。将物理技术、高级氧化技术和生物技术形成组合工艺并优化，组合的工艺在于弥补单一技术的不足，充分发挥各组合单元的优势，降低成本，提高出水水质。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.21.041