印染廢水工程化處理技術應用最新進展

印染廢水工程化處理技術應用最新進展

紡織印染是浙江省支柱性產業，也是廢水排放量較多的工業部門之一，每年約排放印染廢水9.6×108噸，這些廢水具還原性高、pH值不穩定、可生化性差、單一手段難以處理等特點。近年來多篇論文文獻圍繞生物法、物化、生化工藝的單一或組合工藝進行了廣泛的研究，多種組合工藝并實驗室中取得了較好效果，但大多存在成本較高、處理時間過長、人力資源消耗過大等缺點，應用于工程實踐的工藝技術報道較少。另一方面，浙江省“五水共治”對印染廢水深度處理提出了更高的要求，如浙環發［2012］60號文件要求非棉印染企業的廢水的重復利用率50%以上，所以在目前全國彌補生態短板的大背景下，印染行業堅持在保護環境的前提下實現經濟效益是自身生存發展的唯一選擇。本文就國內外報道的印染廢水工程化應用技術進行綜述，旨在推動工程化技術在實踐中的應用。

工程化技術應用原理

因印染廢水中pH值變化較大，通常需要首先調節pH值，然后進行物化處理（如超聲波處理、氧化處理），以消除廢水中某些對生化處理造成威脅的微生物，破壞還原性高分子有機物的分子結構，提高印染廢水的BOD5/CODCr，使印染廢水中絕大部分染料活性染料及助劑分子的的可生化性提高，接下來再進行生物法處理。10余年來，在可生化領域出現大量研究論文，主要有Fenton高級氧化、電離輻射、臭氧氧化、紫外光催化（UV-Cata）、電化學氧化及其傳統工藝的聯合處理技術研究上，但上述技術尚無應用于生產的報道。

生物法處理印染廢水按照微生物對氧的需求可分好氧法、厭氧法及兼氧法。厭氧生物處理是在缺氧環境中，異養菌將污水中的不溶性的還原性物質和可溶性的耗氧性物質水解為有機酸，使不溶性還原性物質轉化成可溶性分子，降低大分子還原性物質的分子量，大幅提高廢水的可生化性。好氧生物處理是在好氧的條件下，微生物利用水中的有機污染物為基質進行的生物催化反應，最終耗氧性有機物在生物酶的作用下反應生成小分子無機物，達到無害化的要求。因此，厭氧生物處理過程比好氧過程復雜，發揮作用的微生物種類較多、生化反應性質和功能較多，能夠將大分子有機物污染分子分解為小分子污染因子，提高可生化性，因此通常將厭氧過程作為好氧過程的前過程。

“物化+生化”組合工藝在印染廢水工程實踐中的應用

2000年以后，隨著紡織印染市場對產品需求的變化，更多難易降解的活性染料及助劑分子得以應用，印染廢水的處理難度加大，很多小試或中試工藝開始在放大應用于工程實踐中，但仍以“厭氧+好氧”的生物法輔以化學法聯合工藝為主，其中根據厭氧和好氧處理方式的差別、化學法在生物法處理前、中、后期的應用，形成了多種不同的工程化實踐應用技術。張鳳英等在杭州新開工廠內采用“混凝沉淀+氣浮法+水解酸化+生物接觸氧化”等處理印染染料和助劑混合廢水達到了入網標準。梅榮武等在4500m3/d的規模上，利用“氣浮+水解酸化+好氧生物處理+二沉池+氣浮”的提標改造工藝處理含PVA（聚乙二醇）的印染廢水，處理后的廢水可排放指標。河北省高陽縣污水處理廠在20萬m3/d規模上，采用“混凝沉淀+水解酸化+好氧曝氣+混凝沉淀+活性砂過濾器”，能夠實現出水達標排放。廣東佛山某大型紡織企業在1.5萬m3/d規模上采用“混凝沉淀+厭氧生物池+好氧生物池”組合工藝處理印染廢水，出水水質符合《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）要求。李盼等對無錫市某印染廠原污水處理工藝路線后添加“水解酸化+接觸氧化+混凝沉淀”的工藝設備進行廢水處理，出水水質符合納管要求且處理成本較低。婁金生等采用“水解酸化+生物接觸氧化+穿孔旋流斜管沉淀池+生物炭池”的技術工藝在5000m3/d規模基礎上成功處理了棉布印染廢水。謝維等在廣東某工業園區利用“水解酸化+混凝沉淀+生物接觸氧化+混凝沉淀”工藝在3.2萬m3/d的規模上處理了2家工廠產生的高濃度廢水，運行結果表明，廢水處理系統對BOD5、CODCr、懸浮物、色度的去除率均超過92%，出水水質優于《廣東省水污染物排放限值》（DB44/26-2001）要求，運行成本低且實現了部分回用。付永勝等采用“水解酸化-UASB（上流式厭氧污泥床反應器）-SBR（序批式活性污泥法）”組合工藝在綿陽和成都2家印染廠廢水處理工程中實施，廢水經酸化處理后，BOD5/CODCr從0.15～0.30提高到0.30～0.45，出水穩定達標排放。

隨著印染廢水工程化技術的進步和發展，較為經典印染廢水處理工藝初步顯現，該工藝為“去除雜質（格柵、過濾器等）+調節水質+混凝沉淀+氣浮處理+水解酸化（或厭氧池、兼氧池處理、生物膜技術或其他等效方式）+好氧生化（接觸氧化、流化床、生物膜技術或其他等效方法）+沉淀或氣浮”。

新型技術（或新型組合技術）在印染廢水中試規模的研究

隨著實驗室小試規模的研究進展，若干新型技術應用于中試規模的研究，但仍集中在經典的“物化+生化”組合工藝以及圍繞生物法為主聯合其他工藝的處理方法。項頌等采用“混凝沉淀-ABR（折流式水解反應器）水解酸化-A2/ O-曝氣生物濾池”工藝對江蘇某工業園內綜合廢水進行了中試規模（24m3/d）處理研究，ABR水解酸化后，廢水的可生化性顯著提高，整個工藝對BOD5、CODCr、總磷、總氮、色度去除率分別達到87%、93%、76%、94%、68%。孫建國等在陜西華潤印染有限公司污水處理站，利用“水解酸化+復合膜生物反應器”進行了中試研究，結果表明，在優化條件下，CODCr可以由1500～2300mg/L降低至67.2mg/L、色度可以由800～1200倍降低至16倍，懸浮物可以由300～500mg/L降低至0mg/L，膜生物反應器能夠保持長時間的穩定運行，且通過控制膜通量、壓力等參數能夠較好控制膜污染，延長膜的使用壽命。董倩倩等采用“混凝沉淀+BAF（曝氣生物濾池）”處理的印染廢水，出水CODCr平均值降低至37.8mg/L，總磷均值降低至0.398mg/ L，優于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）標準要求。郭冀峰等采用“調節+混凝沉淀（FeSO4）+水解酸化+生物接觸氧化+二級沉淀+曝氣生物濾池法”對西安某紡織公司的棉布漂染廢水進行了中試規模（120m3/ d）的試驗，在優化條件下，BOD5、CODCr、懸浮物及色度的去除率均達到95%以上，為處理難降解廢水提供了有效可行的處理思路及方法。余斌等針對浙江省某印染制革園區污水處理廠“水解酸化+CASS（周期循環活性污法）”二級生化出水，開展了處理規模36～120t/d的中試研究，在優化條件下臭氧-活性炭混合填料BAF處理方法的出水CODCr、色度能穩定達到《城鎮污水廠污染物排放標準》一級B標準要求。尤雋等 在10000m3/d規模基礎上采用“格柵去雜+UASB+厭氧+好氧+混凝反應”組合工藝處理印染廢水，BOD5、CODCr、懸浮物及色度的去除率均達到93%以上，使出水水質達到了《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）的一級標準。

廢水回用技術在印染廢水深度處理中的應用

按照浙環發［2012］60號文件要求非棉印染企業的廢水的重復利用率50%以上，這一規定促使省內印染行業中水回用項目大量上馬。膜法因其穩定的脫色、脫鹽能力成為印染行業重要的技術手段，而以“超濾+反滲透”為核心的雙膜法工藝占據膜法處理測主導地位。朱樂輝等利用寧波某針織工貿有限公司利用“混凝沉淀+水解酸化+活性污泥+二沉池沉淀”的出水，采用“混凝沉淀+曝氣生物濾+納米材料符合膜系統”中試工藝進行深度處理，處理后的廢水回用于生產。廣東佛山某大型紡織企業在“混凝沉淀+厭氧生物池+好氧生物池”組合工藝處理印染廢水后經“一體式曝氣生物濾池+上流式曝氣生物濾池”組合工藝深度處理（規模5000m3/d），出水為膜法中水回用系統提供穩定可靠的進水。郭海林等利用“絮凝沉淀+A/O+MBR+RO”使CODCr、SS降低到FZ/T01107-2011以下，實現了廢水回用處理及回用，工程運行1年穩定運行結果表明，產水pH為6.5～8.5，CODCr＜50mg/L，色度＜15倍，電導率＜0.5ms/cm，達到了FZ/T01107-2011回用水質指標，中水回用率達到60%。李連生等采用“水解酸化+接觸氧化+MBR+RO”廢水處理及回用工藝處理印染廠廢水，設計回用水量為1200m3/d，回用率為66.7%，回用水滿足生產需求，外排水滿足《紡織染整工業水污染物排放標準》中表2標準。李紅蓮等在1200t/d規模上采用“多介質過濾器+超濾（UF）+反滲透（RO）”工藝良好處理了工業廢水，處理后的產品水作為生產水回用，出水的pH范圍6.7～7.5、CODCr≤2mg/L，濁度≤2mg/L、硬度≤3mg/L、電導率≤50μg/ms，出水水質穩定并達到生產回用水的標準。余恒等采用“混凝沉淀+水解酸化+膜生物反應器（MBR）+反滲透（RO）”工藝相結合對印染廢水進行處理和生產回用，廢水回用率達到60%，回用水指標科滿足車間生產的各個環節用水。

印染廢水的工程化技術應用和發展趨勢

（1）環保染料和助劑的研發和規模化應用。印染廢水的處理難關鍵在于廢水中含有各種難于生化降解的印染漿料和助劑，因此在印染過程中，研發成本低廉、效果良好的、污染指數低的環保型漿料成為印染廢水處理中首要選擇，配比科學的環保原料應用于工程實踐必然大幅度降低水污染程度。

（2）生物法在在更廣的范圍的拓展應用。生物法工程化技術應用研究集中在高效降解菌、微生物酶、生物膜技術發展等三個方面。高效降解菌應用主要為產酶酶系廣且專一性較好的產酶菌株的篩選和構新型工程菌的構建及應用；微生物酶則主要涉及復合生物酶的應用和應用成本的降低研究等方面；生物膜技術發展集中在生物填料改性、生物固定化、生物膜污染控制技術方面。

（3）生物法為主結合物化和生化法的組合工藝更加優化。將物理技術、高級氧化技術和生物技術形成組合工藝并優化，組合的工藝在于彌補單一技術的不足，充分發揮各組合單元的優勢，降低成本，提高出水水質。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.21.041