紡織印染工業(yè)作為中國具有優(yōu)勢的傳統支柱行業(yè)之一，20世紀90年代以來獲得迅猛發(fā)展，其用水量和排水量也大幅度增長。據不完全統計，我國日排放印染廢水量為3000-4000kt，是各行業(yè)中的排污大戶之一。加強印染廢水的處理可以緩解我國水資源嚴重匱乏的問題，對保護環(huán)境、維持生態(tài)平衡起著極其重要的作用。
1 印染廢水處理面臨的問題
1.1 排放標準的日益嚴格
隨著社會經濟的不斷發(fā)展和人們環(huán)境意識的提高，我國加大了對印染污水的治理。根據《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》，除Ⅲ類污水排放指標變化不大外，國家增加了Ⅰ類和Ⅱ類污水印染廢BOD、COD、色度、懸浮物、氨氮、苯胺類、二氧化氯等指標的排放限定。而印染廢水水質一般平均為COD800-2000 mg/L，色度200-800倍，pH值10-13，BOD/COD為0.25-0.4，因此印染廢水的達標排放是印染行業(yè)急需要解決的問題。
1.2 印染廢水處理難度增加
1.2.1 印染廢水組分復雜
印染廢水是指印染加工過程中各工序所排放的廢水混合而成的混合廢水。主要包括：預處理階段(如燒毛、退漿、煮練、漂白、絲光)排放的退漿、煮練、漂白、絲光廢水；染色階段排放的染色廢水；印花階段排放的印花廢水和皂洗廢水；整理階段排放的整理廢水。
印染廢水水質隨原材料、生產品種、生產工藝、管理水平的不同而有所差異，導致各個印染工序排放后匯總的廢水組分非常復雜。隨著染料工業(yè)的飛速發(fā)展和后整理技術的進步，新型助劑、染料、整理劑等在印染行業(yè)中被大量使用，難降解有毒有機成分的含量也越來越多，有些甚至是致癌、致突變、致畸變的有機物，對環(huán)境尤其是水環(huán)境的威脅和危害越來越大�？傮w而言，印染廢水的特點是成分復雜、有機物含量高、色度深化學需氧量(COD)高，而生化需氧量(BOD5)相對較低，可生化性差，排放量大。
1.2.2 印染廢水處理方法的局限性
80年代以前，我國印染廢水的可生化性較高，CODcr濃度常在800mg/L以下，采用傳統的生物與物化聯合處理系統，出水即可達到排放標準。近二十年來，印染廢水水質發(fā)生了很大的變化。傳統的印染廢水處理方法，如吸附、懸浮、過濾、混凝等具有設備簡單，操作簡便和工藝成熟的優(yōu)點，但是這類處理方法通常是將有機物從液相轉移到固相或氣相，不僅沒有完全消除有機污染物和消耗化學藥劑，而且造成廢物堆積和二次污染；生物法只能除去印染廢水中的BOD，對于COD特別是有毒難降解有機物和色度的出去效果不明顯。單一的處理方法已不能滿足當前印染廢水發(fā)展的要求。
2印染廢水處理研究進展與動向
2.1傳統方法和工藝的改進
2.1.1吸附法
吸附法特別適合低濃度印染廢水的深度處理，具有投資小、方法簡便、成本低的特點，適合中小型印染廠廢水的處理。傳統的吸附劑主要是活性碳，活性碳只對陽離子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有較好的吸附性能，但是不能去除水中的膠體疏水性染料，并且再生費用高，使活性碳的應用受到限制。近幾年，研究的重點主要在開發(fā)新的新的吸附劑以及對傳統的吸附劑進行改良方面。
胡文偉等[1]研究了用“流炭法”處理印染廢水，可以大幅度改善出水水質。劉玉真等[2]制得陽離子膨潤土。Jae-Hyunbae等[3]研究了新型HDTMA-膨潤土。Ramakrishna K R等[4]研究了有機膨潤土和泥煤對染料的脫色效果。馬鳳國等[5]合成CMC-g-CPAM吸附劑。郭向利等[6]以粘土礦物為原料合成了一種新型高效印染廢水脫色材料。
2.1.2混凝法
混凝法具有投資費用低、設備占地少、處理容量大、脫色率高等優(yōu)點�；炷齽┯袩o機混凝劑、有機混凝劑及生物混凝劑等。傳統混凝法對疏水性染料脫色效率很高。缺點是需隨著水質變化改變投料條件，對親水性染料的脫色效果差，COD去除率低。如何選擇有效的混凝脫色工藝和高效的混凝劑，則是該技術的關鍵。
邊凌飛等[7]合成了BT-04復合混凝劑。陳建琴等[8]合成了SDF絮凝劑。黎載波等[9]合成了改性雙氰胺-甲醛絮凝脫色劑。隋智慧等[9]混凝劑PSF。陸雪梅等[10]混凝劑BS。蔣少軍[11]合成了FMC絮凝劑�；炷に嚺c其它工藝組合，也有很好的效果。謝凱娜等[12]通過對南京某紡織有限公司廢水處理的實例分析，說明采用水解-接觸氧化-混凝工藝處理印染廢水能夠取得很好的處理效果，處理后出水水質達到《污水綜合排放標準》的一級標準。
2.1.3化學氧化法
化學氧化是目前研究較為成熟的方法。氧化劑一般采用Fenton試劑(Fe2+, H2O2)、臭氧、氯氣、次氯酸鈉等。按氧化劑的不同，可將化學氧化分為：臭氧氧化法和芬頓試劑氧化法。臭氧氧化法不產生污泥和二次污染，但是處理成本高，不適合大流量廢水的處理，而且CODcr去除率低。通常很少采用單一的臭氧法處理印染廢水，而是將它與其它方法相結合，彼此互補達到最佳的廢水處理效果。汪曉軍等[13]用臭氧-曝氣生物濾池工藝處理模擬廢水。戴曉紅等[14]研究了UV+O3+H2O2法處理染料廢水。趙偉榮等[15]研究了O3與生化組合處理印染廢水的工藝，生化-物化-O3法處理出水的色度指標可完全滿足《紡織染整工業(yè)水排放物排放標準》的一級排放要求，而O3-生化-物化法處理出水的COD不能滿足排放要求，生化-物化-O3法不僅可以提高出水水質且可以降低臭氧消耗量。
傳統Fenton法氧化能力相對較弱，隨著人們對Fenton法研究的深入，近年來又把紫外光(UV)、草酸鹽等引入Fenton 法中，使Fenton法的氧化能力大大增強。Swaminathan K等[16]研究了光助Fenton 體系對偶氮染料的脫色過程。朱洪濤[17]研究了UV-Fenton催化氧化處理印染廢水。張良林等[18]研究了均相Fenton氧化-混凝法強化處理印染廢水。顧曉揚等[19]研究了O3-Fenton試劑化學氧化處理酸性玫瑰紅印染廢水。李亞峰等[20]進行了混凝-Fenton法處理印染廢水的試驗研究。
2.1.4電化學法
電化學法具有設備小、占地少、運行管理簡單、CODcr去除率高和脫色好等優(yōu)點，但是沉淀生成量及電極材料消耗量較大，運行費用較高。傳統的電化學法可分為電絮凝法、電氣浮法、電氧化法以及微電解、電解內法等。國外許多研究者從研制高電催化活性電極材料著手，對有機物電催化影響因素和氧化機理進行了較系統的理論研究和初步的應用研究，國內在這一領域的研究還剛剛起步。
Fockedey E.等[21]采用三維電極處理苯酚廢水。Ya Xiong等[22]設計了一種三相三維電極電化學反應器。國內學者也進行了這方面的研究，景曉輝等[23]用三維電極電化學方法對活性墨綠KE24BD染料廢水進行降解試驗。熊林等[24]研究了三維電極流化床對酸性大紅3R進行了降解脫色。
2.1.5生物處理法
生物處理法主要包括好氧法和厭氧法。目前國內主要采用好氧法進行印染廢水處理。好氧法又分為活性污泥法和生物膜法。活性污泥既能分解大量的有機物質，又能去除部分色度，還可以微調pH值，運轉效率高且費用低，出水水質較好，適合處理有機物含量較高的印染廢水；生物膜法對印染廢水的脫色作用較活性污泥法高。但是生物法存在著三個自身無法解決的問題：①剩余污泥的處里費用較高；②單一運用生物法己不能滿足實際運用的需要；③有時需要在其前端加一道提高廢水可生化性的預處理，提高了投資及運行成本。
單一的好氧生物處理只能去除廢水中的部分易降解的有機物，色度問題無法解決。為了降低消耗及去除廢水中較難降解的有機污染物，出現了厭氧-好氧新型處理工藝和生物強化技術。厭氧-好氧法可先由厭氧過程中的產酸階段，去除部分較易降解的有機污染物，將較難降解的大分子有機物分解為較簡單的小分子有機物，再通過好氧生物處理過程進一步去除。厭氧-好氧法處理難生化降解的印染廢水具有除污染效率高、運行穩(wěn)定和較強的耐沖擊負荷能力等特點。有研究報道，采用厭氧-好氧工藝處理印染廢水，在進水CODcr為1085mg/L，BODS為315mg/L的情況下，二者的去除率分別可達83.9%和76.2%，再經硫化床自然氧化和混凝沉淀處理，去除懸浮物，排水可達排放標準。
由于傳統的生物方法對色度的去除往往不夠理想，國內外許多學者致力于培育或改良高降解活性菌種用于印染廢水處理，產生了生物強化技術。其機理為向廢水處理系統中投加自然界中的優(yōu)勢菌種或通過基因組合技術產生的高效菌種，增強生物量，強化生物量的反應，以去除某一種或某一類有害物質為目的。目前，生物強化技術最普遍的應用方式是直接投加對目標污染物具有特效降解能力的微生物。Cenek novotny [25]證實，白粑齒菌能降解很多偶氮、蒽醌、噻嗪、三苯甲烷和酞菁染料。K.K.Deepa等[26]運用曲霉菌來吸附處理印染廢水中的鉻。戴曉紅等[27]研究表明菌株B對酸性紅B具有較好脫色效果。
2.2高新技術的應用和實踐
2.2.1光化學氧化法
光化學氧化法由于其反應條件溫和(常溫、常壓)、氧化能力強和速度快等優(yōu)點。光化學氧化可分為光分解、光敏化氧化、光激發(fā)氧化和光催化氧化四種。目前研究和應用較多的是光催化氧化法。
光催化氧化技術能有效地破壞許多結構穩(wěn)定的生物難降解的有機污染物，具有節(jié)能高效、污染物降解徹底等優(yōu)點，幾乎所有的有機物在光催化作用下可以完全氧化為CO2、H2O等簡單無機物。但是光催化氧化方法對高濃度廢水效果不太理想。
關于光催化氧化降解染料的研究主要集中在對光催化劑的研究上。其中，TiO2化學性質穩(wěn)定、難溶無毒、成本低，是理想的光催化劑。傳統的粉末型TiO2光催化劑由于存在分離困難和不適合流動體系等缺點，難以在實際中應用。近年來，TiO2光催化劑的攙雜化、改性化成為研究的熱點。孫柳等[28]研究了鑭摻雜TiO2光催化降解酸性紅Ｂ的性能。吳樹新等[29] 研究了銅錫改性納米TiO2光催化氧化還原性能。孫劍輝等[30]研究了摻雜納米TiO2在難降解廢水處理的應用。
2.2.2膜分離技術
膜分離技術處理印染廢水是通過對廢水中的污染物的分離、濃縮、回收而達到廢水處理目的。具有不產生二次污染、能耗低、可循環(huán)使用、廢水可直接回用等特點。膜分離技術雖然具有如此多的優(yōu)點，但也存在著尚待解決的問題，如膜污染、膜通量、膜清洗、以及膜材質的抗酸堿、耐腐蝕性等問題，所以，現階段運用單一的膜分離技術處理印染廢水，回收純凈染料，還存在著技術經濟等一系列問題�，F在膜處理技術主要有超濾膜，納米濾膜和反滲透膜。Jian-JunQin等[31]運用納米膜處理印染廢水，染料的去除率達99.1%，且70%的印染廢水可以得到回用。胡萃等[32]認為膜處理對印染廢水中的無機鹽和COD都有很好的去除作用。
當前關于膜分離技術的研究主要集中在其與其他處理技術的結合方面，形成了廢水深度處理及回收利用極有前途的物理化學處理新技術。S.Barredo-Damas等[33]研究了臭氧氧化-物理化學處理-納米膜處理技術。朱樂輝等[34]研究了混凝沉淀-曝氣生物濾池-納米材料復合膜技術在印染廢水回用處理中的應用。李思敏等[35]研究了雙效混凝-兼性水解-SBR組合工藝處理印染廢水。
2.2.3超聲波技術
利用超聲波可降解水中的化學污染物，尤其是難降解的有機污染物。它集高級氧化技術、焚燒、超臨界水氧化等多種水處理技術的特點于一身，降解條件溫和、降解速度快、適用范圍廣，可以單獨或與其它水處理技術聯合使用。該方法的原理是廢水經調節(jié)池加入選定的絮凝劑后進入氣波振室，在額定的震蕩頻率的激烈震蕩下，廢水中的一部分有機物被開鍵成為小分子，在加速水分子的熱運動下，絮凝劑迅速絮凝，廢水中色度、COD、苯胺濃度等隨之下降，起到降低廢水中有機物濃度的作用。目前超聲技術在水處理上的研究已取得了較大的成果，但絕大部分的研究都還局限于實驗室水平上。
Ge. J等[36]認為超聲波的引入能夠有效加快染料的脫色和礦化速率。Tauber等[37]發(fā)現超聲與漆酶對酸性橙52的脫色具有協同效應。Okitsu等[38]研究了超聲對偶氮染料的降解。沈政贏等[39]研究表明超聲波可以加速微生物對AO7降解產物的進一步降解。
2.2.4高能物理法
高能物理法是一種新的水處理技術，當高能粒子束轟擊水溶液時，水分子發(fā)生激發(fā)和電離，生成離子、激發(fā)分子、次級電子，這些輻射產物在向周圍介質擴散前會相互作用產生反應能力極強的物質HO·自由基和H 原子，與有機物質發(fā)生作用而使其分解。高能物理法處理印染廢水具有有機物的去除率高、設備占地小、操作簡單、用來產生高能粒子的裝置昂貴、技術要求高、能耗大、能量利用率不高等特點。若要真正投入實際運行，還需進行大量的研究工作。
3 結語
隨著排放標準的日益嚴格，各國學者在印染廢水的處理技術方面進行了深入的探索。相信隨著科學技術的不斷進步，印染廢水的處理工藝將逐漸完善，投資省、運行費用低、操作簡單的處理技術將給印染廢水的處理帶來新的希望。
作者簡介：單國華（1980-），男，新疆大學藝術設計學院紡織工程專業(yè)2004級研究生。
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