混凝技术在印染废水处理中的应用及研究进展

羊小玉，周 律

（清华大学 环境学院，北京 100084）

特约述评

混凝技术在印染废水处理中的应用及研究进展

羊小玉，周 律

（清华大学 环境学院，北京 100084）

概括了混凝技术在印染废水的预处理和深度处理以及印染废水回用工艺的预处理等领域的应用情况。介绍了目前用于印染废水处理的无机混凝剂、有机絮凝剂及复合混凝剂等的应用发展现状。复合混凝剂因各组分之间的协同作用提高了混凝性能，减少了投药量，进而降低了混凝污泥的产量。应对有机组分进行阳离子化，以减少无机组分的用量，并通过接枝反应等制备出具有多支链、含较多具有吸附功能的官能团结构的有机高分子，以提高混凝效果。应进一步针对实际印染废水，考察其他污染物以及实际操作条件对混凝效果的影响，以优化改良复合混凝剂。

印染废水；混凝技术；无机混凝剂；有机絮凝剂；复合混凝剂

印染废水具有污染物组成复杂且浓度高、色度深、可生化性差、水质波动大等特点，是较难处理的工业废水之一［1-2］。混凝技术因具有操作简便、投资小、占地省、处理量大、脱色率高等优点，是常用的印染废水处理工艺［3-6］，可有效降低废水的COD、色度、SS等，尤其适合处理难生物降解的印染废水。

本文综述了近年来混凝技术在印染废水处理中的应用情况和混凝剂的研究发展现状。

1 混凝技术的应用情况

混凝技术主要用于印染废水的预处理和深度处理以及印染废水回用工艺的预处理。

由于印染废水的污染物浓度高，且水质、水量波动大，直接进行生化处理易引起微生物中毒［7-8］。采用混凝技术对废水进行预处理可降低运行负荷，改善生化进水水质，保证生化处理稳定运行［9-11］。当废水中含有较多的聚乙烯醇（PVA）时，在水解酸化前设置混凝工段，还可去除部分PVA，缩短水解时间。工程中印染废水经生化处理后常难以达到排放标准，多采用混凝技术进行深度处理［12］。刘晓剑等［13］采用水解酸化—好氧工艺处理某纺织染整企业废水后，用聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）进行混凝处理，出水可达标排放。赵靓等［12］选用4种混凝剂深度处理某纺织公司污水处理厂生化二沉池出水，处理后出水均可达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》［14］Ⅰ级排放标准。黄壮群［15］采用微生物分解—化学混凝沉淀法处理广州市某印染厂废水，出水可达标排放。混凝技术还可作为废水再生回用技术的预处理方法［5，16-18］，以确保再生工艺的进水负荷适宜，减轻污染物对后续设备的污染。毛艳梅等［18］采用混凝—动态膜工艺对印染废水二级出水进行处理，效果良好。Lee等［16］研究发现，混凝预处理可有效改善超滤膜的污染状况，并通过优化混凝剂加入量使膜污染达到最小化。

2 混凝剂的研究发展现状

混凝剂主要包括无机混凝剂和有机絮凝剂两大类，而近年来，结合了各混凝剂优势的复合混凝剂成为人们的研究热点。

2.1 无机混凝剂

无机混凝剂主要是铝盐和铁盐，包括无机低分子混凝剂（如FeCl3，FeSO4，AlCl3，Al2（SO4）3等）和无机高分子混凝剂（如PAC、聚合氯化铁（PFC）、聚合硫酸铁（PFS）等）。无机高分子混凝剂因其带电荷高、适用pH范围广、混凝处理效果好等优点而在印染废水处理中广泛使用。目前国内印染废水处理工业园区主要采用PAC［19］。FeSO4因其脱色效果显著且价格便宜在实际工程中也应用较多。

Khayet等［5］用Al2（SO4）3处理酸性黑染料废水，Al2（SO4）3用量为820 mg/L时，染料去除率可达98%左右。Yadav等［20］用铁盐和镁盐处理模拟印染废水，当FeSO4、FeCl3和MgCl2用量分别为3，3，6 g/L时，脱色率分别达96%，75%，53%。Tan等［21］用MgCl2处理工业印染废水，用量为4 g/L时，脱色率高于90%。冯勇等［22］用亚铁羟基络合物还原脱色5种不同类型的水溶性偶氮染料，发现对于不同的染料，达到相同的脱色率所需的混凝剂用量差异较大，对于中性枣红染料，当混凝剂加入量（以Fe计）为313 mg/L时，脱色率可达90%。

印染废水中染料的种类众多，对于不溶或溶解性低的染料（如分散染料、还原染料等），在水中多呈悬浮或胶体态，使用常规混凝剂如聚铝盐、聚铁盐等，可达到较好的去除效果。对于可溶性染料（如活性染料、酸性染料、直接染料等）带负电、且相对分子质量低，形成的混凝剂-染料微絮体较小，絮体沉降慢，往往需要通过增大投药量来提高混凝效果，从而增大了污泥量，增加了处理成本。

2.2 有机絮凝剂

有机絮凝剂具有较高的相对分子质量，常作为助凝剂起吸附架桥作用。目前最常用的有机絮凝剂是PAM，其产量约占我国合成高分子絮凝剂总量的85%［23］。根据使用需求，还开发了阳离子型、阴离子型以及两性型PAM等衍生物。

Zhao等［24］利用浒苔多糖制备了新型絮凝剂，与PAC合用处理活性蓝染料废水，可明显提高脱色率。Patel等［25］分别用辣木种子粉、玉米种子粉、壳聚糖作为絮凝剂处理刚果红染料废水，脱色率分别达到98.0%、89.4%和94.5%。Ramavandi等［26］用PFC诱发萃取车前草制备天然絮凝剂，处理印染废水，COD去除率可达89%。

有机絮凝剂通常不带电或带很少的电荷，单独处理印染废水时电中和作用微弱，因而多与无机混凝剂联用，或者对有机絮凝剂进行阳离子化改性，以提高混凝过程的电中和效果。

2.3 复合混凝剂

复合混凝剂是将两种或两种以上的混凝剂或絮凝剂复配而成，弥补了单一混凝剂或絮凝剂的不足，并简化了混凝投药工艺。复合混凝剂包括无机-无机、无机-有机、有机-有机等类型［27］。其中研究最多的是无机-有机复合混凝剂，该类混凝剂结合了无机金属盐的电中和作用及有机高分子化合物的吸附架桥作用，可显著提高对印染废水的混凝效果［28-34］。

在无机-有机复合混凝剂中，无机组分多为PAC、PFS、PFC或镁盐，有机组分多为聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）和PAM。Gao等［28］将PFC和PDMDAAC进行复配，在废水pH 为7.5～10.5的范围内对分散蓝和活性蓝染料废水的脱色率分别高于96%和98%，效果优于PFC和PDMDAAC分别投加的情况。Gao等［29］还发现PFC-PDMDAAC复合混凝剂处理溶解性染料时是PDMDAAC先与其反应形成微复合物以降低染料溶解性，然后通过Fe（Ⅲ）水解物种聚集成大颗粒絮体而去除。Lee等［30］将镁盐（MgCl2和Mg（OH）2）与PAM复配，发现MgCl2是嵌入在PAM分子链上，而Mg（OH）2仅是吸附在PAM链表面。

此外，复合混凝剂中的有机组分也包括将不同单体进行聚合反应而制得的共聚物，以及天然有机高分子。Yeap等［11］将丙烯酰胺和异丙醇氯化物单体共聚制得聚丙烯酰胺-异丙醇氯化物（PAMIPCl），该聚合物与PAC混合制备出PAC-PAMIPCl复合混凝剂，当废水pH为7.5、混凝剂加入量为50 mg/L时对活性红染料废水的COD去除率达92%，脱色率为95%；当废水pH为3.0、混凝剂加入量为20 mg/L时对分散黄染料废水的COD去除率达93%，脱色率为96%。Yang等［31］利用表氯醇和二甲胺单体制备有机聚合物ECH-DAM，再与PFC复配制得PFC-表氯醇-二甲胺（PFC-ECH-DAM）复合混凝剂，用以处理合成染料废水，实验结果表明，PFC 与ECH-DAM的合成有利于促进大颗粒絮体的形成，絮体生长速率更快，絮体尺寸分布范围更广。Yang等［32］研究发现用复合混凝剂PFC-DAM-ECH处理模拟活性染料废水时，PFC和DAM-ECH的协同作用增强了电中和性能并提高了脱色效率。Wang等［33］将PAC与表氯醇-二甲胺聚合物（EPIDMA）复配，处理活性艳红染料废水，结果发现，随着有机组分含量的增加，复合混凝剂的吸附架桥功能起着重要的作用，而电中和性能有所减弱，具有中等黏度和有机组分含量的复合混凝剂能有效去除活性染料。Mega等［34］将PAC和壳聚糖复配，通过FTIR分析发现铝物种和壳聚糖分子间存在分子间相互作用，铝物种分布有所变化。

复合混凝剂既简化了投药设备，又因各组分之间的协同作用提高了混凝性能，减少投药量，进而降低混凝污泥产量，具有广阔的发展前景。

3 结语

复合混凝剂处理印染废水时多以无机-有机复配为主，宜对有机组分进行阳离子化，以减少无机组分的用量，且可以进一步通过接枝反应等方法制备出具有多支链、含较多具有吸附功能的官能团结构的有机高分子，以提高混凝效果，减少投药量。

目前复合混凝剂的研究多处于实验室阶段，商业化生产和实际工程应用的较少。从调研的文献中发现，目前使用复合混凝剂处理印染废水的研究多以模拟染料废水为主，以实际印染废水为处理对象的较少。而模拟染料废水中含有的多是活性染料和分散染料，鲜有其他诸如酸性染料、直接染料等。因此，应进一步针对实际印染废水，考察其他污染物（如浆料、表面活性剂等）以及实际操作条件（如高温、高含盐量等）对混凝效果的影响，以优化改良复合混凝剂。

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（编辑 祖国红）

Application and research progress of coagulation process for treatment of dyeing wastewater

Yang Xiaoyu，Zhou Lü

（School of Environment，Tsinghua University，Beijing 100084，China）

The application situations of coagulation process in pretreatment and advanced treatment of dyeing wastewater and pretreatment for dyeing wastewater reuse are generalized. The application and development of inorganic coagulants，organic flocculants and composite coagulants used in dyeing wastewater treatment are introduced. The coagulation capability of composite coagulant is improved with synergistic effect of each component，therefore the reagent dosage is reduced and the production of coagulation sludge is decreased. It is proposed that：The organic components of composite coagulant should be treated by cationization to reduce the dosage of inorganic component，and the branched organic polymer with absorption function groups should be prepared by grafting reaction to improve the coagulation effect；For further research，the effects of other pollutants in real dyeing wastewater and the practical operation conditions on coagulation should be studied for modifi cation of composite coagulant.

dyeing wastewater；coagulation process；inorganic coagulant；organic fl occulant；composite coagulant

X703

A

1006-1878（2016）01-0001-04

10.3969/j.issn.1006-1878.2016.01.001

2015 - 09 - 15；

2015 - 10 - 10。

羊小玉（1991—），女，四川省绵阳市人，硕士生，电话 18810914936，电邮 Shonali29@126.com。联系人：周律，电话010 - 62773079，电邮 zhou2001@263.net.cn。

国家水体污染控制与治理科技重大专项（2014ZX 07215001-001）。