我国印染废水深度处理技术研究现状及发展趋势

李亚楠　南国英　代学民

(河北建筑工程学院，河北 张家口 075000)



我国印染废水深度处理技术研究现状及发展趋势

李亚楠南国英代学民*

(河北建筑工程学院，河北 张家口 075000)

本文阐述了我国近年来印染废水深度处理技术的研究现状，针对印染废水深度处理的物理技术、高级氧化技术和高级生物技术三个主要处理技术的工艺原理、优缺点以及发展方向进行了论述，提出了我国印染废水深度处理技术研究的发展趋势.

印染废水；深度处理；研究现状；发展趋势

0　引　言

我国是一个干旱缺水严重的国家，淡水资源仅占世界水资源的6%，人均水资源占有量仅为世界平均水平的25%.随着国家经济的发展，新型工业化城镇化步伐的增强，可用水的需求量不断增加，水资源短缺和经济发展的矛盾会越来越突出.因此，废水的深度处理以及回用有利于解决当前的紧张形势.

印染废水主要包括：前处理废水(前处理包括：退浆、煮炼、漂白和丝光)、染色废水、印花废水和整理废水.据统计我国印染废水的水量是国外的3～4倍，污染物含量为2～3倍[1].印染废水通过深度处理可以应用于工业或城市市政回用.目前，我国印染废水的深度处理技术主要分为物理技术、高级氧化技术和高级生物技术三个方面.

1　印染废水深度处理技术研究现状

1.1物理技术

物理技术主要是通过物理方法对印染废水进行深度处理.目前我国的物理技术主要有吸附、膜分离、混凝、砂滤等方法.应用中主要是以吸附、膜分离和混凝三种方法为主.

1.1.1吸附法

吸附法就是利用多孔性的固体吸附剂将水样中的一种或多种组分吸附于表面从而达到分离的目的.印染废水深度处理的吸附剂有活性炭、沸石、硅藻土、煤渣等，其中活性炭吸附的应用十分广泛.活性炭是用含炭为主的物质作为原料，经高温炭化和活化制成的黑色疏水性吸附剂，它的吸附性能是由比表面积、表面基团类型以及晶格间隙孔的孔径、分布等有关.因此，在印染废水深度处理技术中，活性炭的选型十分重要.李欣珏等[2]研究发现，经活性炭吸附后的出水，其色度、浊度、悬浮物含量都可以降至较低的水平，但除盐效果不好，而且活性炭在吸附过程中存在易于饱和、不易再生、造价高和易引发二次污染等不足.许榕等[3]研究发现，用活性炭作为深度处理的预处理，可以使反渗透膜的使用年限提高2～3倍，且出水水质可以达到回用的标准.所以根据印染废水生化出水的水质情况选择合适的活性炭、将活性炭吸附法与其他方法组合在一起，降低造价，提高出水水质、或者研究并开发出可容易再生、无污染、低能耗、吸附性能强的吸附剂是未来的研究方向.

1.1.2膜分离

膜分离技术是指在分子水平上，由于分子的粒径不同，在一定的传至推动力下通过半透膜时，实现选择性分离的技术.

印染废水深度处理的膜分离技术有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)等.其中，一般将MF、UF作为NF、RO的预处理单元，这样可以避免在膜过滤过程中，水中的微粒、胶体粒子和溶质大分子在纳滤膜或反渗透膜的表面或膜孔内吸附、沉积造成膜堵塞，增加膜的使用年限.

阮慧敏等[4]利用集成膜分离技术对浙江某印染企业的印染废水进行深度处理，集成膜分离技术是由预处理系统(UF)、RO和清洗系统三部分组成.实验证明UF和RO的膜集成技术出水：pH为6～8、电导率小于30 μS/cm、COD小于10 mg/L、色度为1～2倍、浊度为0.该装置的出水水质完全符合回用水的要求.

膜分离技术具有出水稳定、选择性好、适应性强、能耗低等优点，但在使用过程中由于膜的技术流程问题，易产生塑性形变、污染等问题，因此必须定期检查和清洗，这样就导致后期运营成本的提高.陈士明等[5]研究发现，微絮凝直接过滤预处理可以有效改善超滤膜的污染情况，使印染废水处理后的出水水质达到回用的标准.所以改变膜处理的运行工艺，提高膜的使用寿命、与其他技术相结合将膜技术作为深度处理的末端装置，降低造价，提高出水水质或者研发出低成本、抗污染、寿命长的膜材料是今后发展的主要研究方向.

1.1.3混凝

混凝技术就是通过某种方法(如投加化学药剂)使水中胶体粒子和微小悬浮物聚集成大的颗粒物或者沉淀而被去除的方法，主要应用于印染废水的预处理、深度处理以及印染废水回用工艺的预处理.

混凝机理主要有四个方面压缩双电层作用、吸附—电中和、吸附架桥作用和网捕—卷扫作用.影响印染废水混凝效果的主要因素有水温、pH值和染料品种，水温和pH值可以通过人工的方式达到适当的范围，因此染料品种成为印染废水深度处理混凝效果的主要影响因素，也是选择混凝剂和絮凝剂的主要依据.根据印染废水不同的水质情况选择相应的混凝剂，提高混凝效率、降低污泥排放量是混凝技术发展的目标，因此研发最优的混凝剂是今后的研究方向.

1.2高级氧化技术

高级氧化技术就是利用物理手段、催化氧化技术或者各种手段的联合使用，产生高活性、低选择性的自由基，自由基的强氧化性可以直接将水中污染物氧化成二氧化碳、水和无害物，从而达到氧化降解污染物的目的.目前，印染废水深度处理的高级氧化技术主要是光催化氧化法和臭氧氧化法.

1.2.1光催化氧化法

光催化氧化法是TiO2、ZnO、Fe2O3、Cu2O等n型半导体催化剂在UV的照射下，吸收光能，产生空穴，空穴和表面上的OH-、H2O发生氧化反应生成具有强氧化性且低选择性的羟基自由基(·OH)，·OH可以打破染料分子变为无色的有机分子，再进一步氧化为H2O、CO2和其他无机物质.

光催化反应的主要影响因素有催化剂本身的浓度和结构特性、溶液pH值和电子转移三个方面.冯丽娜等[6]在深度处理低浓度印染废水时研究发现，TiO2/活性炭吸附体系的处理效果远远高于单独使用TiO2或活性炭处理效果.

目前光催化氧化法的研究主要集中在TiO2为代表的非均相催化领域，程强等.[7]研究发现以稀土离子铈离子为催化剂的均相催化反应也可以有效降解有机污染物，而且成本低、操作方便.因此，拓宽催化剂的研究领域、将光催化氧化法与其他方法相结合，提高催化活性，解决催化剂的回收和二次污染等问题是今后的研究方向.

1.2.2臭氧氧化法

臭氧氧化法的机理比较复杂，从目前的研究来看主要有两个，一是臭氧直接氧化，效率低且具有选择性；二是自由基间接氧化，分为臭氧自身分解产生·OH和·OH将有机污染物分解转化为小分子有机物或进一步将矿化小分子有机物两个阶段.

单纯的使用臭氧氧化技术存在成本高、臭氧在水中的溶解度低等不足，为此，目前常用的是把臭氧工艺与催化技术相结合，既能提高效率又能充分利用臭氧的强氧化性.陆洪宇等[8]研究发现，在NiO/γ—Al2O3的催化作用下，色度的去除率提高了1.5倍，同时崔迪等[9]也研究发现，与单纯的臭氧氧化法相比臭氧光催化氧化法加快了臭氧氧化进程、提高了COD的去除率、改善了废水的可生化性.因此，根据印染废水的水质情况投加合适的填料提高臭氧的溶解度、探索最优催化剂加快臭氧与污染物的反应速率是今后发展的研究方向.

1.3高级生物技术

高级生物技术就是利用微生物的氧化分解作用，将有机污染物最终转化为简单的无机物或各种营养物质及原生质.

1.3.1生物活性炭技术

生物活性炭(BAC)技术是以活性炭为载体，通过人工固定或富集的方式固定微生物，使其在活性炭表面形成生物膜，利用活性炭多孔和比表面积大的特性，吸附印染废水中的污染物质，再利用表面附着的微生物氧化分解作用，从而去除印染废水中污染物质，达到净化印染废水的功能.

孙根行等[10]研究发现，印染废水经过BAC处理后出水可用于厂区冲洗地面、绿化、冲厕和冲洗车辆等.苌道松等[11]研究表明活性污泥—活性炭反应器对印染废水的处理效果优于真菌—活性炭反应器和纯活性炭反应器.由此可见，生物活性炭技术的原理还应进一步研究，筛选优良菌种，弄清生物间的作用和机制，进一步提高出水水质.

1.3.2曝气生物滤池

曝气生物滤池(BAF)是利用反应器内滤料上所附生物膜中微生物对印染废水中的污染物质进行处理，同时利用滤料粒径较小和生物膜的生物絮凝特点对废水中悬浮物进行截留净化，BAF沿水流方向在生物膜表面形成的有机污染物—细菌—原生动物食物链分级捕食，完成对印染废水的深度处理.它具有占地面积小、造价低、处理速度快且出水水质高、能耗低等优点，在印染废水的深度处理中广泛使用.

陆洪宇等[12]研究发现BAF在气水比3∶1的条件下可实现对混合印染废水的高效深度处理，其出水水质完全符合《污水综合排放标准》一级标准.同时龚鸣[13]研究发现间歇曝气方式对印染废水的深度处理效果远远优于连续曝气方式，因为间歇曝气模式下，反应器中轮流出现好氧—缺氧—厌氧的环境，有利于微生物分解有机污染物.因此，降低水头损失与进水水质要求、优化滤料、探索最佳反应条件是今后的研究方向.

1.3.3膜生物反应器

膜生物反应器(MBR)是将膜分离技术与生物处理技术结合起来对印染废水进行深度处理的技术.该技术提高了固液分离效率和生化反应速率.膜生物反应器运行稳定，耐冲击负荷强，但膜污染问题是该技术的发展瓶颈.目前，除了传统的膜生物反应器外，还有海藻式膜生物反应器、填料式膜生物反应器等，主要是针对传统膜生物反应器膜污染问题研发的，因此，降低膜污染、优化膜生物反应器是今后的研究方向.

2　印染废水深度处理技术发展趋势

目前，我国印染废水经过各种深度处理后，出水可满足排放或回用标准的要求，但往往废水的处理成本较高，设备使用寿命短或造成二次污染等问题.因此，今后我国印染废水深度处理技术的发展趋势如下：

(1)加强对各个处理技术的优化.目前，每个技术还处在试验和研究阶段，深度研究各个技术的运行机理，探索实际运行中的最佳技术参数，研发安全、无污染、可再生的技术材料.

(2)各工艺在排放生产废水之前进行预处理.印染加工过程中不同工序排出的废水水质、水量都不同，例如染色废水，染色废水的色度较大，可以在各个工序废水混合之前通过物理法降低色度，减轻后续处理的负担.根据废水特点对不同工序的排水进行整合，制定最优的废水处理工艺.

(3)分质回收利用技术.各个企业应根据企业自身工序情况，综合考虑水质和水量要求，如何对深度处理后的印染废水进行分质回用.

(4)将物理技术、高级氧化技术和高级生物技术形成组合工艺并且优化.组合工艺的目的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.

[1]陈红,李响,薛罡,高品,刘振鸿,刘亚男.当前印染废水治理中的关键问题[J].工业水处理,2015,10:16～19

[2]李欣珏.活性炭吸附对印染废水生化出水中各类有机物去除特性研究[D].上海：华东理工大学,2012

[3]许榕,刘鲁建.活性炭深度处理印染废水及再生技术[A].威世邦全国印染行业节能环保年会会议论文集[C]：2014

[4]阮慧敏,沈江南,阮水晶,陈志善.集成膜分离技术处理印染废水工程实例及技术探讨[J].水处理技术,2011,37(8):127～129

[5]陈士明,刘玲.微絮凝直接过滤—超滤深度处理印染废水试验研究[J].水处理技术,20011,37(04):76～79

[6]冯丽娜,刘勇健.TiO2/活性炭光催化技术应用于印染水深度处理的研究[J].应用化工,2009,38(03):392～394

[7]程强.光催化氧化还原降解染料废水的研究[D].武汉：武汉纺织大学,2015

[8]陆洪宇,马文成,张梁,陈志强.臭氧催化氧化工艺深度处理印染废水[J].环境工程学报,2013,08(07):2873～2876

[9]崔迪,庞长泷,孔祥震,等.臭氧光催化氧化对印染废水的深度处理研究[J].中国给水排水,2013,29(23):114～116

[10]孙根行,李敏,郭椙梓,张琳.印染废水生物活性炭深度处理研究[J].水处理技术,2011,37(02):106～109

[11]苌道松.生物活性炭技术对印染废水的深度处理研究[D].河南：河南师范大学,2012

[12]陆洪宇,马文成,张梁,陈志强.曝气生物滤池深度处理混合印染废水[J].环境工程学报,2013,07(07):2409～2413L[13]龚鸣.间歇式曝气生物滤池深度处理混合印染废水研究[J].水处理技术,2015,41(06):83～86

Research Status and Development Trends of Technologies for Dyeing Wastewater Advanced Treatment in China

LI Ya-nan,NAN Guo-ying,DAI Xue-min

(Hebei University of Architecture,Zhangjiakou 075000,China)

The research progress in the advanced treatment of dyeing wastewater in recent years is first summarized in this paper.Then,the technological principle，advantages and disadvantages,and development directions are discussed,which are three main processing technologies of the advanced treatment of dyeing wastewater,namely,physical methods,advanced oxidation processes and advanced biotechnologies.At last,the development trends of dyeing wastewater treatment in China are put forward.

dyeing wastewater;advanced treatment;research status;development trends

2016-01-10

河北省科技厅科技计划项目(15273624)；河北建筑工程学院科研基金项目(Y-201318)

李亚楠(1993-)，女，硕士研究生，主要研究方向为水污染控制及水质安全;通讯作者：代学民(1972-)，男，硕士，副教授，主要研究方向为环境污染控制与资源化研究.

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