印染高濃度有機廢水處理工藝研究

倫海波+張一婷

摘要：本文對印染高濃度有機廢水的特性做了簡單分析，列舉了廢水的處理方法，從處理效果、運行成本、操作簡便等方面綜合考慮后，提出了Fe/C微電解-Fenton氧化-生物接觸氧化的處理工藝，并對各工序進行了模擬實驗得出了最佳工藝運行條件，結果表明在Fe/C微電解池的pH值為3.5，鐵碳體積比為2∶1，反應時間為 1 h；Fenton氧化池中H2O2用量在 2 mL/L，反應時間為30 min時，組合工藝達到了最佳處理效果，出水可達標排放。

關鍵詞：印染廢水；Fe/C微電解；Fenton氧化；生物接觸氧化；可生化性

中圖分類號：X791 文獻標志碼：A

Research on Treatment Technology of High Concentration Organic Wastewater Produced by Printing and Dyeing

Abstract： This paper conducted simple analysis on the characteristics of high concentration organic wastewater produced by printing and dyeing， and enumerated its treatment method. In addition， it proposed the processing technology of Fe/C micro-electrolysis， Fenton oxidation， bio-contact oxidation after comprehensive consideration on processing effect， operation cost and user-friendly control. Then optimal operation conditions were obtained through single factor experiment， which showed that in Fe/C micro electrolytic cell， pH value 3.5， iron and carbon volume ratio 2∶1， reaction time 1 h； in Fenton oxidation pond dosage of H2O2 2 mL/L， reaction time 30 min. Under these conditions， the processed wastewater indicators could meet national emission standards.

Key words： printing and dyeing wastewater； Fe/C micro-electrolysis； Fenton oxidation； biological contact oxidation； biodegradability

印染作為紡織品加工的一個重要環節在生產過程中會排放大量的廢水，資料顯示每印染加工 1 t紡織品會產生100 ～ 150 t廢水，且廢水具有水質波動較大、有機物含量高、色度深、可生化性差等特點，如果不加以處理直接排放，將造成嚴重的環境污染以及資源的浪費。本文從實際運行出發，通過模擬實驗意在摸索出一套經濟、簡便、有效的處理工藝，為印染行業廢水的治理提供一些參考。

1 印染廢水的來源及水質指標

印染廢水主要來源于印染加工過程中的煮練、漂白、染色、印花、堿減量等工序，顏色多呈褐色，水質呈堿性，含有纖維素、有機染料等，難以被微生物降解。印染廢水主要水質指標如表 1 所示。

2 印染廢水的處理方法及工藝選擇

2.1 印染廢水的處理方法

（1）物理法

常用的物理方法有氣浮、吸附、膜分離等，這些方法操作簡單，污染較小，可實現污染物從液相到固相中的轉移。在上世紀80年代時由于當時的印染廢水中的污染物含量較少，物理法對其具有一定的處理效果。但是隨著印染工業的迅速發展，大量新型整理劑、染料的使用雖然提高了印染加工水平，但是印染廢水中污染物成分更加復雜，單靠簡單的物理法并不能使廢水處理到達標排放的標準。

（2）化學法

化學法是通過向廢水中投加化學試劑使之與污染物發生化學反應，改變污染物的化學性質，將其降解無害化的一種處理方式。化學法具有操作簡便，處理效率高，適用范圍廣的特點，但是受處理劑價格的影響，其運行成本較高，且在處理過程中往往會引入其他污染元素。常用的化學法有化學氧化法和電化學氧化法。

（3）生化法

生化處理（生物化學處理）技術是廢水處理的一個主要技術，它主要是通過微生物自身的生長繁殖活動將廢水中的有機物進行分解，實現有機物去除的同時獲得自身所需要的能量。根據微生物降解過程中是否需氧，可將其分為好氧生物處理技術和厭氧生物處理技術兩大類。其具有有機物降解效率高、污染小、出水指標好的特點。但其處理的對象主要是易降解的有機物，對可生化性較差的印染廢水處理效果不好，同時其對色度的去除也不理想，如單獨使用生化處理工藝處理印染廢水，則出水很難達標排放。

2.2 處理工藝的選擇

由以上分析可以看出，針對印染高濃度有機廢水單獨使用某種處理工藝很難處理達標，必須采用多種組合工藝聯合處理。經過對印染廢水水質指標的分析，并綜合考慮各處理工藝的優缺點后，決定采用Fe/C微電解-Fenton氧化-生物接觸氧化組合工藝作為本次工作的首選工藝進行研究。

印染廢水進入微電解池，在酸性環境下原電池生成的新生態H能破壞帶顏色物質的顯色結構，并使大分子物質裂解為小分子物質，從而達到脫色的要求，提高污水的可生化性。在Fenton氧化池羥基自由基（？OH）能夠使大分子有機物開環或斷鏈，最終形成水和二氧化碳，出水進入接觸氧化池進行好氧生化處理，最終實現達標排放。

選擇該組合工藝主要是基于以下幾個方面考慮：

（1）Fe/C微電解和Fenton氧化屬于成熟工藝，其對難降解有機物的去除和提高廢水可生化性的能力已經在實踐中得到證明；

（2）Fe/C微電解反應后多余的Fe2+可被Fenton氧化工序利用，既避免了Fe2+增加廢水的色度，又節省了Fenton氧化工序的運行成本；

（3）生物接觸氧化工藝耐沖擊負荷能力強，運行方便，產泥量較少，沒有污泥膨脹，同時不用污泥回流。

3 各工序的優化實驗

以秦皇島某印染廠的生產綜合廢水為實驗對象，對各處理工序進行優化實驗，目的是通過實驗研究得出各個工藝環節的最佳運行參數，其中Fe/C微電解工序主要以去除色度和降低CODCr為考慮因素；Fenton氧化池主要是以Fe/C微電解工序剩余Fe2+為基礎的條件下，通過實驗得出H2O2的最佳用量，實現有機物的進一步降解；物化工序的最終目的是將廢水的有機物含量和可生化性指標處理到能夠滿足后續生化處理工藝的正常運行。

3.1 Fe/C微電解

Fe/C微電解法主要通過形成的鐵碳原電池進行廢水處理，可以應用在電鍍、石化、印染、醫藥等多種工業廢水處理方面，主要是去除部分難生物降解的有機物，并且可以改變其中一些難降解物質的結構及形態，提高原廢水可生化性。研究表明，Fe/C微電解法對污染物的去除中，主要的影響因素包括：pH值、鐵碳體積比和反應時間。故對各影響因素進行單因素實驗，以求能夠確定對工藝最佳運行參數。

（1）pH值的影響

取等量的廢水于燒杯中，用體積分數為10%的硫酸調節水樣的pH值，按照2∶1的比例投加Fe和C，1 h后測試水樣的CODCr和色度，實驗結果見圖 1。

Fenton法是一種高級氧化處理技術，雙氧水在亞鐵離子的催化作用下分解成？OH，而？OH能夠無選擇性地與任何有機物發生反應，使之開環或斷鏈，特別適合處理難降解有機物，其最終產物為水和二氧化碳，不會污染水體。

考慮到在Fe/C微電解工序中色度的去除已經基本達到排放要求，故在此只將CODCr的去除率作為要求考察指標。

向等量的水樣中投入不同量的H2O2，反應30 min后測試水樣的CODCr，確定H2O2的最佳用量。之后，向等量的水樣中投入最佳用量的H2O2，考察反應時間對處理效果的影響。兩項實驗結果如圖 4 所示。

由圖 4 可知，H2O2的最佳用量為 2 mL/L，最佳反應時間為30 min。此時，CODCr的去除率為55%，去除率不高主要是因為Fe/C微電解后的廢水中Fe2+的余量沒有達到Fenton反應的最佳條件，但55%的去除率已經足以保證后續接觸氧化工藝的有機負荷要求。

3.3 可生化性及聯合運行

為了檢測物化工序是否達到降解色度、有機物和提高廢水可生化性的目的，對微電解和Fenton工藝聯合運行出水做了 3 次指標檢測，檢測結果的平均值見表 2。

由表 2 數據可知，經過物化處理后的廢水可生化性及有機物濃度已經完全滿足好氧生化反應運行要求。按照上述實驗測試數據調節Fe/C微電解池和Fenton氧化池的運行參數，同時對其出水pH值進行調節使其在 6 ～ 9，按照20%、40%、60%、80%、100%的體積比逐漸將原水引入生物接觸氧化池，經過20 d的調試待各個工序運行參數穩定后對出水指標進行監測，結果表明出水CODCr平均值為48 mg/L，色度為15倍，處理效果達到了城鎮污水處理廠污染物排放標準的一級A標準。

4 結論

采用Fe/C微電解-Fenton氧化-生物接觸氧化組合工藝處理印染高濃度有機廢水是可行的，其對難降解有機物和色度均有較強的去除效果，同時Fe/C微電解-Fenton氧化工藝的聯合處理方式最大限度地發揮了各自優勢，避免了單一工藝造成的二次污染和資源的浪費，符合實際生產的需要，為印染高濃度有機廢水的處理提供了一條新的捷徑。

參考文獻

[1] 陳意民，李金花，李龍海，等.脈沖電絮凝處理難降解印染廢水的研究[J].環境科學與技術，2009，32（9）：144-147.

[2] 孫劍輝，孫盛鵬，王慧亮，等.Fenton氧化技術處理難降解有機廢水研究進展[J].工業水處理，2006，26（12）：9-13.

[3] 路達，馬艷然，李占臣.粉煤灰和芬頓試劑協同處理印染廢水的研究[J].河北化工，2006，29（5）：52-54.

[4] 何強，龍騰銳.印染廢水治理技術評價[J].給水排水，1995（5）：47-50.

[5] 張宇峰，滕潔，張雪英.印染廢水處理技術的研究進展[J].工業水處理，2003，23（4）：23-27.

[6] 唐受印，戴友芝，汪大翚.廢水處理工程[M].北京：化學工業出版社，1998：29-30.

[7] 趙雪，何瑾馨，展義臻.印染廢水處理技術的研究盡展[J].化學工業與工程技術，2009，30（2）：39-43.

[8] 徐麗娜，趙華章，葉正芳.生物-微電解組合工藝處理染料廢水研究[J].環境工程學報，2007，1（12）：10-16.

[9] 許保玖，龍滕躍.當代給水與廢水處理原理[M].北京：高等教育出版社，2000：101-102.

[10] 邢劍南.微電解-Fenton氧化法處理染料廢水及其降解歷程的研究[D].鞍山：遼寧科技大學，2011.

[11] 范迪.印染廢水處理機理與技術研究[D].青島：中國海洋大學，2008.

選擇該組合工藝主要是基于以下幾個方面考慮：

（1）Fe/C微電解和Fenton氧化屬于成熟工藝，其對難降解有機物的去除和提高廢水可生化性的能力已經在實踐中得到證明；

（2）Fe/C微電解反應后多余的Fe2+可被Fenton氧化工序利用，既避免了Fe2+增加廢水的色度，又節省了Fenton氧化工序的運行成本；

（3）生物接觸氧化工藝耐沖擊負荷能力強，運行方便，產泥量較少，沒有污泥膨脹，同時不用污泥回流。

3 各工序的優化實驗

以秦皇島某印染廠的生產綜合廢水為實驗對象，對各處理工序進行優化實驗，目的是通過實驗研究得出各個工藝環節的最佳運行參數，其中Fe/C微電解工序主要以去除色度和降低CODCr為考慮因素；Fenton氧化池主要是以Fe/C微電解工序剩余Fe2+為基礎的條件下，通過實驗得出H2O2的最佳用量，實現有機物的進一步降解；物化工序的最終目的是將廢水的有機物含量和可生化性指標處理到能夠滿足后續生化處理工藝的正常運行。

3.1 Fe/C微電解

Fe/C微電解法主要通過形成的鐵碳原電池進行廢水處理，可以應用在電鍍、石化、印染、醫藥等多種工業廢水處理方面，主要是去除部分難生物降解的有機物，并且可以改變其中一些難降解物質的結構及形態，提高原廢水可生化性。研究表明，Fe/C微電解法對污染物的去除中，主要的影響因素包括：pH值、鐵碳體積比和反應時間。故對各影響因素進行單因素實驗，以求能夠確定對工藝最佳運行參數。

（1）pH值的影響

取等量的廢水于燒杯中，用體積分數為10%的硫酸調節水樣的pH值，按照2∶1的比例投加Fe和C，1 h后測試水樣的CODCr和色度，實驗結果見圖 1。

Fenton法是一種高級氧化處理技術，雙氧水在亞鐵離子的催化作用下分解成？OH，而？OH能夠無選擇性地與任何有機物發生反應，使之開環或斷鏈，特別適合處理難降解有機物，其最終產物為水和二氧化碳，不會污染水體。

考慮到在Fe/C微電解工序中色度的去除已經基本達到排放要求，故在此只將CODCr的去除率作為要求考察指標。

向等量的水樣中投入不同量的H2O2，反應30 min后測試水樣的CODCr，確定H2O2的最佳用量。之后，向等量的水樣中投入最佳用量的H2O2，考察反應時間對處理效果的影響。兩項實驗結果如圖 4 所示。

由圖 4 可知，H2O2的最佳用量為 2 mL/L，最佳反應時間為30 min。此時，CODCr的去除率為55%，去除率不高主要是因為Fe/C微電解后的廢水中Fe2+的余量沒有達到Fenton反應的最佳條件，但55%的去除率已經足以保證后續接觸氧化工藝的有機負荷要求。

3.3 可生化性及聯合運行

為了檢測物化工序是否達到降解色度、有機物和提高廢水可生化性的目的，對微電解和Fenton工藝聯合運行出水做了 3 次指標檢測，檢測結果的平均值見表 2。

由表 2 數據可知，經過物化處理后的廢水可生化性及有機物濃度已經完全滿足好氧生化反應運行要求。按照上述實驗測試數據調節Fe/C微電解池和Fenton氧化池的運行參數，同時對其出水pH值進行調節使其在 6 ～ 9，按照20%、40%、60%、80%、100%的體積比逐漸將原水引入生物接觸氧化池，經過20 d的調試待各個工序運行參數穩定后對出水指標進行監測，結果表明出水CODCr平均值為48 mg/L，色度為15倍，處理效果達到了城鎮污水處理廠污染物排放標準的一級A標準。

4 結論

采用Fe/C微電解-Fenton氧化-生物接觸氧化組合工藝處理印染高濃度有機廢水是可行的，其對難降解有機物和色度均有較強的去除效果，同時Fe/C微電解-Fenton氧化工藝的聯合處理方式最大限度地發揮了各自優勢，避免了單一工藝造成的二次污染和資源的浪費，符合實際生產的需要，為印染高濃度有機廢水的處理提供了一條新的捷徑。

參考文獻

[1] 陳意民，李金花，李龍海，等.脈沖電絮凝處理難降解印染廢水的研究[J].環境科學與技術，2009，32（9）：144-147.

[2] 孫劍輝，孫盛鵬，王慧亮，等.Fenton氧化技術處理難降解有機廢水研究進展[J].工業水處理，2006，26（12）：9-13.

[3] 路達，馬艷然，李占臣.粉煤灰和芬頓試劑協同處理印染廢水的研究[J].河北化工，2006，29（5）：52-54.

[4] 何強，龍騰銳.印染廢水治理技術評價[J].給水排水，1995（5）：47-50.

[5] 張宇峰，滕潔，張雪英.印染廢水處理技術的研究進展[J].工業水處理，2003，23（4）：23-27.

[6] 唐受印，戴友芝，汪大翚.廢水處理工程[M].北京：化學工業出版社，1998：29-30.

[7] 趙雪，何瑾馨，展義臻.印染廢水處理技術的研究盡展[J].化學工業與工程技術，2009，30（2）：39-43.

[8] 徐麗娜，趙華章，葉正芳.生物-微電解組合工藝處理染料廢水研究[J].環境工程學報，2007，1（12）：10-16.

[9] 許保玖，龍滕躍.當代給水與廢水處理原理[M].北京：高等教育出版社，2000：101-102.

[10] 邢劍南.微電解-Fenton氧化法處理染料廢水及其降解歷程的研究[D].鞍山：遼寧科技大學，2011.

[11] 范迪.印染廢水處理機理與技術研究[D].青島：中國海洋大學，2008.

選擇該組合工藝主要是基于以下幾個方面考慮：

（1）Fe/C微電解和Fenton氧化屬于成熟工藝，其對難降解有機物的去除和提高廢水可生化性的能力已經在實踐中得到證明；

（2）Fe/C微電解反應后多余的Fe2+可被Fenton氧化工序利用，既避免了Fe2+增加廢水的色度，又節省了Fenton氧化工序的運行成本；

（3）生物接觸氧化工藝耐沖擊負荷能力強，運行方便，產泥量較少，沒有污泥膨脹，同時不用污泥回流。

3 各工序的優化實驗

以秦皇島某印染廠的生產綜合廢水為實驗對象，對各處理工序進行優化實驗，目的是通過實驗研究得出各個工藝環節的最佳運行參數，其中Fe/C微電解工序主要以去除色度和降低CODCr為考慮因素；Fenton氧化池主要是以Fe/C微電解工序剩余Fe2+為基礎的條件下，通過實驗得出H2O2的最佳用量，實現有機物的進一步降解；物化工序的最終目的是將廢水的有機物含量和可生化性指標處理到能夠滿足后續生化處理工藝的正常運行。

3.1 Fe/C微電解

Fe/C微電解法主要通過形成的鐵碳原電池進行廢水處理，可以應用在電鍍、石化、印染、醫藥等多種工業廢水處理方面，主要是去除部分難生物降解的有機物，并且可以改變其中一些難降解物質的結構及形態，提高原廢水可生化性。研究表明，Fe/C微電解法對污染物的去除中，主要的影響因素包括：pH值、鐵碳體積比和反應時間。故對各影響因素進行單因素實驗，以求能夠確定對工藝最佳運行參數。

（1）pH值的影響

取等量的廢水于燒杯中，用體積分數為10%的硫酸調節水樣的pH值，按照2∶1的比例投加Fe和C，1 h后測試水樣的CODCr和色度，實驗結果見圖 1。

Fenton法是一種高級氧化處理技術，雙氧水在亞鐵離子的催化作用下分解成？OH，而？OH能夠無選擇性地與任何有機物發生反應，使之開環或斷鏈，特別適合處理難降解有機物，其最終產物為水和二氧化碳，不會污染水體。

考慮到在Fe/C微電解工序中色度的去除已經基本達到排放要求，故在此只將CODCr的去除率作為要求考察指標。

向等量的水樣中投入不同量的H2O2，反應30 min后測試水樣的CODCr，確定H2O2的最佳用量。之后，向等量的水樣中投入最佳用量的H2O2，考察反應時間對處理效果的影響。兩項實驗結果如圖 4 所示。

由圖 4 可知，H2O2的最佳用量為 2 mL/L，最佳反應時間為30 min。此時，CODCr的去除率為55%，去除率不高主要是因為Fe/C微電解后的廢水中Fe2+的余量沒有達到Fenton反應的最佳條件，但55%的去除率已經足以保證后續接觸氧化工藝的有機負荷要求。

3.3 可生化性及聯合運行

為了檢測物化工序是否達到降解色度、有機物和提高廢水可生化性的目的，對微電解和Fenton工藝聯合運行出水做了 3 次指標檢測，檢測結果的平均值見表 2。

由表 2 數據可知，經過物化處理后的廢水可生化性及有機物濃度已經完全滿足好氧生化反應運行要求。按照上述實驗測試數據調節Fe/C微電解池和Fenton氧化池的運行參數，同時對其出水pH值進行調節使其在 6 ～ 9，按照20%、40%、60%、80%、100%的體積比逐漸將原水引入生物接觸氧化池，經過20 d的調試待各個工序運行參數穩定后對出水指標進行監測，結果表明出水CODCr平均值為48 mg/L，色度為15倍，處理效果達到了城鎮污水處理廠污染物排放標準的一級A標準。

4 結論

采用Fe/C微電解-Fenton氧化-生物接觸氧化組合工藝處理印染高濃度有機廢水是可行的，其對難降解有機物和色度均有較強的去除效果，同時Fe/C微電解-Fenton氧化工藝的聯合處理方式最大限度地發揮了各自優勢，避免了單一工藝造成的二次污染和資源的浪費，符合實際生產的需要，為印染高濃度有機廢水的處理提供了一條新的捷徑。

參考文獻

[1] 陳意民，李金花，李龍海，等.脈沖電絮凝處理難降解印染廢水的研究[J].環境科學與技術，2009，32（9）：144-147.

[2] 孫劍輝，孫盛鵬，王慧亮，等.Fenton氧化技術處理難降解有機廢水研究進展[J].工業水處理，2006，26（12）：9-13.

[3] 路達，馬艷然，李占臣.粉煤灰和芬頓試劑協同處理印染廢水的研究[J].河北化工，2006，29（5）：52-54.

[4] 何強，龍騰銳.印染廢水治理技術評價[J].給水排水，1995（5）：47-50.

[5] 張宇峰，滕潔，張雪英.印染廢水處理技術的研究進展[J].工業水處理，2003，23（4）：23-27.

[6] 唐受印，戴友芝，汪大翚.廢水處理工程[M].北京：化學工業出版社，1998：29-30.

[7] 趙雪，何瑾馨，展義臻.印染廢水處理技術的研究盡展[J].化學工業與工程技術，2009，30（2）：39-43.

[8] 徐麗娜，趙華章，葉正芳.生物-微電解組合工藝處理染料廢水研究[J].環境工程學報，2007，1（12）：10-16.

[9] 許保玖，龍滕躍.當代給水與廢水處理原理[M].北京：高等教育出版社，2000：101-102.

[10] 邢劍南.微電解-Fenton氧化法處理染料廢水及其降解歷程的研究[D].鞍山：遼寧科技大學，2011.

[11] 范迪.印染廢水處理機理與技術研究[D].青島：中國海洋大學，2008.