印染廢水處理技術的研究進展

李文燕,劉姝瑞，張明宇,2，譚艷君

(1. 西安工程大學紡織與材料學院，陜西西安 710048;2. 偉格仕紡織助劑(江門)有限公司，廣東江門 529000)

?

印染廢水處理技術的研究進展

李文燕1,劉姝瑞1，張明宇1,2，譚艷君1

(1. 西安工程大學紡織與材料學院，陜西西安 710048;2. 偉格仕紡織助劑(江門)有限公司，廣東江門 529000)

介紹了印染廢水的分類特點及相應的主要污染物，從物理法、生物法、化學法等角度綜述了印染廢水處理技術，并對印染廠使用污水處理技術提出了相應建議。

印染廢水 處理技術 物理法 生物法 化學法

印染廢水是加工棉、麻、毛、化纖及其混紡產品所產生，水量較大，有機污染物含量高，包含大量的懸浮物、纖維、漿料、染料、助劑、油劑、整理劑、酸、堿、鹽等雜質，堿性大(pH值一般為6～10)，色度大，水質變化大，是難處理的工業廢水之一。每印染加工1噸紡織品耗水100噸～200噸，其中廢水占80%～90%。印染廢水的CODCr(化學需氧量——鉻法)為400mg/L～1000mg/L，BOD5(五日生化需氧量)為100mg/L～400mg/L，SS為100mg/L～200mg/L，色度為100倍～400倍[1]。

印染廢水的處理方法主要有物化法和生化法。物化法即是將物理法和化學法相結合，生化法即是將生物法和化學法相結合。單一的處理方法一般很難達到理想的處理效果，混合處理方法處理效果明顯強于單一處理方法[2，3]。本文主要將分開介紹物理法、生物法和化學法對印染廢水的處理。印染廢水由于工藝過程的不同，污染物、特點均有所不同，印染廢水分類、特點及相關污染物如圖1所示。

圖1 印染廢水分類及特點

1 物理法

物理處理方法，主要包括吸附法、膜分離技術、電子脫色技術、萃取技術、磁分離法等[4]。

1.1 吸附法

物理處理方法中應用最廣的是吸附法，適用于低濃度印染廢水的深度處理，費用低、脫色效果較好，適合中小型印染廠廢水的處理。

廣州環發環保工程有限公司李鳳鐿和譚君山[5]研究了活性炭處理印染廢水時的吸附性能，發現活性炭再生較難、成本較高，可與其他化學劑及與其它方法耦合后處理染料廢水。

中國海洋大學環境科學與工程學院的孟范平和易懷昌[6]對各種吸附材料在印染廢水處理中的應用進行了研究，主要探討了活性炭、天然礦物吸附劑、固體廢棄物吸附劑、無機物吸附劑、樹脂吸附劑和殼聚糖衍生物吸附劑。研究發現，活性炭價格昂貴，再生困難；天然礦物、固體廢棄物來源廣，但易造成二次污染；無機物吸附劑光譜性差。作為海產品加工業的廢棄物殼聚糖，來源廣泛、資源豐富、環境友好、無毒易降解、無二次污染，且易于進行改性，可用作吸附劑。

山東大學鐘倩倩等人[7]為實現秸稈資源化，解決印染廢水處理難的問題，通過對麥草秸稈進行改性，制備成有效吸附染料的吸附劑，該吸附劑對活性艷紅染料有良好的吸附作用。

1.2 膜分離技術

膜分離法是處理印染廢水最常用的方法之一，是指在廢水處理中，不同粒徑的分子通過半透膜，從而達到選擇性分離[8]。膜分離技術是純物理過程，膜不發生相的變化，不需添加催化劑，運行費用低。但膜的一次性造價高，污染嚴重，需根據廢水的類型選擇不同的預處理方法，在預處理時刻適當去除懸浮性固體以增加膜的使用壽命，但會增加成本[9]。

四川大學的張杰、褚良銀和陳文梅對膜分離技術的應用做了介紹[10]，指出超濾膜分離技術對洗毛水的處理有很好的效果，不僅可以回收廢水中的羊毛脂，還可回收洗毛水，COD的去除率大于80%。

大連理工大學張蕓等人，以超濾和納濾膜分離技術為核心，研究了印染廢水處理及回用工藝在工程上應用的可行性[11]，發現還原染料廢水采用超濾系統處理，膜出水水質可滿足印染廠回用水質要求；活性染料廢水通過納濾濃縮能獲得較好的染料回收效果。采用雙膜分離系統(UF+NF)，能明顯去除兩種染料廢水的污染物，還原染料廢水的總懸浮物、COD、濁度和色度的去除率分別達到100%、95.21%、92.86%和100%；活性染料廢水去除率分別達到100%、82.85%、98.46%和99.43%。

1.3 萃取法

萃取法主要利用有機物在水中和在有機溶劑中溶解度的差異，再將萃取劑與污染物分離，可循環利用萃取劑，所得污染物也可經進一步處理后變廢為寶。液膜技術是近年來發展較快的萃取方法之一，可萃取含染料廢水中的染料物質[12]。

大慶油田的叢華光探討了液膜技術在工業廢水處理中的應用[13]，液膜技術目前在國內主要用于處理弱酸、弱堿及金屬類廢水。由于制備液膜的技術還停留在試驗階段，還不能進行大規模工廠應用，但是液膜技術處理印染廢水還是有一定的應用前景。

1.4 磁分離法

磁分離技術是一種新型的水處理技術，主要是將水體中微量粒子磁化后再分離[14]。

超導高梯度磁分離技術是近年來新興的磁分離技術。日本大阪大學Fang等人[15]在超導高梯度磁分離裝置中，研究了兩種含硫酸鹽的鐵磁粉末(functional iron powder A and B)對6種模擬染料廢水(直接紅90，莧菜紅，甲基橙，結晶紫，甲基藍和氣巴亮黃3G-P)的去除效果，發現磁分離技術均能高效的去除這6種染料；還發現染料和鐵磁粉末間主要依靠靜電力的連接，反應與陰離子濃度及溶液的pH值有關[16]。

中科院孫正濱等人[17]選擇超導磁分離污水處理工藝中的磁種為聚合物包覆Fe3O4磁性納米粒子，在常溫條件下合成，通過對印染廠廢水處理的研究，發現磁性納米粒子可有效去除印染廠廢水中的污染物。

2 化學法

化學法是處理染料廢水的主要方法，主要依據化學反應的原理及方法來分離回收廢水中的污染物，或改變廢水性質，對廢水進行無害化處理的方法[18]。主要有絮凝沉淀法、化學氧化法(Fenton法、臭氧化法、聯用氧化法)、電化學法、光化學氧化法等。

2.1 絮凝法

絮凝法是采用絮凝劑將染料分子和其它各類雜質進行吸附、絮凝、沉降，以污泥形式排出，凈化印染廢水的方法，常用的絮凝劑有鐵鹽、鋁鹽、鎂鹽、有機高分子和生物高分子[19]。

南通大學王春梅、劉軼祎和貢燁萍探討了無機絮凝劑、有機絮凝劑及有機/無機復配絮凝劑對直接紅BWS、酸性紅N-3BL和活性紅BF-DB的染色廢水的脫色情況研究，發現復配絮凝劑可明顯提高脫色效果，有機絮凝劑和硫酸鋁的投加量分別為120mg/L和80 mg/L，pH值為6～7時，實際印染廢水的脫色率可達96.8%，COD 去除率達 80.6%[20]。

絮凝法技術在化學法中屬于流程簡單、設備投資少、占地面積小、方便操作管理的方法，同時該方法對疏水性染料脫色效率高，但對親水性染料處理效果差。

2.2 化學氧化法

化學氧化法分為Fenton試劑法、臭氧化法以及目前開發的聯用氧化法等。

Fenton法是利用由H2O2與Fe2+混合組成的氧化體系這一試劑，在酸性條件下(pH<3.5)，H2O2被Fe2+或Fe3+催化分解產生高活性的·OH和·O2H，同時Fe離子還具有絮凝作用[21]。Fenton法的設備簡單，操作方便，能有效分解有機污染物，甚至能徹底將有機污染物氧化分解為水、二氧化碳和礦物鹽等無害無機物，不產生二次污染。

目前，在化學氧化法中，臭氧氧化法屬于較為成熟的方法，同時也是最常用的方法。多數染料經臭氧氧化法都能有良好的脫色效果，但還原染料、硫化染料、涂料等不溶于水的染料脫色效果較差，耗電多，不適合處理大流量的廢水，且CODcr去除率低。

清華大學李昊、周律等人探討了印染廢水臭氧氧化法的深度處理，在進氣流量為2.5L/min、進氣中臭氧質量濃度12.5 mg/L、臭氧通氣時間30 min、后續反應30 min后，廢水的COD去除率約為40%，色度去除率>95%，處理后廢水色度小于5倍，COD為45mg/L～70mg/L，BOD5為10mg/L～13mg/L，BOD5/COD為0.2，出水可生化性有所提高[22]。

聯用氧化法一般有兩種，第一種是基于臭氧的高級氧化過程，并與其它方法結合互補，使得廢水處理效果達最佳，如與光輻照結合的光化學氧化法；另一種是加入固體顆粒催化劑(如活性炭、金屬氧化物)，加強臭氧氧化，該方法不需氧化劑或能源。

光催化氧化技術是利用半導體(例如TiO2、SnO2、ZnS、WO3等)作為催化劑，當紫外光照射到半導體表面時，電子發生躍遷，從而形成了光生電子和空穴[23]。經輻照、光催化劑在反應體系中產生具有極強活性和極強氧化性的自由基，再通過自由基與污染物間的加合、取代、電子轉移等過程將污染物降解為簡單的無機物[24]。

李兵宇等人[25]進行了O3/UV聯合氧化技術處理印染紡織廢水的研究。發現O3/UV聯合氧化法比單獨臭氧氧化法處理更有效，而且能氧化單一臭氧氧化法難以降解的有機污染物。

王曉寧、卞華松和張國瑩[26]采用紫外光與超聲波協同氧化法處理酸性紅B染料模擬廢水，發現在溫度30℃，初始濃度為50mg/L，pH值11.5，飽和氣體為氧氣，波長為253.7nm的紫外光時，處理60min，脫色率達99.1%。

劉時松與何瑾馨[27]，采用臭氧脫色和活性炭吸附聯用技術，在線連續處理印染加工中產生的低濃度廢水，發現該工藝對大多數水溶性染料廢水的處理效果均較好，出水接近無色，CODcr去除率達80%以上。

2.3 電化學法

電化學法是通過直接或間接地電解作用，將廢水中的污染物去除或將有毒物質轉化為無毒或低毒物，使用的設備小、占地少、運行管理簡單、COD去除率高、脫色效果好。根據電極反應的不同方式，電化學法可細分為電氣浮法、電絮凝、內電解法、電催化氧化法和高壓脈沖電解法[28]。

尹紅霞、康天放等人采用電沉積和熱解氧化法制備了含有中間層SnO2+Sb2O3的鈦基體二氧化鉛電極(Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2)，研究制備的電極對甲基橙水溶液的電催化氧化具有脫色性能[29]，該電極對60mg/L模擬廢水甲基橙處理2h，脫色率可達82.21%, COD去除率76.75%。

3 生物法

生物法是通過生物菌體的絮凝、吸附和生物解功能，對染料進行分離、氧化降解[30]。生物法主要包括好氧法和厭氧法。厭氧生物技術去除印染廢水的效率雖高，但由于印染廢水的CODCr、色度等基數大，廢水處理后仍不能達標，所以最終還需好氧生物處理[31]。好氧法主要有活性污泥法和生物膜法兩種處理形式。但好氧法和厭氧法不能單獨使用，將二者進行聯合使用效果較好。

3.1 生物膜法

生物膜法主要有生物流化床、生物接觸氧化、生物濾池和生物轉盤等，對印染廢水的脫色作用比活性污泥法高。

華南理工大學韋朝海等人[32]研究了新型生物流化床組合工藝技術對印染廢水的處理情況，發現采用新型生物流化床組合技術處理印染廢水，克服了傳統方法的缺點，停留時間短、氧利用率高、有機污染物轉化速率快以及污泥產量少。

3.2 生物接觸氧化法

生物接觸氧化法是一種介于生物濾池法與活性污泥之間的生物膜法工藝，該方法主要是在池內設置填料，為保證污水與填料(浸沒在污水中)的充分接觸，避免生物接觸氧化過程中污水與填料接觸不均勻，采用池底曝氣對污水充氧，使得池內污水一直處于流動狀態。生物接觸氧化技術容積負荷較高，對水質水量的驟變適應力較強，剩余少量污泥，沒有污泥膨脹問題，運行管理簡便。

成世坤、梁類鈞和邱秋圖研究了生物接觸氧化工藝對印染廢水的處理效果[33]，發現處理穩定后，常規出水指標(COD、BOD5、SS等都能達到良好的處理效果，同時運行費用低廉，有良好的可操作性及可間歇運行，在處理印染廢水中，應大力推廣。

安芳萊研究了水解酸化——接觸氧化工藝處理高濃度印染廢水在工程上的應用[34]。通過水解酸化把有機污染物從難降解轉化為可降解，再通過接觸氧化法把可生物降解的有機污染物無機化，并從廢水中排除分離，凈化水質。發現應用此方法，剩余污泥少、耐沖擊負荷力強、難降解有機物去除效率高，CODcr平均去除率為91%，色度的平均去除率為96%。

4 結語

近幾年，印染行業面臨國內外市場需求不足、國內的染化料價格暴漲、環保排放標準執行困難、環保維護成本高等問題，如何采用經濟有效的辦法進行廢水處理，控制處理廢水的成本，是印染廠廢水處理的一大難點。

目前，國內的印染廢水處理方法主要以生物法為主，物理法與化學法為輔。從“綠色循環經濟”的角度看，未來印染廢水治理發展主要有兩個方向，其一是組合工藝的發展，但還需對組合工藝進行優化，開發分質回用技術，耦合生產過程；另一個發展方向是研究新型生物處理工藝及高效專門細菌處理。

在印染廢水處理的應用過程中，印染廠需分析自身廢水特質(水質、水量)，深入了解印染廢水性質，不可照搬他廠經驗，不能僅改變一些參數，就將城市污水處理的設計規范用于印染廢水處理；用微電解、Fenton氧化、催化氧化等高難度工業廢水處理的牛刀來處理印染廢水時，要注意處理廢水的經濟性、實效性。

[1] 奚旦立，馬春燕．印染廢水的分類、組成及性質[J]．印染，2010，36(14)：51-53．

[2] 梁佳，曹明明．印染廢水特點及其處理技術[J]．地下水，2011，33(2)：67-69．

[3] 馬玉萍．印染廢水深度處理工藝現狀及發展方向[J]．工業用水與廢水，2013，44(4)：1-5．

[4] 董殿波．印染廢水處理技術研究進展[J]．染料與染色，2015，52(4)：56-62．

[5] 李鳳鐿，譚君山．活性炭吸附法處理染料廢水研究的進展概況[J]．廣州環境科學，2010，25(1)：5-8．

[6] 孟范平，易懷昌．各種吸附材料在印染廢水處理中的應用[J]．材料導報，2009，23(13)：69-73．

[7] 鐘倩倩，岳欽艷，李倩，等．改性麥草秸稈對活性艷紅的吸附動力學研究[J]．山東大學學報：工學版，2011，41(1)：133-139, 1．

[8] 薛勇剛，官嵩，戴曉虎，等．膜分離技術用于印染廢水處理及回用的研究進展[J]．染整技術，2014(5)：26-31．

[9] 史會劍，朱大偉，胡欣欣，等．印染廢水處理技術研究進展探析[J]．環境科學與管理，2015，40(2)：74-76, 80．

[10]張杰，褚良銀，陳文梅．膜分離技術在廢水處理中的應用[J]．過濾與分離，2004，14(3)：8-11．

[11]張蕓，王曉靜，代文臣，等．組合膜分離技術資源化處理印染廢水工藝的研究[J]．水資源與水工程學報，2015，26(4)：29-34．

[12]陳嬋維，付忠田，于洪蕾，等．染料廢水處理技術進展[J]．環境保護與循環經濟，2010，30(4)：37-40．

[13]叢華光．液膜法在工業廢水再利用中的研究現狀[J]．科技傳播，2014(10)：58-58, 62．

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

[15]Fang M, Mishima F, Akiyama Y. Fundamental study on magnetic separation of organic dyes in wastewater [J]. Physica C, 2010,470(20):1827-1830.

[16]任南琪，周顯嬌，郭婉茜，等．染料廢水處理技術研究進展[J]．化工學報，2013，64(1)：84-94．

[17]孫正濱，楊慧慧，熊忠，等．磁性納米粒子制備及其在印染廠污水處理中的應用[J]．科技導報，2010，28(22)：25-28．

[18]趙雪，何瑾馨，展義臻．印染廢水處理技術的研究進展[J]．化學工業與工程技術，2009，30(2)：38-43．

[19]常愛榮，孫瑾．印染廢水處理技術研究進展[J]．廣東化工，2010，37(9)：217-218．

[20]王春梅，劉軼祎，貢燁萍．印染廢水的復合絮凝劑脫色[J]．印染，2012，38(16)：36-40．

[21]王紹溫，陳勝，孫德智．物化法處理印染廢水的研究進展[J]．工業水處理，2010，30(1)：8-12．

[22]李昊，周律，李濤，等．臭氧氧化法深度處理印染廢水生化處理出水[J]．化工環保，2012，32(1)：30-34．

[23]鄭廣宏，夏邦天，許璟．光化學氧化技術處理印染廢水研究進展[J]．水處理技術，2008，34(2)：5-8．

[24]盧徐節，劉瓊玉，劉延湘，等．高級氧化技術在印染廢水處理中的應用[J]．印染助劑，2011，28(5)：7-11．

[25]李兵宇，劉萬生，趙偉榮，等．O3/UV與生化組合處理印染廢水[J]．印染，2005，31(13)：34-37．

[26]王曉寧，卞華松，張國瑩．超聲與紫外光協同氧化法處理染料廢水的工藝研究[J]．上海環境科學，2002，21(6)：334-337,38．

[27]劉時松，何瑾馨．低濃度染色廢水的臭氧-活性炭在線脫色及其回用的研究[J]．東華大學學報：自然科學版，2006，32(2)：16-20．

[28]劉梅紅．印染廢水處理技術研究進展[J]．紡織學報，2007，28(1)：116-119, 1．

[29]尹紅霞，康天放，張雁，等．電化學催化氧化法降解水中甲基橙的研究[J]．環境科學與技術，2008，31(2)：88-91．

[30]陳躍．染料廢水處理技術及研究趨勢[J]．黃石理工學院學報，2011，27(1)：8-14．

[31]耿云波，劉永紅，趙鵬飛．印染廢水生物處理技術的應用現狀及研究進展[J]．工業用水與廢水，2010，41(4)：1-4．

[32]韋朝海，黃會靜，任源，等．印染廢水處理工程的新型生物流化床組合工藝技術分析[J]．環境科學，2011，32(4)：1048-1054．

[33]成世坤，梁類鈞，邱秋圖．生物接觸氧化工藝對于印染廢水的處理效果[J]．中國水運(下半月)，2012，12(3)：255-256．

[34]安芳萊．水解酸化-接觸氧化工藝處理印染廢水[J]．科技風，2011(13)：60-61．

Research Progress of Treatment Technology of Printing and Dyeing Wastewater

LIWen-yan1,LIUShu-rui1,ZHANGMing-yu1,2,TANYan-jun1

(1. School of Textile and Materials, Xi’an Polytechnic University, Xi’an 710048；2. Vigors Textile Chemical (Jiangmen) Co., Ltd, Jiangmen 529000)

The classification characteristics of printing and dyeing wastewater and the corresponding main pollutants were introduced. The treatment technology of printing and dyeing wastewater from physical, biological and chemical methods were reviewed, and the corresponding suggestions for the treatment of wastewater in dyeing and printing plants were put forward.

printing and dyeing wastewater, treatment technology, physical method, biological method, chemical method

2016-07-05

李文燕(1993-)，女，碩士研究生，研究方向：紡織與染整新技術、新材料。

譚艷君(1963-)，女，教授級高級工程師，碩士生導師。

TQ610

A

1008-5580(2016)04-0142-05