印染废水的处理技术及发展现状

摘要：根据处理印染废水的不同方法, 分别介绍了染料废水处理的常规处理方法及最新研究现状。对物理法（吸附法、膜分离法、磁分离法），化学法（电化学、光化学与光催化氧化法、臭氧氧化法），生物法（厌氧法、好氧法、厌氧、好氧联合法），中各类新型材料、新型工艺进行了归纳，并提出目前染料废水处理领域存在的问题，针对问题对印染行业的发展方向进行了展望，并建议解决印染废水污染问题应坚持改革工艺, 从源头减少污染物排放和积极治理所排放污水、实现污水回用相结合的方针。

关键词：印染废水、水质、处理技术、综述、研究进展

引言： 纺织印染行业是工业用水大户。其废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点, 属较难处理的工业废水。纺织印染工业由于使用的染料、助剂不同, 各厂排放的废水中污染物性质和数量也大不相同, 但脱除废水中污染物的方法基本上采用絮凝沉淀物化处理、厌氧、好氧生化处理，或由这些工艺进行的组合^[1]。这些废水若按常规污废水处理处理后, 出水有机物浓度一般很难达到废水的排放标准,剩余的有机物大部分为难生物降解有机物,需要选择最合适的印染废水处理办法, 以尽可能减少水中污染物的含量。

1 物理法

由于染料废水的五日生化需氧量与化学需氧量的比值小于0.4，生物降解性差，而废水中所含的盐分将进一步降低废水的可生物降解性，故物理法常常被作为染料废水的预处理方法,便于从废水中回收染料分子、降低盐及金属离子含量，提高其可生化性、用于染料废水处理领域的物理法包括：吸附法、膜分离技术及磁分离技术^[2]。

1.1 吸附法

吸附法是指用多孔固体（吸附剂）将流体（气体或液体）混合物中一种或多种组分积聚或凝缩在表面进而达到分离目的的方法。工业上使用较多的吸附剂是活性炭、离子交换树脂等，吸附特点和效果各有不同，近年来，各种吸附剂不断被引入染料废水处理的研究 ^[3]。

1.2 膜分离技术

膜分离技术处理染料废水，主要是利用膜的选择性分离功能，对染料废水进行预处理。实现染料废水中染料分子与水分子的分离，达到染料分子和盐的回收及提高废水可生化性的效果。该过程仅是物理过程，并未破坏染料分子结构^[4]。

1.3 磁分离技术

磁分离技术是借助磁场力的作用，对不同磁性的物质进行分离的一种物理分离方法。利用磁分离技术处理废水主要是利用污染物的凝聚性和对污染物的加种性。凝聚性是指具有铁磁性或顺磁性的污染物在磁场作用下由于磁力作用凝聚成较大的粒子而从水中去除'加种性是借助外加磁性种子（磁粉）以增强弱顺磁性或非磁性污染物的磁性而便于用于磁分离法除去^[5]。

印染废水中的污染物质主要是弱磁性或反磁性的染料和助剂等，它们不能被磁力直接分离，需向水中接种磁种，并投加混凝剂。同时，由于印染废水中存在大量水溶性污染物，直接加入磁种和混凝剂进行磁种混凝，难以使污染物与磁种形成含磁絮体。为此，首先须通过适当的技术改变染料废水中水溶性污染物的溶解特性，使其通过磁种混凝获得磁性实现磁分离。

铁磁性物质除可以加强混凝amp;助凝效果外，也是良好的吸附剂材料，且便于利用磁分离法对吸附剂进行分离。有利于有效回收和重复利用 ^[6]。

2 化学法

2.1 电化学法

电化学方法以往存在能耗大、成本高及电极存在析氧和析氢等副反应的缺点^[7]近年来,研究者们研制了许多新型电极材料,在电氧化和电还原方面涌现出的新型高析氧过电位电极和高析氢过电位电极,提高了处理效果,也为染料废水的处理工艺提供了又一合理的选择.电化学方法从原理上可以分为电化学还原、电化学氧化、电凝聚电气浮等。

2.2 高级氧化法

高级氧化技术是近年来新兴起的水处理技术。由于该技术处理过程中，可产生具有强氧化性的羟基自由基（-OH）能使许多结构稳定甚至很难被微生物分解的有机分子，转化为无毒无害的可生物降解的低分子物质，反应最终产物大部分为二氧化碳amp;水和无机离子等，并且无剩余污泥和浓缩物产生，因此，该技术近年来成为处理染料废水的研究热点^[8]。

3 生物法

与能耗高，花费大的化学氧化法相比，生物处理方法因其经济性，为众多工业废水处理工艺所青睐。常用的生物处理方法主要包括厌氧生物降解和好氧生物降解，在染料废水处理方面，厌氧降解与好氧降解各有其针对性^[9]。

3.1 微生物处理法

近年来"微生物对于染料废水的降解研究主要集中在选育和培育出各种优良脱色菌株用于降解和吸附废水中的染料，及采用高效工程菌强化技术等。目前发现能降解染料的微生物种类很多，主要有真菌、细菌和藻类3类^[10]。

利用纯菌体系对染料废水的处理，与实际应用于染料废水的处理还有很大差距%常用于实际废水处理的生物工艺主要包括：好氧法、厌氧法及厌氧;好氧联合法^[11]。

3.2 好氧法

对于可生化性较高的染料废水采用好氧法处理BOD5的去除率较高，去除率一般可达80%左右而现代合成染料废水的可生化性差（BOD/CODlt;0.2）一般采用单纯的好氧法难以对COD和色度进行有效的去除^[12]。

3.3 厌氧法

由于现代人工合成染料抗光解，抗氧化，抗生物降解的性质，使好氧处理，适于处理生化降解性好的废水，难以满足要求，而厌氧既能去除部分有机物，又能降解结构复杂的有机物，提高其可生化性。

Brown等^[13]早在1987年即通过对水溶性偶氮染料研究厌氧生物降解得出结论:厌氧过程对于脱色过程是非常重要的,尤其是最初的脱色过程。脱色反应是偶氮键的断裂。

3.4 厌氧-好氧联合法

前人研究表明：染料废水的脱色发生在厌氧阶段，水解酸化的过程即为厌氧微生物利用偶氮还原酶将偶氮键还原为胺的过程，但此过程并不涉及芳环的裂解，所以此阶段染料废水的COD去除率不高。而好氧阶段则是微生物将有机物质继续氧化最终开环矿化为CO2该过程COD大幅下降^[14]。因此，强化的厌氧(好氧组合式工艺，可以实现对污染物的最终矿化，从而实现脱毒处理，并达到污染物去除的目的。承担着使污染物矿化、脱毒、降低成本的处理角色。

4　结论及存在问题

印染废水是一种水量大、色度高、组份复杂的废水且水质变动范围大。在城市下水道和污水处理厂建设较完善的城市， 废水首先在工厂作预处理，达到城市下水道排放标准后进行集中处理。废水经过预处理再排放可改善污水水质， 降低城市污水厂处理负荷, 同时便于根据不同的废水水质采取不同的预处理手段。在对印染废水进行最终处理时, 有机物的去除一般以生物法为主。对难于生物降解的印染废水, 采用厌氧-好氧联合处理较为合适，对易于生物降解的印染废水, 可采用一段生物处理^[15]。色度的去除, 一般以物理化学方法为主，对于规模大、处理水平高的工厂，可采用电解、化学絮凝、臭氧氧化等工艺，对于小规模的工厂，可采用炉渣过滤^[16]。从我国染料行业废水治理技术的现状来看, 尽管经过多年努力，已取得一批实用技术， 解决了不少问题，但总体上没有实质性的突破, 特别是产品结构及工厂布局等不合理因素的存在，加重了废水的治理难度。因此，认为解决废水问题的根本出路在于工艺改革，通过采用先进的生产工艺来减排或不排废水。这方面国内已有许多成功的例子，如苯胺和邻甲苯胺的生产将铁粉还原改为氢化还原，彻底消除了铁泥水的污染;又如以氢化还原代替硫化碱还原用于氨基苯甲醚的生产，彻底消除了含硫废水等^[17]。

预防和治理印染废水的污染是相辅相成的两个方面, 如果既采用预防措施, 又采用各种方法积极治理, 并做到处理后的水循环使用, 这不仅能降低水的消耗, 而且能有效地减轻印染废水对环境的污染。

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