印染废水处理工艺研究与进展

摘 要：综述了印染废水处理工艺的现状，介绍了现有的处理工艺方法，如物理方法、化学方法、生物方法，并指出了对于目前现有工艺的研究状况。由于印染废水的成分比较复杂，因此通过组合工艺、集成工艺、开发新工艺才是以后印染废水处理的发展方向。

关键词：印染废水；方法；工艺

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.021

纺织工艺所使用的原材料可以分为三类，棉花、羊毛、和合成纤维。棉纺织工艺则是中国最大的工业之一。纺织印染工艺往往会消耗大量的水，并在生产单元中产生颜色丰富、含有活性剂染料和化学残留物，COD和BOD浓度高的印染废水。目前，印染废水中染料的主要成分是芳香族杂环化合物，具有显色基团和极性基团，结构更加复杂稳定，难以降解。

据不完全统计，我国印染废水排放量约为3×106～4×106 m3/d，约占整个工业废水排放的35%，但是回用率却不到10%[1]。因此改进现有印染废水处理工艺和开发全新印染废水处理工艺，对于环境和工业生产都有着及其重要的意义。

1 印染废水物理处理方法

1.1 吸附法

在废水处理中，吸附法通常是将不同种类的滤料作成吸附滤床来吸附污染物质，最长用的滤料一般为活性炭，其比表面积高达500～600 m2/g，适用于对相对分子质量低于400的水溶性染料的脱色处理。但是活性炭的制备和再生成本较为高昂，在需要进行大规模生产和处理大量印染废水的情况下用途有限。B.Mella等[2]利用制革厂产生的固体废物，如制革过程中废弃的动物皮毛，作为吸附剂来处理酸性染料，并在处理酸性蓝161和酸性黑210的过程中取得了和活性炭相似甚至更好的效果。李蒙英等[3]利用青霉菌对印染废水吸附处理，通过研究并发现，青霉菌对于黑色和红色染浴废水的色度处理效果良好，去除率分别达到了98%和74.5%。吸附法对于印染废水处理具有效率高、见效快的特点，但是对于吸附劑的选择要求较高，所以研发高效、成本低廉、易再生的吸附剂依旧是吸附法的重点研究和发展方向。

1.2 膜分离法

应用于印染废水处理的膜技术主要分为超滤、微滤、反渗透等形式，通过对印染废水中污染物的分离、浓缩、回收来达到对废水的净化。MertErkanl?等[4]通过使用超滤的方法从印染废水中回收含盐水，并发现了在5kDa+2kDa和2kDa+2kDa两种情况下对于TOC和色度的去除效果较好。范莉莉等[5]使用一体式反渗透装置处理印染废水，结果发现在15Mpa的压力下，出水的电导率、COD、质量浓度、色度等指标均符合国家一级排放标准。膜分离技术处理印染废水的优势主要体现在能够去除水中有机质的同时还能够有效的去除甚至分离出印染废水中的无机盐并有效降低色度。然而，膜分离工艺的成本较高，且容易被污染降低使用寿命。因此，只有降低膜的成本，增加膜的耐污染强度和使用寿命才能在印染废水的处理中得到广泛应用。

2 印染废水化学处理法

2.1 电化学法

电化学法处理印染废水，主要是利用电解氧化、电解还原、电解絮凝汽浮等方式，在外加电场的作用下，通过化学反应产生大量的羟基自由基等活性基团，来破坏印染废水中染料的分子结构，从而实现脱色并降低废水中主要污染物的浓度。Mehmet Kobya等[6]通过铁铝电极电絮凝的方法来处理印染废水，COD和TOC的去除率分别达到了77%和82%，并得出了铁电极在印染废水去除中的效率和成本要优于铝电极。D.Rajkumar等[7]通过以氯化物为介质的电化学法来去除含有活性蓝19的印染废水，研究得出同时增加氯离子浓度和电流密度可以提高对于色度的去除。尚秀丽等[8]通过电芬顿氧化法来处理印染废水，分析了电极材料、不同类型芬顿反应器对染料废水脱色率的影响，电芬顿法作为一类高级氧化技术，是处理染料废水的有效方法。

2.2 化学氧化法

化学氧化法是目前印染废水较为成熟的方法，利用各种氧化剂将染料分子中发色基团的不饱和键断开，形成分子质量较小的有机物或无机物，从而使染料失去发色能力。S. Velmurugan等[9]利用芬顿光催化法和芬顿超声法来去除印染废水中的活性蓝28，研究表明，芬顿光催化的降解率要高于芬顿超声法。薛懂[10]等利用絮凝芬顿法对染袜厂的红蓝印染废水进行处理，在最佳条件下，印染蓝废水经氧化处理后COD去除率大于80%，色度去除率95%以上；印染红废水需经絮凝预处理后再用芬顿试剂氧化处理，其脱色率达到了99.6%，COD去除率为91.2%，出水COD浓度为96 mg/L，可达标排放。化学氧化法中目前应用最为广泛的便是芬顿法，因为芬顿试剂在处理废水过程中除具有氧化作用外，还兼有混凝作用，脱色效率较高，便于与其他方法组合使用等优势，因此泛用度极高。

2.3 混凝沉淀法

混凝沉淀法主要用于去除印染废水中的悬浮和胶体态污染物，效果好坏的关键是合适的絮凝剂的选择[11]。目前混凝剂主要分为无机混凝剂和有机高分子混凝剂两种。无机混凝剂的成分主要为铁盐、铝盐，无机混凝剂对于含有分子量较大的染料的印染废水有着较好的处理效果，通过混凝作用去除以胶体或悬浮态存在于废水中的染料。然而无机混凝剂对于分子量较小的染料去除效果十分有限。有机高分子混凝剂中使用最广泛的是聚丙烯酰胺，有机高分子混凝剂在进入水中后分解为数量庞大的线性分子，通过吸附架桥的作用来处理印染废水中的胶体悬浮粒子。另一方面，有机高分子混凝剂还可以作为无机混凝剂的助凝剂或者助滤剂来使用，可以有效的防止铝离子沉淀析出、轻小絮体的流出，提高水质质量。

2.4 光催化氧化法

光子具有一定能量，当照射到某些物质上，原子的电子吸收一定的能量后，便会从价带跃升，到导带，而原本电子存在的地方就会出现一个带正电的电洞也即光生电子和光生空穴。由于这种电子和空穴分别具有较强的还原性和氧化性，因此能使半导体上的物质发生氧化还原反应，从而将光能转换为化学能。这些物质被称为光催化剂，产生的现象称为光催化反应。P.Suresh等[12]研究了纳米氧化镍负载活性碳作为光催化剂降解印染废水的协同效应，得出结论，在紫外光照射下，纳米氧化镍负载活性炭相比纯氧化镍，有更强的光吸收能力和更好的电荷分离能力，处理后的印染废水出水水质更佳。赵立杰等[13]研究了使用TiO2膜光电催化氧化法降解印染废水，研究结果表明，光电催化氧化法的活性蓝染料溶液降解率高于电极氧化法和光催化法，证明电化学和光催化在反应过程中具有协同作用。在电流密度20mA/cm2、pH值为4、光照距离为8 cm的条件下，降解初始浓度100 mg/L活性蓝染料模拟印染废水，2.5 h时COD去除率为88.4%，色度脱除率为93%。endprint

3 生物处理法

3.1 上流式厌氧污泥床（UASB）

污水自下而上通過UASB。反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。因水流和气泡的搅动，污泥床之上有一个污泥悬浮层。反应器上部有设有三相分离器，用以分离消化气、消化液和污泥颗粒。消化气自反应器顶部导出；污泥颗粒自动滑落沉降至反应器底部的污泥床；消化液从澄清区出水。李超等[14]通过使用UASB-A/O耦合工艺处理高含氮印染废水中试，发现在前处理废水UASB进水流量为0.065 m3/h，染色废水UASB进水流量为0.260 m3/h，同时A/O工艺混合液回流比为200%的情况下，该耦合工艺对印染废水中污染物去除效果最好。王学华等[15]对印染废水水解酸化处理中填料式反应器与UASB反应器进行了对比研究，研究发现UASB水解酸化反应器在适用性和工程造价两个方面具有一定的缺陷；但是UASB水解酸化反应器对印染废水中COD、SS和色度去除率能够分别达到50%、73%和75%，明显高于填料式水解酸化反应器。

3.2 移动床生物膜反应器（MBBR）

MBBR工艺兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点，是一种新型高效的污水处理方法，依靠曝气池内的曝气和水流的提升作用使载体处于流化状态，进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，这就使得移动床生物膜使用了整个反应器空间。Xiao-Bao Gong等[16]通过移动床生物膜反应器和臭氧氧化联合处理纺织印染废水，进水COD、SS、氨氮、色度的浓度分别为824mg/L，691mg/L，40mg/L和165℃，出水COD、SS、氨氮、色度的浓度分别为47mg/L，15.2mg/L，5.9mg/L和6.1℃，最终出水的水质可以满足纺织行业再利用要求。霍桃梅[17]发现MBBR对印染废水中 COD和氨氮有良好的去除效果。进水COD由200mg/L左右降到50mg/L 以下，氨氮由10mg/L降到2mg/L以下，但色度去除率效果较差，仅为25%。

3.3 曝气生物滤池（BAF）

曝气生物滤池是一种结合了生物接触氧化与悬浮物滤床于一体，采用颗粒滤料固定生物膜的好氧或缺氧的生物反应器。具有出水水质好、处理效果稳定、有机负荷高、易挂膜、占地面积小等优势。李宇伟[18]使用臭氧-BAF工艺并研究其在印染废水提标改造的效果，结果表明，当停留时间为20min，臭氧进水的浓度为40mg/L，对印染废水去除率能达到80%以上，经处理后的COD浓度为低于60mg/L，处理效果良好。

4 结论和展望

自从国家在2015年颁布水十条以来，对印染废水出水水质的要求已经有了进一步提高，传统印染废水处理工艺技术的改良和提标已是迫在眉睫，根据上述研究表明，传统单一的处理方法已经不再适用于现有的印染废水，如今的印染废水的处理工艺需结合自身的水质特点来选择，因此合理选择和组合现有工艺、开发新工艺、提升传统工艺将会是今后印染废水处理工艺的主要方向。未来的印染废水处理工艺将会偏向于单元工艺的集成和组合，使其可以根据不同的印染废水水质，确定所需的工艺单元，确保印染废水每一步的处理都可以达到最佳效果。

参考文献：

[1]李家珍.染料染色工艺废水[M].北京：化学工业出版社，1997.

[2]B.Mella，M.J.Puchana-Rosero，D.E.S.Costa.Utilization of tannery solid waste as an alternat-ive biosorbent for acid dyes in wastewater treatment[J].Molecular Liquids，2017（242）：137-145.

[3]李蒙英，倪建国，孟祥勋等.青霉菌对印染废水吸附脱色及深度处理的研究[J].环境污染治理技术与设备，2004，5（09）：36-39.

[4]Mert Erkanl，Levent Yilmaz，P.Zeynep ulfaz-Emecen.Brackish water recovery from recative dyeing wastewater via ultrafiltration[J].Cleaner Production，2017（165）：1204-1214.

[5]范莉莉，陆人武，陈炜鹏等.反渗透技术处理染料废水的试验[J].环境科技，2009（06）：20.

[6]Mehmet Kobya，Erhan Gengec，Mehmet Tonay Sensoy.Treatment of textile dyeing wastewater by electrocoagulation using Fe and Al electrodes：optimization of operating parameters using central composite design[J].Coloration Technology，2014（130）：226-235.

[7]D.Rajkumar，Byung Joo Song，Jong Guk Kim.Electrochemical degradation of Recative Blue 19 in chloride medium for the treatment of textile dyeing wastewater with identification of intermediate compounds[J].Dyes and Pigments，2007（72）：1-7.

[8]尚秀丽，陈淑芬，甘黎明等.电芬顿法处理染料废水的研究进展[J].毛纺科技，2005（11）：35-38.endprint

[9]S.Velmurugan，B.Ganesh，A.Babuponnusam.Decolorisation of Reactive Blue 28 from Dye Waste Water by Photo Fenton Process and Sono Fenton Processes[J].Chemical science，2016，14（03）：1433-1446.

[10]薛懂，李长波，张洪林等.絮凝-Fenton试剂氧化处理印染废水[J].环境工程学报，2014（09）：36-01-3606.

[11]潘寿，田刚等.废水处理工程技术手册[M].北京：化学工业出版社，2010.

[12]P.Suresh，J.Judith Vijaya，T.Balasubramaniam.Synergy effect in the photocatalytic degrada-tion of textile dyeing waste water by using microwave combustion synthesized nickel oxide supported activated carbon[J].Desalination and Water Treatment，2016（57）：3766-3781.

[13]赵立杰，于海霞，翟明翚等.TiO2膜光电催化氧化法降解印染废水的研究[J].化工时刊，2012（03）：14-17.

[14]李超，尹儿琴，唐思远等.UASB-A/O耦合工艺处理高含氮印染废水中试[J].环境科学研究，2014（07）：733-741.

[15]王学华，黄勇，王浩等.印染废水水解酸化处理中填料式反应器与UASB反应器的比较[J].环境工程学报，2014（04）：1521-1525.

[16]Xiao-Bao Gong.Advanced treatment of textile dyeing wastewater through the combination of moving bed biofilm reactors and oznation[J].Separation Science and Technology，2016（51）：158-9-1597.

[17]霍桃梅.電解氧化-MBBR工艺深度处理印染废水的实验研究[D].河北：河北科技大学，2009.

[18]李宇伟.臭氧+BAF工艺在印染废水提标改造中的研究.[J].低碳世界，2017（05）：6-7.

作者简介：谷俊辉（1990-），男，安徽淮南人，硕士研究生在读，研究方向：水污染控制。endprint