混凝沉淀法处理印染废水方法研究

陈 娜

（长治学院，山西 长治 046011）

印染行业是整个纺织业的重要组成部分，印染过程因为大量纸浆、染料以及添加助剂等存在形成了重大的污染源，而印染废水也成为工业生产中污染最严重的废水源头。印染废水的成分比较复杂，处理过程也比较烦琐，大致有生物处理法、物理处理法以及化学处理法3种类型。混凝沉淀法因操作简单、处理稳定、效果显著等优势得到了广泛的应用。应用混凝沉淀法处理印染废水，对提升印染废水处理指标、提高处理效果有十分积极的作用。

1 印染废水处理概述

1.1 特点

随着经济的增长以及人们生活水平的提高，纺织行业也迎来了一个全新的发展契机，但繁荣的背后必定要付出一定的代价。印染是纺织过程中必不可少的环节，造成的污染也是在所难免的。

一般而言，印染废水由于工艺的不同，其含有的污染物构成和污染程度也有所不同，但整体来看，染料、助剂以及活性剂造成的污染尤为明显。另外，在印刷和雕刻的废水中也含有一定毒性的六价铬，一些含苯胺染料的使用也是废水中的毒性来源。印染废水的水质非常不稳定，因为加工的多样化会让水中的污染物浓度不断变化，除了基本的酸和碱之外，各种化学物质的融合会产生一种胶体状态，并形成大量难以生物降解的有机材料。

1.2 处理难点

不同纤维织物在印染加工过程中会使用不同的工艺，所以印染废水的构成成分非常复杂。不同浓度的印染废水处理方式略有不同，浓度越高，处理越复杂。

在印染过程中，为了使染色溶液和相应的印花色浆能更均匀、更高效地染到织物上，会打造不同的pH环境来辅助染色。这时，可以在印染废水中添加不同的酸碱溶液来调和pH，而很多印染过程都会加入碱，所以，印染废水的pH通常较高。大多数印染废水的色度都高达100 500倍，由于废水水质的不同，处理过程需要不同的化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD），且可生化性（BOD5/COD）较差[1]。

为了保证印染质量和印染寿命，高温作业是印染工序中的常态，所以印染废水在排放过程中，水温通常较高。高温废水本身在生化处理时就具有一定的难度，再加上各种高浓度污染物和多种毒害物质的混合以及不同印染加工过程中不同的温度要求，处理过程更是难上加难。

1.3 处理方式

1.3.1 生物处理法

生物处理法是利用微生物的新陈代谢来氧化分解污水中的有机污染物或者有毒物质，进而帮助其转变成稳定的状态，具有投资成本低、处理效果好等优点。

1.3.2 物理处理法

单纯的物理处理并不能净化废水，所以在处理过程中会采用物理和化学组合的方法处理废水。通过物理方法的分离以及过滤进行废水调节去除泥沙、悬浮固体以及油脂，再经过一系列的自然沉降去除悬浮物，通过化学干预才能达到排放标准。

1.3.3 化学处理法

化学处理法的处理原理在于化学试剂的加入，主要是通过相关的化学反应来降低污水中污染物的含量。化学处理法的处理效果更加高效明显，不仅能迅速、有效地去除多种污染物，处理过程也更容易实现自动检测控制，在资源回收利用方面也有显著的效果。

2 混凝沉淀法处理印染废水研究

2.1 混凝沉淀法特点

混凝沉淀法是处理印染废水的最基本方法之一，通过添加化学物质促使悬浮固体改变物理状态。印染废水中的染料以及助剂的含量较多，在废水中以胶体状态存在，所以通过三氯化铁、硫酸钡等混凝助剂的加入，可加速废水中的悬浮物及其胶体等絮凝物料聚集成团。印染废水中的胶状和细微悬浮物比较轻，而且具有同性电荷，同时，在水分子之间弥散的热运动与碰撞作用力下，会形成无规则的布朗运动，并受到静电斥力函数的影响。

混凝剂的实质是一种电解质，投入废水后，会和废水中的胶体等物质进行中和，进而产生絮凝，这样一来，成团的凝聚物在通过沉降装置完成与固液混合物分离后，会在沉降作用下，沉入设备底部形成泥浆。经过处理后，分离出来的废水不仅去除了残留的染料物质，还降低了色度。此外，在整个混凝沉淀过程中，混凝剂在溶解和去除印染废水中的镉、砷等毒性物质方面具有显著的效果。

2.2 影响混凝沉淀效果的主要因素

2.2.1 水温

水温对混凝沉淀效果的影响主要表现在两个方面：一方面是因为无机盐在发生水解时会吸收一定的热量，所以在水温过低的情况下，会降低水解反应效率，影响沉淀效果。另一方面，随着水温的升高，胶体的黏度会有所降低，此时的布朗运动表现得更为活跃，碰撞机会增多，混凝效果也会进一步增强；反之，在水温过低的情况下，胶体的黏度会提高，布朗运动会逐渐减弱，此时各类物质分子也不会产生明显的碰撞，所以很难形成絮凝沉淀。要想提升低温下的絮凝沉淀效果，可以通过添加高分子助凝剂在水中引起负电荷胶体的桥联作用，提高絮凝体的密度和强度，所以在冬天低温的情况下进行混凝沉淀处理，需要的混凝剂含量比夏天多。一般而言，混凝沉淀的最佳环境温度应该保持在20～29 ℃，尽管在高温环境下，絮凝剂的水解反应速度会加快，但是形成的絮凝体的水合作用会增强，松散程度会提高，不利于沉降。

2.2.2 pH

pH对混凝沉淀的影响主要体现在对混凝剂的影响上，因为混凝剂本身具备一定的酸碱属性，因此，水体pH会对其进一步的反应造成影响，这也是处理印染废水过程中选择混凝剂的原因之一。不过，高分子混凝剂具备较强的适应性，所以受pH影响较小。

另外，在废水水解的过程中会产生H＋离子，大量H＋离子的存在会导致pH降低。随着pH的降低，混凝剂的反应会超出最佳范围，水解反应也会受到影响。因此，在处理印染废水的过程中，需要加入一定量的碱促成中和反应，加强絮凝效果，化学反应如下：

2.2.3 废水成分

印染废水中含有大量的杂质以及悬浮物，这些物质构成复杂，影响整个废水的浓度，同时浑浊度较高，在进行混凝沉淀的过程中会影响处理效果。例如水中存在的细小颗粒黏土，因为黏性较大，会降低混凝效果；而水中存在的有机物会吸附在胶体表面，这些有机物的吸附会导致胶体颗粒失去稳定性，难以形成有效的絮凝沉淀[2]。

2.3 混凝沉淀法处理印染废水的工艺探索

2.3.1 Fenton氧化-混凝法

Fenton氧化-混凝法又称高级氧化技术或者深度氧化技术，主要原理就是利用Fenton试剂处理印染废水，优点在于能够轻松处理难降解的有机污染物。Fenton试剂在pH为3～4时，处理效果最佳，主要的反应过程：H2O2在Fe2+的催化作用下分解产生氧化性极强的羟基自由基—OH。这种羟基自由基能够彻底破坏活性染料的分子结构，并达到2.8 V氧化电位，在该种氧化电位的作用下，会通过电子转移等途径实现有机物的氧化分解。

同时，Fe2+在氧化为Fe3+的过程中，也会产生混凝沉淀，实现有机物的去除，所以Fenton试剂在印染废水的处理过程中会有氧化、混凝两种作用，在处理成分复杂的印染废水时，可以达到80%～90%的COD以及色度的去除率。Fenton氧化-混凝法堪称光化学和电化学的处理路线的融合，作为印染废水的“杀手锏”，不仅操作简单、反应迅速，絮凝效果也较好。

2.3.2 废水脱色的混凝组合处理

在印染过程中，残余染料以及助剂是废水的主要构成，所以废水中会有特殊的颜色，只有经过脱色处理才能达到基本的排放处理要求。不过为了达到良好的处理效果，脱色过程需要采用组合的方式进行优化，这样在脱色的同时也能实现高浓度COD、悬浮固体（SS）以及生物需氧量（BOD）的有效去除。针对印染废水的复杂成分，脱色组合处理过程以循环活性污泥工艺（CASS）为主，在吸附剂、氧化剂以及混凝剂的共同作用下，同步实施吸附、混凝以及氧化处理。整个过程是生化和物化生物的结合，处理效果较为明显。

3 结语

经过研究对比发现，印染废水结构复杂，处理也比较复杂。混凝沉淀法是一个很好的选择，不仅处理效果好，成本较低，操作起来也极为简便。但在处理过程中，混凝剂的选择以及pH的调和是处理的关键，应根据实际情况制定实施计划，可以先通过实验进行探究，之后再进行大范围的使用。