染整废水处理技术的探讨

张欣欣

[中国纺织工业联合会检测中心，中纺协（北京）检验技术服务有限公司，北京 100000]

随着人们对纺织品的性能要求越来越高，研究人员的研究更加多样化，化学用品的种类和用量越来越多。印染行业是大型发酵剂，约占整个工业废水的35%。[1]印染废水有排放量大、有机污染物含量高、颜色深、碱度大、生物降解性差等特点，这给废水处理增加了很大的难度。随着染整工艺研究的进展，更多新的化学物质，如聚乙烯醇PVA、染料、海藻酸钠、甲基纤维素CMC、新型添加剂等难以生物降解的有机物质进入印染废水。所用染料也更稳定，抗氧化和抗还原，极难生物降解，进一步降低废水的生物降解性;在碱还原过程之后，印染废水的COD质量浓度大大增加，从原来的800 mg/L增加到2 000mg/L以上，使得处理更加困难。随着排放标准的越来越严，印染企业更加重视清洁生产。本课题通过对国内外印染废水的研究，探讨印染废水的处理方法。

1 印染废水处理面临的问题

1.1 排放标准日益严格

随着人们环保意识的不断提高，我国也加大了对印染废水的处理标准。根据“纺织染整行业水污染物排放标准”，除第三类废水排放指标的变化外，国家增加了一类和二类污水印染废水BOD、COD、颜色、悬浮物、氨氮、苯胺、二氧化氯等指标限制。而印染废水水质一般平均为COD 800～2 000 mg/L，色度200～800倍，pH 10～13，BOD/COD为0.25～0.40。因此，印染废水的达标排放是印染行业亟待解决的问题。同样，国外的排放标准也有了很大程度的提高。

1.2 印染废水处理难度加大

印染废水主要包括:

（1）退浆废水：各种浆料、纸浆分解产物，棉绒，淀粉碱和各种助剂；水量很少，占印染废水总量的15%。污染物质量浓度高，BOD约占印染废水总量的45%。

（2）煮练废水：含有纤维素、果酸、蜡、油、碱、表面活性剂、含氮化合物等；水量大，废水强碱性，pH约10～13，BOD和COD高达3 000 mg/L，颜色也深，水温高。

（3）漂白废水：含有残留漂白剂、少量乙酸、草酸、留下硫酸钠等；水量大，BOD和COD质量分数不是很高，BOD约为200 mg/L，杂质少，颜色较浅。

（4）丝光废水：含碱量高，NaOH含量在3%～5%，pH约为12～13，SS和BOD较低；大多数印染厂会回收排放出来的NaOH，废水污染比较小。

（5）染色废水：经过浆料、染料、表面活性剂、助剂等处理后排放的废水，排水量比较大， pH大于10，具有强碱性，水质随所用染料而变化；COD远高于BOD，生物降解性差，色度高达400～600倍。

（6）印花废水：含有大量浆料、染料、助剂等；印花过程繁琐，排水量大，印花排水后还会有皂洗和洗涤过程的废水排放；污染物质量浓度高，BOD约占印染废水中BOD总量的15%～20%。

（7）整理废水：含有棉绒、树脂、甲醛、表面活性剂等，水量较小。

印染废水的质量浓度随原料、生产品种、生产工艺和管理水平的不同而不同，印染过程中排出的废水成分复杂。[2]

2 国内外印染废水处理方法

2.1 国外印染废水处理方法

国外主要有集中和分散二类。意大利、日本等国将工厂处理和城市污水处理相结合用于印染废水处理。印染废水初步处理达到一定标准后，将市政污水与污水处理厂混合处理。由于行业比较分散，德国通常采用单工厂处理模式，遮阳篷技术相对成熟，印染废水的排放量也较少，个别工厂甚至能够实现“零排放”。

国外废水的处理方法仍以生物方法为基础。大多数过程使用生物化学和物理化学联合的工艺路线。令人担心的是，通过生化方法去除COD和色度通常是低效的，尤其是对于聚合物合成浆料和可溶性染料。此外，由于重金属 Hg、Cd、Pb、Cr、As的存在，生物方法也常常失去活性，导致活性反应物中毒，含有重金属的剩余污泥极难处理。通过生物方法去除N和P元素也是低效的，并且有机体和色度的去除大多不均匀，约为50%。

在20世纪70年代，发达国家开始使用物理和化学方法去除一些无法通过生物方法去除的有机物和染料，以降低处理水的COD和色度。专家认为，混凝法是去除COD和降低色度的有效方法之一。许多工厂把混凝作为初级处理。[3]

目前，国外已有很成熟的混凝生化联合处理印染废水的工艺。凝固可以去除生物化学后难以去除的疏水性染料和物质，可以在一定程度上弥补生化技术的一些缺点。然而，凝结技术具有很大的局限性，它仍然是常见的凝结剂，如硫酸铝、碱金属铝、氯化铁、硫酸亚铁和石灰石，在新型凝结剂的开发和应用方面进展甚微。

印染废水的处理旨在减少污染物的排放。由于水资源日益稀缺，从废水的再利用和排放标准的提高来看，印染废水的脱色已成为值得关注的问题。

2.2 国内印染废水处理方法

2.2.1 传统方法和工艺的改进

2.2.1.1 吸附法

吸附法方法简单，投资小，成本低，适用于中小型低质量浓度印染废水的深度处理。传统的吸附剂主要是活性炭，但活性炭仅对水溶性染料具有良好的吸附性能，如直接染料、阳离子染料、活性染料和酸性染料等。水中的胶体疏水性染料不能被除去，再生成本也很高，因此，活性炭利用率并不高。近年来，研究重点是新型和新型吸附剂的开发以及传统吸附剂的改进。

2.2.1.2 混凝法

混凝方法有设备占地少，脱色率高，投资成本低，处理能力大的特点。凝结剂通常用生物凝固剂无机凝结剂和有机凝结剂。传统的凝固方法对疏水性染料具有很高的脱色效率，但对亲水性染料的脱色效果差，COD去除率低，随着水质的变化需要改变进料条件。如何选择有效的凝固脱色工艺和高效混凝剂是该项技术的关键。

2.2.1.3 化学氧化法

化学氧化是目前比较成熟的方法。次氯酸钠、Fenton试剂、臭氧和氯为通常使用的氧化剂。根据氧化剂，化学氧化可分为臭氧化和Fenton试剂氧化。臭氧化法处理成本高，虽然不产生污泥和二次污染，但并不适合大流量废水处理。它不适合使用单一的臭氧工艺来处理印染废水，而是与其他方法相结合，相互补充，实现最佳的废水处理。

传统的Fenton法具有较弱的氧化能力，光辐射可使Fenton法的氧化能力大大增强。[4]

2.2.1.4 电化学法

电化学方法设备小，占地面积小，操作管理简单，CODcr去除率高，脱色性好，但沉淀量和电极材料消耗量大，运行成本高。常规的电化学方法可分为电絮凝、电浮选、电氧化、微电解和电解。国外许多研究人员已经开始对有机电催化的影响因素和氧化机理进行系统的理论研究和初步应用，开始研制高电催化活性电极材料。国内在这一领域的研究还刚刚起步。

2.2.1.5 生物处理法

生物处理方法主要包括好氧和厌氧法。目前，国内好氧方法主要用于印染废水处理。好氧方法又分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥可分解大量有机物，去除部分色度，并微调pH，具有成本低、操作效率高、出水水质好等特点。有机物含量高的印染废水适合用这种方法去除，生物膜法对印染废水的脱色效果高于活性污泥。

单一的好氧生物处理的缺点是只能去除废水中一些易降解的有机物质，对色度问题很难解决。为了减少废水中难以降解的有机污染物的消耗和去除，出现了新的厌氧-好氧处理工艺和生物强化技术。厌氧-好氧过程之前可以是厌氧过程的产酸阶段。一些容易降解的有机污染物以及将难降解的大分子有机物质分解成更简单的小分子有机物质的情况通常使用此方法。

目前，直接添加对目标污染物具有特定降解能力的微生物是生物强化技术中常见的方法。

2.2.2 高新技术的应用和实践

2.2.2.1 光化学氧化法

光化学氧化法氧化能力强，速度快，在常温常压下反应条件温和，通常分为光解氧化、光敏氧化、光激发氧化和光催化氧化。其中，光催化氧化方法被人们更多地研究和利用。

光催化氧化技术可以有效地破坏许多难以降解的结构稳定的有机污染物，具有节能高效、污染物完全降解的优点。在光催化作用下，几乎所有的有机物都可以被完全氧化成简单的无机物质，如CO2和H2O。然而，光催化氧化方法对于高质量浓度废水的处理并不理想。

2.2.2.2 膜分离技术

膜分离技术主要包括超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，通过分离、浓缩和回收废水中的污染物来处理印染废水，达到废水处理的目的。它具有无二次污染、能耗低、可回收利用、废水直接再利用的特点。膜分离技术虽然具有如此多的优点，但也存在需要解决的问题，例如膜污染、膜通量、膜清洁以及膜材料的耐酸碱性和耐腐蚀性。因此，在这个阶段，单一的膜分离技术用于处理印染废水，并回收纯染料。目前，对膜分离技术的研究主要集中在与其他处理技术的结合，形成了一种新的有前途的物理化学处理技术，用于废水的深度处理和循环利用。[5-8]

2.2.2.3 超声波技术

超声波的原理是在额定振荡频率的强烈冲击下，废水通过调节槽加入选定的絮凝剂后进入气体振动室，废水中的一部分有机物被打开变成小分子，絮凝剂在水分子的热运动下迅速絮凝。它结合了先进的氧化技术、焚烧和超临界水氧化技术，可以分离难以降解的有机污染物，具有温和的降解条件、快速的降解速率和广泛的应用范围。超声波技术在水处理方面的研究取得了很好的效果，但大部分研究仍局限于实验室水平。

2.2.2.4 高能物理法

高能物理法通过离子、激发分子、二次电子的形成，这些辐射产物将相互作用产生高反应性物质，HO自由基和H原子，然后扩散到周围介质中，和有机物质相互作用使其分解，是一种新型的水处理技术。印染废水的高能物理处理，有机物去除率高，设备占地小，操作简单，但是生产高能粒子的设备价格昂贵，技术要求高，能源密集且节能。若要真正付诸实践还需要大量的研究工作。[9-14]

3 印染废水处理的发展方向

3.1 重视推广综合治理

在选择印染废水深度处理工艺时，企业应从源头防范出发，按照清洁生产的理念和自身情况进行。通过综合处理，实现减少浪费也减少废水排放的目的。

3.2 不断优化废水回用方案

若要优化废水的回用，需要考虑水质优化和水量优化两个方面。实践证明，采用各种组合方案处理的水用于水质要求较低、耗水量较大的杂水，或者在印染过程之前的部分冷却水，退浆、煮练、氧漂、丝光等是完全可行的，要用于具有高水质要求的后处理，例如打底、皂洗等，必须确保更严格的深度处理。

4 结语

水危机的加剧和人们对环境保护的日益重视，使得如何在染整阶段减少各工序的排放工作更加紧迫。结合成本效益和生产技术，实现废水的再循环利用是今后研究的方向。随着科学技术的不断进步，一定能开发出投资省、运行简单的新技术，实现废水利用效益与设备运行成本之间的平衡，节能高效地解决废水回收和再利用问题。