活性染料印染廢水處理工藝研究

丁振中，張 超，朱 萌

（揚州日興生物科技股份有限公司，江蘇 揚州 225601）

從上個世紀80年代初期，我國印染行業發展迅速，其對我國經濟發展做出的貢獻是顯而易見的。但是印染業蓬勃發展過程中產出了大量的印染廢水，對生態環境形成較大的污染。據不完全統計，印染廢水每日的排放量和一個地區的平均用水量相當。近些年間，國家大力倡導節能、減排發展理念，在這樣的背景下，人們從思想上給予印染廢水處理情況較高重視，相關人員也不斷探究處理印染廢水的工藝方法，單一工藝應用階段暴露出一些不足，故而業內人士嘗試借鑒國外先進的技術方法，加大組合工藝技術的研究力度，并試圖將其應用于生產實踐中。

1 印染廢水簡述

在印染廠內，退漿、煮煉、漂白、染色均是產生印染廢水的主要環節，以上這些生產過程對印染廢水特征形成一定影響：

（1）色度相對較大、有機質含量偏高。印染廢水隸屬于有機廢水的范疇，天然及人工合成的有機物是污染物的主要構成。

（2）水質波動較大。印染廢水為印染廠生產運營階段對外排放出的各種廢水混合物總稱、COD能夠達到2 000～3 000/ L，BOD/COD＜0.2，可生化性整體偏低。

（3）pH值變動較大。這主要是由于在印染加工階段會采用不同工藝處理各種纖維織物，不同染色條件處理染色或印花過程，故而在印染加工階段不同纖維織物對外排放出的廢水pH有一定差異。

（4）因加工物品類型、生產量均不是恒定的，因而水溫水量也處于變動狀態中。

2 印染廢水處理分類及研究進展

2.1 芬頓試劑強氧化

酸性條件下，H202和Fe2+發生化學反應，Fe2+和Fe3+兩者相互轉換、傳送，激發出H202的高氧化電位（2.8V），此時其具備捕獲電子能力較強（位居F2之后）的羥基自由基（-OH），（-OH）基于引發鏈反應連續推進直至 H202整體消耗掉，最后把有機污染物徹底氧化成極為簡單的小分子，比如H20、CO2等。故而，該種處理工藝在含有多種有機物廢水的氧化分解中表現出較高適用性，在處理印染廢水方面表現出良好效能，特別是在生物難降解或傳統化學氧化法應用效率偏差的工況下。

在正常條件下，因印染廢水成分復雜、污染物含量及懸浮物含量均處于較高水平，采用芬頓試劑分解有機物，能夠緩緩降低CODCr濃度，Fe2+被氧化后產生的Fe3+自帶有絮凝作用，形成的一定量的絮狀物對芬頓試劑與有機物兩者接觸過程有阻隔作用，這是有機污染物氧化分解不完全的主要原因之一。強氧化反應時對活性染料廢水色度、CODCr去除率分別是70%～90%、45%～65%[1]。如果實踐中將適量1‰聚丙烯酞胺添加至在強氧化出水內，則產生的絮凝沉淀效果是較為理想的，且還較為顯著地改善了出水水體質量。

選用芬頓試劑處理活性染料廢水，能取得較顯著的成效，技術實施過程合理，出水水質改善程度也是極為顯著的，提示該工藝在印染廠印染廢水處理領域中有較高的實用性，有推廣價值。但其也有一定不足，比如工藝要求較為嚴苛、成本較高等。

2.2 脫色絮凝法

活性染料是水溶性小分子物質，帶有正電荷，對外不會顯現出膠體狀態，與絮凝劑的陽離子（Fe3+、AL3+等）電荷互為排斥，故而聚合氯化鋁、聚合氯化鐵等絮凝劑對活性印染廢水起到的作用以分散為主，脫色效果整體較差。在堿性條件下Fe3+、AL3+等均能接受孤對電子，通過絡合反應形成結構較復雜的膠體樣大分子物質，以上這些膠物質在后期聚合過程會產出絮凝體，由水內分離出去并取得較好的凈水效果，且絮凝、脫色效果好壞和pH值大小之間存在著正相關關系。

2.3 生化法

該工藝方法主要包括厭氧、好氧微生物氧化分解兩種類型，屬于一種清潔、環保、節能的污水處置技法，是當下國內外印染廠優先選擇的工藝方法之一。生化處理法又可以被細分成活性污泥法與生物膜法，在生物膜法的基礎上又發明了MBA（膜生物反應）。因印染廢水是很難實現生物降解的廢水，單純采用生化法進行處理，很難使用處理后的出水檢出指標值符合現行規范標準，故而建議和其他方法組合使用。

某印染廠的印染廢水水質水量波動性很大，為能使進水營養實現均衡，需裝設調節池。已知其BOD5/CODCr=0.33，預示著可生化性一般，如若使用傳統活性污泥法處理廢水，污染物很難完全講解，故而將水解酸化池加裝在調節池滯后，利用酸化池填料上生長的細菌去分解廢水內的有機物，優化后續的好氧生化條件。因印染廢水是活性

染料印染廢水是一種親水性材料，鑒于其能完全溶于水的特點，設計處理方案時不在生化段前裝設初沉池，在二沉池出水以后布設加藥混凝沉淀池[水力負荷q=1.0 m3/（m2·h），分為2只，池平面凈尺寸為φ15.0 m]，以上這種設計不僅能減少藥物用量，還能取得較好的脫色效果。

3 活性染料印染廢水處理工藝組合

3.1 化學氧化—活性炭法

該法即整合應用化學氧化法與吸附法，先采用氧化法把活性染料印染廢水內的有機污染物氧化為無機物與小分子顆粒，而后利用活性炭去吸附廢水內的小分子顆粒，最后由廢水內分離出活性炭，借此方式實現凈化水體。與以上過程相反的活性炭—化學氧化法作用機制是先利用活性炭自帶的吸附功能，把廢水中有機污染物轉移至活性炭表層，維持污染物的高濃度，活性炭表層會和污染物發生氧化還原反應，借此方式提升了對污染物的去除效率。以上兩種工藝方法用于處理濃度不同的印染廢水。朱洪濤[2]基于正交實驗比較了Fenton試劑氧化和活性炭組合工藝處理印染廢水的效果，通過試驗結果后發現組合工藝處理廢水的脫色率能夠達到90.1%，和單一使用Fenton與活性炭吸附法相比較，分別提升了了18%與20.9%。

3.2 臭氧—活性炭法

該種組合工藝應用是將活性炭物理吸附、臭氧氧化、生物降解三大作用整合為一。臭氧自身帶強氧化性和促絮凝的功能。臭氧—活性炭法處理印染廢水時，先采用臭氧氧化作用分解水內的有機污染物，對水內局部膠體與可溶性有機物絮凝、沉淀過程有較明顯的促進作用，并且臭氧能使廢水內部分有機污染物轉化為小分子物質，降低了活性炭將其吸附在自身表層的難度，且還會形成少許溶解氧，其對活性炭表層附著的微生物活性起到一定維持作用，延長了活性炭的應用周期。這種方法不僅有助于維持臭氧與活性炭各自優越性，還能強化兩者的的協同作用，為提升出水水質效力。沈擁軍等[3]聯合使用臭氧、活性炭法處理印染廢水，通過正交實驗專研臭氧流量、廢水溫度、pH與活性炭用量等變量對廢水處理效果形成的影響，發現在最適宜運轉條件下廢水色度、COD去除率依次是97.4%、85.2%，在比較中發現臭氧—活性炭法對廢水的處理成效顯著優于單用臭氧與單用活性炭法。

3.3 微波—活性炭法

該種方法是將微波的輻射性能與活性炭吸附性能相整合的一種新工藝，微波的穿透能力處于較高層面上，能夠誘導廢水內的極性分子高速率旋轉抵達熱效應，在高溫條件作用下有機污染物能較順利地降解為無機物，而后利用活性炭的吸附作用吸附，最后去除。微波法應用階段形成的非熱效應能夠加速有機污染物分子鍵的裂解過程，不僅能提高有機污染物的去除效率，也不會形成二次污染。國內有研究人員利用微波自帶的強化作用，配合Fenton-活性炭處理印染廢水，取得的十分理想的處理效果，經處理后出水色度、COD去除率分別達到了93.2%、73.7%[4]。

4 結論

印染廢水成分復雜，時常變化，屬于一種難治理的工業廢水，在處理時需參照印染廢水的構成與物化性質，綜合分析各種處理技術的優勢與不足，選擇適宜的組合工藝進行處理。但因當下不同活性染料之間以及印染廢水自身帶有較高的復雜性，活性炭工藝技術尚不完全成熟。故而，后續階段相關人員可以主要朝著如下兩個方向開展研究：一是研發出新型活性炭，提升其對廢水色度、COD的去除效率及降低應用成本；二是開發活性炭和他類工藝的新組合模式，并持續完善，提升去除率，將處理工藝投用階段對生態環境形成的不良影響降至最低。