印染行業廢水深度處理及回用技術

 

1 國內印染廢水處理及回用現狀

我國對印染廢水回用已有較多的研究，從目前研究及應用的情況來看主要有以下特點：

 

（1）回用技術大多處于試驗研究階段，多為小試和中試，實際工程應用較少，且水的回用率較低，一般不超過50%，主要回用于對水質要求不高的前道工序，缺乏有利于提高回用水水質及回用率的高效技術的推廣應用。

 

（2）回用處理主要是對印染廢水在達標處理的基礎上進一步進行處理，達到回用水水質標準。處理工藝主要采用混凝、吸附、過濾和氧化等技術，其中對去除鹽度和硬度的關鍵技術研究較少。

 

（3）由于現有技術水平的限制，印染廢水大量回用對生產及廢水處理系統會帶來一系列問題，包括有機污染物和無機鹽的積累。目前對廢水長期回用的水質問題及對水處理系統的影響研究不多，特別是無機鹽的積累問題基本沒有涉及。

 

2 印染廢水深度處理回用技術及工藝

印染廢水深度處理主要對常規二級處理系統出水進行處理，去除的污染物主要是色度、COD 和鹽度（電導率）等，使出水水質滿足生產工藝要求。印染工藝和產品質量要求不同，對回用水的水質要求也不同。因此，我國尚沒有統一的印染廢水回用水水質標準。根據行業經驗，水質指標都必須控制在用水指標之內。因此，紡織印染業對回用水水質的要求遠遠高于城市生活雜用水的水質要求。

 

2.1 深度處理單元技術

 

2.1.1 吸附處理技術

將廢水通過由吸附劑組成的濾床，污染物質被吸附在多孔物質表面上或被過濾除去。活性炭是印染廢水深度處理中常用的吸附劑，其微孔多，比表面積可高達500～600 m2/g，具有很強的吸附脫色性能，特別適合相對分子質量小于400 的水溶性染料的脫色吸附。但活性炭對疏水性染料吸附效果較差，其再生也比較復雜且費用昂貴，限制了吸附法在印染廢水深度處理中的應用。天然礦物如高嶺土、硅藻土、活性白土以及煤粉等也具有較高的吸附性能，在印染廢水的深度處理中也有使用。

 

2.1.2 膜分離技術

膜對不同物質具有透過性差異，膜分離技術就是利用膜的這種特性，在一定的傳質推動力下，對混合物進行分離的方法。印染廢水深度處理所用的膜分離技術主要有微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透（RO）。MF 和UF 常作為NF 和RO 的預處理； UF 能分離大分子有機物、膠體、懸浮固體；NF 能實現脫鹽與濃縮的同時進行；RO 能去除可溶性金屬鹽、有機物、膠粒等并截留所有離子。

 

膜分離技術的優勢為： 其不僅能去除水中殘余的有機物，降低色度，還能脫除無機鹽類，防止系統中無機鹽的積累，是印染廢水深度處理中具有前景的一項技術。然而，膜處理工藝的成本較高，且膜組件易被污染而縮短其使用壽命。只有通過控制并降低膜污染來延長膜壽命，從而降低成本，膜分離技術在印染廢水深度處理中才會得到更加廣泛的應用。

 

2.1.3 高級氧化深度處理技術

（1）化學氧化技術。在印染廢水深度處理中，O3 和Fenton 試劑是比較常用的氧化劑。O3 具有較強的脫色作用，雖然對COD 的去除效果很小，但是可以改變廢水的B/C，從而提高廢水的可生化性。O3 氧化的主要優點是設備簡單緊湊、占地面積小、容易實現自動化控制；主要缺點是處理成本高，不適合大流量廢水的處理。

 

Fenton 試劑是由H2O2 和Fe2+復合而成的氧化劑，在酸性條件下產生的·OH 具有*的氧化作用，特別適合處理成分比較復雜的染料廢水。Fenton 氧化對COD 和色度具有較強的去除能力，但是鐵離子的存在可能會影響水的顏色，而且反應的pH 較低，可能對其他處理工序有影響。

 

（2）光催化氧化技術。利用強氧化劑在UV 輻射下產生具有強氧化能力的·OH 來處理廢水，具有低能耗、無二次污染、氧化*等優點，常用的有 UV/Fenton、UV/O3、UV/H2O2 等。光催化研究較多的還有以光敏化半導體為催化劑，其中TiO2 光催化劑應用廣，且處理效果好。TiO2 在光輻射下，其價帶上會產生電子空穴（h+）對，TiO2 表面吸附的有機物被具有強氧化性的h+活化、氧化而降解。利用活性炭的吸附性能，有助于解決TiO2 的流失、分離和回收問題，提高光催化劑的處理效果。但廢水本身的透光性和光利用率制約著光催化技術在廢水處理工業中的應用。

 

（3）電化學氧化技術。在外加電場作用下，在特定反應器內，通過一定化學反應、電化學過程或物理過程，產生大量的自由基，利用自由基的強氧化性對廢水中的污染物進行降解的過程。電化學技術具有易控制、無污染或少污染、高度靈活等特點。

 

 

2.1.4 高效生物處理技術

印染廢水二級出水污染物可生化性不高，生物降解有一定難度，生物法的重點在于開發強化生物技術的新型生物反應器，以進一步去除COD 和色度。

 

（1）曝氣生物濾池（BAF）。印染廢水經二級生化處理后，水中COD 及BOD 相對較低，曝氣生物濾池填料上生長的貧營養微生物如假單胞菌、芽孢桿菌等，比表面積較大，對廢水中的有機物有較強的親和力。曝氣生物濾池中生物濃度和有機負荷高，處理效果穩定，出水水質好。濾池中的濾料粒徑越小處理效果越好，但是小粒徑又會使工作周期變短，濾料不易清洗，相應的反沖洗水量也會增加。因此選用合適的濾料粒徑是充分發揮曝氣生物濾池功能的關鍵。

 

（2）移動床生物膜反應器（MBBR）。MBBR 是一種新型的生物膜反應器。微生物在反應器內的填料上富集，填料懸浮于反應器內并隨著混合液流動，因此氣、水、填料三者能夠在反應器內充分接觸，氧的利用率和有機污染物的傳質效率高，且生物膜的活性較高，老化的生物膜易從填料表面脫落。MBBR 還具有不需要反沖洗、抗沖擊負荷強、出水水質穩定等優點。

 

印染廢水中有機污染物品種較多，生物填料上的多菌種體系有較大的降解能力，所以MBBR 作為深度處理工藝對有機物濃度較低的二級生化處理出水具有很大的優勢。未來可以將MBBR 在印染廢水深度處理中的研究和應用作為一個發展方向。

 

（3）膜生物反應器（MBR）。膜生物反應器集膜分離與生物降解于一體，可去除廢水中大部分殘余的COD、色度和所有的SS。而后通過NF（RO）工藝進一步處理，去除大部分鹽度，出水水質一般能達到回用水要求。MBR 的優點在于工藝流程短、占地面積少、出水水質穩定；缺點和膜分離技術類似，主要是膜污染導致的膜壽命短、成本高和電耗高。

 

2.2 印染廢水深度處理回用集成工藝

 

2.2.1 傳統技術組合工藝

由于印染廢水水質復雜，廢水回用只靠單一技術難以實現，因此需要將各種方法有機結合起來，采用組合工藝進行綜合處理。單一技術用于深度處理，難以同時解決脫色、降COD 和除鹽等問題，將各種單一技術進行有機結合，能得到較好的處理效果，還能保證充分發揮各技術的優勢，提高污染物去除率。

 

2.2.2 膜技術與傳統技術的集成工藝

印染廢水成分復雜，如選用膜技術處理印染廢水，必須選擇合適的前處理工藝來阻止廢水中的膠體、有機質、懸浮物等對膜造成污染。膜的污染問題限制了膜技術在印染廢水處理中的應用，采用O3 氧化等預處理手段來控制膜污染，從而增加膜的使用壽命，降低處理成本，是未來印染廢水深度處理的一大趨勢。

 

2.2.3 集成膜處理回用工藝

國外很多研究證明，將不同的膜分離技術結合，構成集成膜工藝，是印染廢水深度處理的一個重要方向。NF 或RO 作為深度處理方案是可行的，RO 出水可回用于任何印染工序，NF 在脫鹽和去除礦物質方面不如 RO，但運行成本低于RO。

 

這些研究都表明了未來廢水深度處理技術的發展方向，即充分利用多種工藝技術集成，提高廢水處理程度，達到廢水循環回用是z終目標。

 

3 結語和展望

印染廢水已經對我國水環境構成嚴重威脅，隨著人們環保意識的增強，印染廢水深度處理和回用越來越受到政府的關注。針對印染廢水深度處理的單一技術較多且各具優缺點，但均難以達到排放及回用標準，要根據印染廢水水質的特點，合理選擇和優化組合處理工藝。膜分離技術是印染廢水深度處理的一個重要研究方向。未來研究可以在單元技術改進的基礎上，包括生化、物化處理效果的提高、難降解有機物處理技術的改進和膜組件污染的控制等，而后形成一套出水滿足回用水水質標準、回用率高且運行高效經濟的印染廢水回用集成技術。