印染行業(yè)廢水深度處理及回用技術(shù)

印染工業(yè)是我國工業(yè)廢水排放的主要用戶。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國印染廢水排放量約為3*106~4*106 m3/d，占工業(yè)廢水排放總量的35%，但回用率小于10%[1]。印染廢水的深度處理和污水回用率的提高，對緩解水資源危機(jī)，維護(hù)印染工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟(jì)意義。

中國是一個水資源匱乏的國家。人均水資源比重僅為世界人均水資源比重的1/4，分布不均，利用率低。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對水的需求不斷增加，水資源短缺與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾日益突出。

印染工業(yè)是我國工業(yè)廢水排放的主要用戶。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國印染廢水排放量約為3*106~4*106 m3/d，占工業(yè)廢水排放總量的35%，但回用率小于10%[1]。印染廢水的深度處理和污水回用率的提高，對緩解水資源危機(jī)，維護(hù)印染工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟(jì)意義。

1。我國印染廢水處理及回用現(xiàn)狀

我國對印染廢水的再利用已有許多研究。從目前的研究和應(yīng)用來看，主要有以下幾個特點：

(1)大多數(shù)再利用技術(shù)都處于實驗研究階段，主要用于小型試驗和試驗性試驗。實際工程應(yīng)用較少，水回用率較低，一般不超過50%，主要用于低水質(zhì)要求。以前的工藝缺乏有效技術(shù)的推廣和應(yīng)用，有利于提高再生水的質(zhì)量和回收率。

(2)回用處理主要是在標(biāo)準(zhǔn)處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步處理印染廢水，達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)�；炷�、吸附、過濾和氧化是處理過程中的主要手段，但對去除鹽分和硬度的關(guān)鍵技術(shù)卻鮮有研究。

(三)由于現(xiàn)有技術(shù)的限制，印染廢水的大規(guī)模再利用將給生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)帶來一系列問題，包括有機(jī)污染物和無機(jī)鹽的積累。目前，有關(guān)廢水水質(zhì)及其對水處理系統(tǒng)的影響，特別是無機(jī)鹽的積累的研究還很少。

2印染廢水深度處理和再利用技術(shù)和工藝

印染廢水深度處理主要處理常規(guī)二級處理系統(tǒng)的出水。去除的污染物主要是色度、COD和鹽度(電導(dǎo)率)，使出水水質(zhì)達(dá)到生產(chǎn)工藝要求。印染工藝和產(chǎn)品質(zhì)量要求不同，再生水水質(zhì)要求也不同。因此，我國沒有統(tǒng)一的印染廢水回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗，水質(zhì)指標(biāo)必須控制在用水指標(biāo)之內(nèi)。因此，紡織印染行業(yè)對再生水水質(zhì)的要求遠(yuǎn)高于城市生活雜用水。

2.1深度處理單元技術(shù)

2.1.1吸附處理技術(shù)

廢水被吸附在多孔物質(zhì)表面或通過由吸附劑組成的過濾床過濾出來。活性炭是印染廢水深度處理中最常用的吸附劑。它有許多微孔，比表面積可達(dá)500-600 m2/g，具有很強(qiáng)的吸附脫色性能。特別適用于相對分子量小于400的水溶性染料的脫色和吸附。但活性炭對疏水性染料的吸附效果較差，再生過程復(fù)雜、成本高，限制了吸附法在印染廢水深度處理中的應(yīng)用。高嶺土、硅藻土、活性粘土、粉煤灰等天然礦物也具有很高的吸附性能，可用于印染廢水的深度處理。此外，李蒙英等人研究了青霉對印染廢水的吸附處理。結(jié)果表明，青霉對黑、紅印染、洗浴廢水的處理效果較好，去除率分別達(dá)到98.0%和74.5%，為吸附法的發(fā)展提供了新的選擇。吸附法雖然效果快，但使用后很難對吸附劑進(jìn)行再生。如果不進(jìn)行再生，很容易產(chǎn)生二次污染。因此，開發(fā)新型高效可再生吸附劑是目前吸附方法研究和發(fā)展的方向。

2.1.2 膜分離技術(shù)

膜具有不同物質(zhì)的通透性差異。膜分離技術(shù)利用膜的這一特性在一定的傳質(zhì)量下分離混合物。印染廢水深度處理的膜分離技術(shù)主要有微濾(mf)、超濾(uf)、納濾(nf)和反滲透(ro)。mf和uf常被用作nf和ro的預(yù)處理;uf可以分離大分子有機(jī)物、膠體、懸浮固體;nf可以同時實現(xiàn)脫鹽和濃縮;ro可以去除可溶性金屬鹽、有機(jī)物、膠粒，等，并攔截所有離子。阮慧敏等人利用uf+ro技術(shù)對浙江省一家印染廠廢水進(jìn)行生化處理后的廢水進(jìn)行了處理。膜系統(tǒng)填充了cod100~350mg/l，色度為180倍。電導(dǎo)率為800~1,350μs/cm。膜系統(tǒng)經(jīng)過處理后，水鱈魚<垃圾>10 mg/l，色度為1至2倍，電導(dǎo)率為lt;垃圾>30μs/cm。Xujie Lu等人[4]采用生物濾膜分離法。當(dāng)攝取鱈魚150~450毫克/升時，流出鱈魚會降至50毫克/升以下，去除率高達(dá)91<unk;GT;。色度、濁度和鐵錳濃度的去除效果很好。

膜分離技術(shù)的優(yōu)點是：它不僅可以去除水中殘留的有機(jī)物，降低色度，還可以去除無機(jī)鹽，防止無機(jī)鹽在體系中積聚。它是印染廢水深度處理的一項很有前景的技術(shù)。然而，膜處理過程的成本很高，并且膜組件容易被污染以縮短其使用壽命。僅通過控制和減少膜污染來延長膜壽命從而降低成本，膜分離技術(shù)將更廣泛地用于印染廢水的深度處理。

2.1.3先進(jìn)氧化深度處理技術(shù)

(一)化學(xué)氧化技術(shù)。在印染廢水的深度處理中，o3和芬頓試劑是較常用的氧化劑。O3具有很強(qiáng)的脫色效果，雖然對COD的去除效果很小，但它可以改變廢水的B / C，從而提高廢水的生物降解性。采用臭氧氧化法處理盧寧川等印染廢水�！�5〕。結(jié)果表明，COD去除率為72%，色度降低94%。"郭召海"等人研究了o3對色度去除和b/c的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)臭氧輸入約15毫克/升時，色度去除率可達(dá)70<unk;GT;，b/c也增加了一倍多。O3氧化的主要優(yōu)點是設(shè)備簡單緊湊，占地面積小，易于實現(xiàn)自動控制。主要缺點是處理成本高，不適合處理大流量廢水。

Fenton試劑是由H_2_2和Fe2+組成的氧化劑。酸性條件下產(chǎn)生的OH具有較強(qiáng)的氧化作用，特別適用于處理成分復(fù)雜的染料廢水。姜興華等用芬頓試劑對印染廢水進(jìn)行深度處理。結(jié)果表明：ph 2~3，h2o2劑量為3.2毫升/升，鐵碳量比為1:1，反應(yīng)時間為90分鐘，排出的鱈魚去除90多枚，色度降低99枚;鹽度降低64度，水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到要求。史紅香等[8]也研究了Fenton試劑處理的印染廢水，得到了類似的結(jié)果。Fenton氧化法具有很強(qiáng)的去除COD和色度的能力，但鐵離子的存在會影響水的顏色，反應(yīng)的pH值較低，可能影響其它處理過程。

(二)光催化氧化技術(shù)。利用強(qiáng)氧化劑產(chǎn)生強(qiáng)氧化能力·oh處理紫外輻射下的廢水，具有能耗低、無二次污染、完全氧化的優(yōu)點。最常用的是uv/fenton、uv/o3、uv/h2o2等。光催化也以光敏劑半導(dǎo)體為催化劑得到了更廣泛的研究，其中以tio2光催化劑的應(yīng)用最為廣泛，也是最佳的處理結(jié)果。在光的輻射下，tio2在其價帶上產(chǎn)生一個電子孔(h+)對，吸附在tio2表面的有機(jī)物通過強(qiáng)氧化、h+活化和氧化降解。馮麗娜等用tio2/活性炭負(fù)載系統(tǒng)處理印染廠的水的二次處理。攝入鱈魚約為300毫克/升，在最佳反應(yīng)條件下，流出鱈魚減少到50毫克/升。色度降低了2倍。研究結(jié)果表明，活性炭的吸附性能有利于解決硫2的損失、分離和回收，提高光催化劑的處理效果。然而，廢水的透光性和光學(xué)效率限制了光催化技術(shù)在廢水處理工業(yè)中的應(yīng)用。

(3)電化學(xué)氧化技術(shù)。在外部電場作用下，通過一定的化學(xué)反應(yīng)，電化學(xué)過程或物理過程在特定反應(yīng)器中產(chǎn)生一定量的自由基，利用強(qiáng)氧化性能降解廢水中的污染物。自由基。電化學(xué)技術(shù)的特點是易于控制，無污染或污染少，靈活性高。

M.Kennedy[10]指出電化學(xué)法對印染廢水脫色效果很好。當(dāng)電化學(xué)反應(yīng)器主流中Fe2+的質(zhì)量濃度為200-500mg/L時，色度、COD和BOD的去除率分別為90%-98%、50%和70%。然而，這種可溶性電極氧化方法的電極消耗過大，因此發(fā)展新型電極已成為研究的熱點之一。賈金平等[11]采用活性炭纖維和鐵的復(fù)合電極降解各種模擬印染廢水，取得了良好的效果。雷陽明等。[12]以PbO 2/Ti為陽極處理模擬印染廢水。色度和COD去除率分別為99.5%和78.6%。

2.1.4高效的生物處理技術(shù)

印染廢水的二級出水污染物不可生物降解，難以生物降解。生物學(xué)方法的重點是開發(fā)一種新的生物反應(yīng)器，加強(qiáng)生物技術(shù)，進(jìn)一步消除COD和色度。

(1)曝氣生物濾池(BAF)。印染廢水經(jīng)二級生化處理后，COD、BOD較低。在曝氣生物濾池填料上生長的假單胞菌、芽孢桿菌等營養(yǎng)不良微生物比表面積大，對廢水中有機(jī)物的親和力強(qiáng)。對BAF處理印染廢水的二級出水進(jìn)行了研究。水解酸化+好氧工藝后，加入BAF深度處理工藝。進(jìn)水COD小于200mg/L時，水力負(fù)荷為1.0-2.0m3/(m2.h)，空水比為(2-3)：1，出水COD去除率大于50%，達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)。曝氣生物濾池生物濃度高，有機(jī)負(fù)荷大，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好。濾料中濾料的粒徑越小，處理效果越好，但粒徑越小，工作周期越短，濾料的易清洗性越差，相應(yīng)的反洗水量也會增加。因此，充分發(fā)揮曝氣生物濾池的作用的關(guān)鍵是選擇合適的過濾介質(zhì)尺寸。

(二)流動床生物膜反應(yīng)器(mbbr)。mbbr是一種新型的生物膜反應(yīng)器。在反應(yīng)器的填料上添加了微生物。填料懸浮在反應(yīng)器中，與混合物一起流動。因此，反應(yīng)器中的氣體、水和填料可以完全接觸，有機(jī)污染物的氧利用率和傳質(zhì)效率，生物膜活性高，老化的生物膜容易從填料表面脫落。mbbr還有不需要反向沖洗、沖擊負(fù)荷大、水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點。[14]

目前，關(guān)于MBBR工藝處理印染廢水的研究很少。 霍桃梅[15]發(fā)現(xiàn)MBBR用于處理印染廢水時對COD和氨氮具有良好的去除效果。進(jìn)水COD從約200 mg / L降至50 mg / L以下，氨氮從10 mg / L降至2 mg / L以下，但色度去除率僅為25%。

印染廢水中有機(jī)污染物種類繁多，生物填料上的多菌系統(tǒng)具有很強(qiáng)的降解能力，因此MBBR作為一種先進(jìn)的處理工藝，對有機(jī)物濃度較低的二級生化處理廢水具有很大的優(yōu)勢。今后，MBBR在印染廢水深度處理中的研究和應(yīng)用可作為一個發(fā)展方向。

(三)膜生物反應(yīng)器(mbr)。采用膜生物反應(yīng)器膜分離和生物降解相結(jié)合的方法，去除廢水中殘留的大部分鱈魚、色度和全部污染物。然后通過進(jìn)一步處理，通過nf(ro)工藝去除大部分鹽度，使流出的水質(zhì)普遍滿足再利用的要求。"戴舒"等用于處理印刷和染色廢水，外用mbr(由有氧反應(yīng)器和超濾膜組成)進(jìn)行再利用。結(jié)果表明，該系統(tǒng)的去除率達(dá)到99%。導(dǎo)電性去除率97&lock;GT;.P. Schoeberl等人[17]首先使用mbr和nf處理印染廢水，廢水的水質(zhì)達(dá)到了水再利用的目標(biāo)，但考慮到技術(shù)上的困難和高昂的經(jīng)濟(jì)成本，uf被用來取代nf。好的結(jié)果。mbr的優(yōu)點是工藝流程短，面積小，流出水質(zhì)穩(wěn)定，缺點與膜分離技術(shù)相似，主要是由于膜污染造成膜壽命短，高河電力消耗成本高。

2.2印染廢水深度處理和再利用一體化工藝

2.2.1傳統(tǒng)工藝組合工藝

由于印染廢水水質(zhì)復(fù)雜，廢水的再利用不可能通過單一技術(shù)實現(xiàn)。因此，有必要將各種方法有機(jī)地結(jié)合起來，并采用綜合處理的組合過程。Xiaojun Wang等[18]采用臭氧聯(lián)合生物法處理印染廢水。臭氧氧化后，廢水B / C從0.18增加到0.36，COD和色度去除率也增加。黃瑞敏等。[19]研究了混凝脫色-曝氣生物濾池-離子交換組合工藝處理針織棉染色廢水。出水色度去除10倍以下，COD小于20 mg/L，SS小于2 mg/L，濁度小于3 NTU。郭召海等人研究了o3氧化與生物過濾結(jié)合過程對印染廢水的影響，發(fā)現(xiàn)O3生物過濾結(jié)合技術(shù)對化學(xué)氧化、吸附和生物降解的協(xié)同作用有很好的作用。具有操作成本低、無濃度溶液、殘留污泥少等優(yōu)點。單一技術(shù)用于高級治療。難以同時解決脫色，COD還原和除鹽等問題。結(jié)合各種單一技術(shù)可以獲得更好的治療效果，并確保充分利用每種技術(shù)的優(yōu)勢，改善污染物。去除率。

2.2.2膜技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的融合

印染廢水的組成復(fù)雜。例如，如果利用膜技術(shù)處理印染廢水，必須選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)處理技術(shù)，防止廢水中的膠體、有機(jī)物、懸浮物對膜造成污染。A. Bes-Piá等人[20]利用o3和nf的組合工藝處理生化處理后的印染廢水，o3用于氧化導(dǎo)致膜污染的有機(jī)物。水釋放的各種指標(biāo)均能滿足再利用標(biāo)準(zhǔn)。M.在對生產(chǎn)車間的直接廢水進(jìn)行物理預(yù)處理后，Marcucci等人利用絮凝沉淀、o3氧化和uf進(jìn)行了后續(xù)的深度處理。整個過程的色度去除率為93%，鱈魚去除率為66%。膜污染問題限制了膜技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用，以及使用o3氧化等預(yù)處理方法控制膜污染，從而提高膜的壽命，降低處理成本，是今后深入處理印染廢水的主要趨勢。

2.2.3集成膜處理和再利用過程

國外許多研究表明，將不同的膜分離技術(shù)相結(jié)合，形成一體化的膜工藝，是印染廢水深度處理的重要方向。M.Marcucci等人[21]印染廢水經(jīng)砂濾和超濾處理后，再經(jīng)納濾或反滲透處理。實驗表明，采用納濾或反滲透作為深度處理方案是可行的。反滲透廢水可在任何印染工藝中重復(fù)使用。納濾在脫鹽脫礦方面不如反滲透，但運(yùn)行成本低于反滲透。

開發(fā)了"臭氧催化氧化+cmf+ro"工藝，并完成了1,500-m3/D的印染廢水膜再利用示范項目。o3催化氧化系統(tǒng)主要用于去除水中難降解的可生物降解有機(jī)污染物的鱈魚和色度，其去除率分別為30~40和90。臭氧催化水氧化成連續(xù)超濾(cmf)系統(tǒng)，流出水質(zhì)穩(wěn)定，鱈魚穩(wěn)定在40毫克/升左右，濁度為0.4 ntu，污染指數(shù)(sdi)為3。經(jīng)反滲透處理后，污水Cod<unk>10 mg/l,導(dǎo)電性<gt;10.5μs/cm,ss和色度均為0，均符合推薦的高水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。通過質(zhì)量分離和質(zhì)量分離再利用，廢水再循環(huán)率達(dá)到或超過總處理水量的75%。

這些研究表明，未來先進(jìn)的污水處理技術(shù)的發(fā)展方向，即充分利用各種工藝技術(shù)的集成，提高污水處理的程度，達(dá)到污水循環(huán)利用的最終目標(biāo)。

3 結(jié)語和展望

印染廢水對我國水環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，印染廢水的深度處理和回用越來越受到政府的重視。印染廢水的深度處理有多種單一技術(shù)，各有優(yōu)缺點，但難以達(dá)到排放再利用標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)印染廢水水質(zhì)的特點，合理選擇和優(yōu)化綜合處理工藝是必要的。膜分離技術(shù)是印染廢水深度處理的重要研究方向。未來的研究可以基于單位技術(shù)的改進(jìn)，包括生化和物理處理的改進(jìn)，耐火有機(jī)物處理的改進(jìn)，膜成分污染的控制。形成了一套排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，高復(fù)用率，高效、經(jīng)濟(jì)的印染廢水復(fù)用一體化技術(shù)。