印染废水处理技术的研究进展

李文燕,刘姝瑞，张明宇,2，谭艳君

(1. 西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安 710048;2. 伟格仕纺织助剂(江门)有限公司，广东江门 529000)



印染废水处理技术的研究进展

李文燕1,刘姝瑞1，张明宇1,2，谭艳君1

(1. 西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安 710048;2. 伟格仕纺织助剂(江门)有限公司，广东江门 529000)

介绍了印染废水的分类特点及相应的主要污染物，从物理法、生物法、化学法等角度综述了印染废水处理技术，并对印染厂使用污水处理技术提出了相应建议。

印染废水 处理技术 物理法 生物法 化学法

印染废水是加工棉、麻、毛、化纤及其混纺产品所产生，水量较大，有机污染物含量高，包含大量的悬浮物、纤维、浆料、染料、助剂、油剂、整理剂、酸、碱、盐等杂质，碱性大(pH值一般为6～10)，色度大，水质变化大，是难处理的工业废水之一。每印染加工1吨纺织品耗水100吨～200吨，其中废水占80%～90%。印染废水的CODCr(化学需氧量——铬法)为400mg/L～1000mg/L，BOD5(五日生化需氧量)为100mg/L～400mg/L，SS为100mg/L～200mg/L，色度为100倍～400倍[1]。

印染废水的处理方法主要有物化法和生化法。物化法即是将物理法和化学法相结合，生化法即是将生物法和化学法相结合。单一的处理方法一般很难达到理想的处理效果，混合处理方法处理效果明显强于单一处理方法[2，3]。本文主要将分开介绍物理法、生物法和化学法对印染废水的处理。印染废水由于工艺过程的不同，污染物、特点均有所不同，印染废水分类、特点及相关污染物如图1所示。

图1 印染废水分类及特点

1 物理法

物理处理方法，主要包括吸附法、膜分离技术、电子脱色技术、萃取技术、磁分离法等[4]。

1.1 吸附法

物理处理方法中应用最广的是吸附法，适用于低浓度印染废水的深度处理，费用低、脱色效果较好，适合中小型印染厂废水的处理。

广州环发环保工程有限公司李凤镱和谭君山[5]研究了活性炭处理印染废水时的吸附性能，发现活性炭再生较难、成本较高，可与其他化学剂及与其它方法耦合后处理染料废水。

中国海洋大学环境科学与工程学院的孟范平和易怀昌[6]对各种吸附材料在印染废水处理中的应用进行了研究，主要探讨了活性炭、天然矿物吸附剂、固体废弃物吸附剂、无机物吸附剂、树脂吸附剂和壳聚糖衍生物吸附剂。研究发现，活性炭价格昂贵，再生困难；天然矿物、固体废弃物来源广，但易造成二次污染；无机物吸附剂光谱性差。作为海产品加工业的废弃物壳聚糖，来源广泛、资源丰富、环境友好、无毒易降解、无二次污染，且易于进行改性，可用作吸附剂。

山东大学钟倩倩等人[7]为实现秸秆资源化，解决印染废水处理难的问题，通过对麦草秸秆进行改性，制备成有效吸附染料的吸附剂，该吸附剂对活性艳红染料有良好的吸附作用。

1.2 膜分离技术

膜分离法是处理印染废水最常用的方法之一，是指在废水处理中，不同粒径的分子通过半透膜，从而达到选择性分离[8]。膜分离技术是纯物理过程，膜不发生相的变化，不需添加催化剂，运行费用低。但膜的一次性造价高，污染严重，需根据废水的类型选择不同的预处理方法，在预处理时刻适当去除悬浮性固体以增加膜的使用寿命，但会增加成本[9]。

四川大学的张杰、褚良银和陈文梅对膜分离技术的应用做了介绍[10]，指出超滤膜分离技术对洗毛水的处理有很好的效果，不仅可以回收废水中的羊毛脂，还可回收洗毛水，COD的去除率大于80%。

大连理工大学张芸等人，以超滤和纳滤膜分离技术为核心，研究了印染废水处理及回用工艺在工程上应用的可行性[11]，发现还原染料废水采用超滤系统处理，膜出水水质可满足印染厂回用水质要求；活性染料废水通过纳滤浓缩能获得较好的染料回收效果。采用双膜分离系统(UF+NF)，能明显去除两种染料废水的污染物，还原染料废水的总悬浮物、COD、浊度和色度的去除率分别达到100%、95.21%、92.86%和100%；活性染料废水去除率分别达到100%、82.85%、98.46%和99.43%。

1.3 萃取法

萃取法主要利用有机物在水中和在有机溶剂中溶解度的差异，再将萃取剂与污染物分离，可循环利用萃取剂，所得污染物也可经进一步处理后变废为宝。液膜技术是近年来发展较快的萃取方法之一，可萃取含染料废水中的染料物质[12]。

大庆油田的丛华光探讨了液膜技术在工业废水处理中的应用[13]，液膜技术目前在国内主要用于处理弱酸、弱碱及金属类废水。由于制备液膜的技术还停留在试验阶段，还不能进行大规模工厂应用，但是液膜技术处理印染废水还是有一定的应用前景。

1.4 磁分离法

磁分离技术是一种新型的水处理技术，主要是将水体中微量粒子磁化后再分离[14]。

超导高梯度磁分离技术是近年来新兴的磁分离技术。日本大阪大学Fang等人[15]在超导高梯度磁分离装置中，研究了两种含硫酸盐的铁磁粉末(functional iron powder A and B)对6种模拟染料废水(直接红90，苋菜红，甲基橙，结晶紫，甲基蓝和气巴亮黄3G-P)的去除效果，发现磁分离技术均能高效的去除这6种染料；还发现染料和铁磁粉末间主要依靠静电力的连接，反应与阴离子浓度及溶液的pH值有关[16]。

中科院孙正滨等人[17]选择超导磁分离污水处理工艺中的磁种为聚合物包覆Fe3O4磁性纳米粒子，在常温条件下合成，通过对印染厂废水处理的研究，发现磁性纳米粒子可有效去除印染厂废水中的污染物。

2 化学法

化学法是处理染料废水的主要方法，主要依据化学反应的原理及方法来分离回收废水中的污染物，或改变废水性质，对废水进行无害化处理的方法[18]。主要有絮凝沉淀法、化学氧化法(Fenton法、臭氧化法、联用氧化法)、电化学法、光化学氧化法等。

2.1 絮凝法

絮凝法是采用絮凝剂将染料分子和其它各类杂质进行吸附、絮凝、沉降，以污泥形式排出，净化印染废水的方法，常用的絮凝剂有铁盐、铝盐、镁盐、有机高分子和生物高分子[19]。

南通大学王春梅、刘轶祎和贡烨萍探讨了无机絮凝剂、有机絮凝剂及有机/无机复配絮凝剂对直接红BWS、酸性红N-3BL和活性红BF-DB的染色废水的脱色情况研究，发现复配絮凝剂可明显提高脱色效果，有机絮凝剂和硫酸铝的投加量分别为120mg/L和80 mg/L，pH值为6～7时，实际印染废水的脱色率可达96.8%，COD 去除率达 80.6%[20]。

絮凝法技术在化学法中属于流程简单、设备投资少、占地面积小、方便操作管理的方法，同时该方法对疏水性染料脱色效率高，但对亲水性染料处理效果差。

2.2 化学氧化法

化学氧化法分为Fenton试剂法、臭氧化法以及目前开发的联用氧化法等。

Fenton法是利用由H2O2与Fe2+混合组成的氧化体系这一试剂，在酸性条件下(pH<3.5)，H2O2被Fe2+或Fe3+催化分解产生高活性的·OH和·O2H，同时Fe离子还具有絮凝作用[21]。Fenton法的设备简单，操作方便，能有效分解有机污染物，甚至能彻底将有机污染物氧化分解为水、二氧化碳和矿物盐等无害无机物，不产生二次污染。

目前，在化学氧化法中，臭氧氧化法属于较为成熟的方法，同时也是最常用的方法。多数染料经臭氧氧化法都能有良好的脱色效果，但还原染料、硫化染料、涂料等不溶于水的染料脱色效果较差，耗电多，不适合处理大流量的废水，且CODcr去除率低。

清华大学李昊、周律等人探讨了印染废水臭氧氧化法的深度处理，在进气流量为2.5L/min、进气中臭氧质量浓度12.5 mg/L、臭氧通气时间30 min、后续反应30 min后，废水的COD去除率约为40%，色度去除率>95%，处理后废水色度小于5倍，COD为45mg/L～70mg/L，BOD5为10mg/L～13mg/L，BOD5/COD为0.2，出水可生化性有所提高[22]。

联用氧化法一般有两种，第一种是基于臭氧的高级氧化过程，并与其它方法结合互补，使得废水处理效果达最佳，如与光辐照结合的光化学氧化法；另一种是加入固体颗粒催化剂(如活性炭、金属氧化物)，加强臭氧氧化，该方法不需氧化剂或能源。

光催化氧化技术是利用半导体(例如TiO2、SnO2、ZnS、WO3等)作为催化剂，当紫外光照射到半导体表面时，电子发生跃迁，从而形成了光生电子和空穴[23]。经辐照、光催化剂在反应体系中产生具有极强活性和极强氧化性的自由基，再通过自由基与污染物间的加合、取代、电子转移等过程将污染物降解为简单的无机物[24]。

李兵宇等人[25]进行了O3/UV联合氧化技术处理印染纺织废水的研究。发现O3/UV联合氧化法比单独臭氧氧化法处理更有效，而且能氧化单一臭氧氧化法难以降解的有机污染物。

王晓宁、卞华松和张国莹[26]采用紫外光与超声波协同氧化法处理酸性红B染料模拟废水，发现在温度30℃，初始浓度为50mg/L，pH值11.5，饱和气体为氧气，波长为253.7nm的紫外光时，处理60min，脱色率达99.1%。

刘时松与何瑾馨[27]，采用臭氧脱色和活性炭吸附联用技术，在线连续处理印染加工中产生的低浓度废水，发现该工艺对大多数水溶性染料废水的处理效果均较好，出水接近无色，CODcr去除率达80%以上。

2.3 电化学法

电化学法是通过直接或间接地电解作用，将废水中的污染物去除或将有毒物质转化为无毒或低毒物，使用的设备小、占地少、运行管理简单、COD去除率高、脱色效果好。根据电极反应的不同方式，电化学法可细分为电气浮法、电絮凝、内电解法、电催化氧化法和高压脉冲电解法[28]。

尹红霞、康天放等人采用电沉积和热解氧化法制备了含有中间层SnO2+Sb2O3的钛基体二氧化铅电极(Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2)，研究制备的电极对甲基橙水溶液的电催化氧化具有脱色性能[29]，该电极对60mg/L模拟废水甲基橙处理2h，脱色率可达82.21%, COD去除率76.75%。

3 生物法

生物法是通过生物菌体的絮凝、吸附和生物解功能，对染料进行分离、氧化降解[30]。生物法主要包括好氧法和厌氧法。厌氧生物技术去除印染废水的效率虽高，但由于印染废水的CODCr、色度等基数大，废水处理后仍不能达标，所以最终还需好氧生物处理[31]。好氧法主要有活性污泥法和生物膜法两种处理形式。但好氧法和厌氧法不能单独使用，将二者进行联合使用效果较好。

3.1 生物膜法

生物膜法主要有生物流化床、生物接触氧化、生物滤池和生物转盘等，对印染废水的脱色作用比活性污泥法高。

华南理工大学韦朝海等人[32]研究了新型生物流化床组合工艺技术对印染废水的处理情况，发现采用新型生物流化床组合技术处理印染废水，克服了传统方法的缺点，停留时间短、氧利用率高、有机污染物转化速率快以及污泥产量少。

3.2 生物接触氧化法

生物接触氧化法是一种介于生物滤池法与活性污泥之间的生物膜法工艺，该方法主要是在池内设置填料，为保证污水与填料(浸没在污水中)的充分接触，避免生物接触氧化过程中污水与填料接触不均匀，采用池底曝气对污水充氧，使得池内污水一直处于流动状态。生物接触氧化技术容积负荷较高，对水质水量的骤变适应力较强，剩余少量污泥，没有污泥膨胀问题，运行管理简便。

成世坤、梁类钧和邱秋图研究了生物接触氧化工艺对印染废水的处理效果[33]，发现处理稳定后，常规出水指标(COD、BOD5、SS等都能达到良好的处理效果，同时运行费用低廉，有良好的可操作性及可间歇运行，在处理印染废水中，应大力推广。

安芳莱研究了水解酸化——接触氧化工艺处理高浓度印染废水在工程上的应用[34]。通过水解酸化把有机污染物从难降解转化为可降解，再通过接触氧化法把可生物降解的有机污染物无机化，并从废水中排除分离，净化水质。发现应用此方法，剩余污泥少、耐冲击负荷力强、难降解有机物去除效率高，CODcr平均去除率为91%，色度的平均去除率为96%。

4 结语

近几年，印染行业面临国内外市场需求不足、国内的染化料价格暴涨、环保排放标准执行困难、环保维护成本高等问题，如何采用经济有效的办法进行废水处理，控制处理废水的成本，是印染厂废水处理的一大难点。

目前，国内的印染废水处理方法主要以生物法为主，物理法与化学法为辅。从“绿色循环经济”的角度看，未来印染废水治理发展主要有两个方向，其一是组合工艺的发展，但还需对组合工艺进行优化，开发分质回用技术，耦合生产过程；另一个发展方向是研究新型生物处理工艺及高效专门细菌处理。

在印染废水处理的应用过程中，印染厂需分析自身废水特质(水质、水量)，深入了解印染废水性质，不可照搬他厂经验，不能仅改变一些参数，就将城市污水处理的设计规范用于印染废水处理；用微电解、Fenton氧化、催化氧化等高难度工业废水处理的牛刀来处理印染废水时，要注意处理废水的经济性、实效性。

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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，硕士研究生，研究方向：纺织与染整新技术、新材料。

谭艳君(1963-)，女，教授级高级工程师，硕士生导师。

TQ610

A

1008-5580(2016)04-0142-05