印染行業(yè)廢水深度處理及回用技術(shù)

1 國(guó)內(nèi)印染廢水處理及回用現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)印染廢水回用已有較多的研究，從目前研究及應(yīng)用的情況來(lái)看主要有以下特點(diǎn)：

（1）回用技術(shù)大多處于試驗(yàn)研究階段，多為小試和中試，實(shí)際工程應(yīng)用較少，且水的回用率較低，一般不超過(guò)50%，主要回用于對(duì)水質(zhì)要求不高的前道工序，缺乏有利于提高回用水水質(zhì)及回用率的技術(shù)的推廣應(yīng)用。

（2）回用處理主要是對(duì)印染廢水在達(dá)標(biāo)處理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行處理，達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。處理工藝主要采用混凝、吸附、過(guò)濾和氧化等技術(shù)，其中對(duì)去除鹽度和硬度的關(guān)鍵技術(shù)研究較少。

（3）由于現(xiàn)有技術(shù)水平的限制，印染廢水大量回用對(duì)生產(chǎn)及廢水處理系統(tǒng)會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題，包括有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)鹽的積累。目前對(duì)廢水長(zhǎng)期回用的水質(zhì)問(wèn)題及對(duì)水處理系統(tǒng)的影響研究不多，特別是無(wú)機(jī)鹽的積累問(wèn)題基本沒(méi)有涉及。

2 印染廢水深度處理回用技術(shù)及工藝

印染廢水深度處理主要對(duì)常規(guī)二級(jí)處理系統(tǒng)出水進(jìn)行處理，去除的污染物主要是色度、COD 和鹽度（電導(dǎo)率）等，使出水水質(zhì)滿足生產(chǎn)工藝要求。印染工藝和產(chǎn)品質(zhì)量要求不同，對(duì)回用水的水質(zhì)要求也不同。因此，我國(guó)尚沒(méi)有統(tǒng)一的印染廢水回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，水質(zhì)指標(biāo)都必須控制在用水指標(biāo)之內(nèi)。因此，紡織印染業(yè)對(duì)回用水水質(zhì)的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于城市生活雜用水的水質(zhì)要求。

2.1 深度處理單元技術(shù)

2.1.1 吸附處理技術(shù)

將廢水通過(guò)由吸附劑組成的濾床，污染物質(zhì)被吸附在多孔物質(zhì)表面上或被過(guò)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(dá)500～600 m2/g，具有很強(qiáng)的吸附脫色性能，特別適合相對(duì)分子質(zhì)量小于400 的水溶性染料的脫色吸附。但活性炭對(duì)疏水性染料吸附效果較差，其再生也比較復(fù)雜且費(fèi)用昂貴，限制了吸附法在印染廢水深度處理中的應(yīng)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(shù)

膜對(duì)不同物質(zhì)具有透過(guò)性差異，膜分離技術(shù)就是利用膜的這種特性，在一定的傳質(zhì)推動(dòng)力下，對(duì)混合物進(jìn)行分離的方法。印染廢水深度處理所用的膜分離技術(shù)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(yù)處理； UF 能分離大分子有機(jī)物、膠體、懸浮固體；NF 能實(shí)現(xiàn)脫鹽與濃縮的同時(shí)進(jìn)行；RO 能去除可溶性金屬鹽、有機(jī)物、膠粒等并截留所有離子。

膜分離技術(shù)的優(yōu)勢(shì)為： 其不僅能去除水中殘余的有機(jī)物，降低色度，還能脫除無(wú)機(jī)鹽類，防止系統(tǒng)中無(wú)機(jī)鹽的積累，是印染廢水深度處理中具有前景的一項(xiàng)技術(shù)。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(guò)控制并降低膜污染來(lái)延長(zhǎng)膜壽命，從而降低成本，膜分離技術(shù)在印染廢水深度處理中才會(huì)得到更加的應(yīng)用。

2.1.3 氧化深度處理技術(shù)

（1）化學(xué)氧化技術(shù)。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(qiáng)的脫色作用，雖然對(duì)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(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單緊湊、占地面積小、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；主要缺點(diǎn)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(fù)合而成的氧化劑，在酸性條件下產(chǎn)生的·OH 具有*的氧化作用，特別適合處理成分比較復(fù)雜的染料廢水。Fenton 氧化對(duì)COD 和色度具有較強(qiáng)的去除能力，但是鐵離子的存在可能會(huì)影響水的顏色，而且反應(yīng)的pH 較低，可能對(duì)其他處理工序有影響。

（2）光催化氧化技術(shù)。利用強(qiáng)氧化劑在UV 輻射下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的·OH 來(lái)處理廢水，具有低能耗、無(wú)二次污染、氧化*等優(yōu)點(diǎn)，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(dǎo)體為催化劑，其中TiO2 光催化劑應(yīng)用廣，且處理效果好。TiO2 在光輻射下，其價(jià)帶上會(huì)產(chǎn)生電子空穴（h+）對(duì)，TiO2 表面吸附的有機(jī)物被具有強(qiáng)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(wèn)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(shù)在廢水處理工業(yè)中的應(yīng)用。

（3）電化學(xué)氧化技術(shù)。在外加電場(chǎng)作用下，在特定反應(yīng)器內(nèi)，通過(guò)一定化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)過(guò)程或物理過(guò)程，產(chǎn)生大量的自由基，利用自由基的強(qiáng)氧化性對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行降解的過(guò)程。電化學(xué)技術(shù)具有易控制、無(wú)污染或少污染、高度靈活等特點(diǎn)。

2.1.4 生物處理技術(shù)

印染廢水二級(jí)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(diǎn)在于開(kāi)發(fā)強(qiáng)化生物技術(shù)的新型生物反應(yīng)器，以進(jìn)一步去除COD 和色度。

（1）曝氣生物濾池（BAF）。印染廢水經(jīng)二級(jí)生化處理后，水中COD 及BOD 相對(duì)較低，曝氣生物濾池填料上生長(zhǎng)的貧營(yíng)養(yǎng)微生物如假單胞菌、芽孢桿菌等，比表面積較大，對(duì)廢水中的有機(jī)物有較強(qiáng)的親和力。曝氣生物濾池中生物濃度和有機(jī)負(fù)荷高，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好。濾池中的濾料粒徑越小處理效果越好，但是小粒徑又會(huì)使工作周期變短，濾料不易清洗，相應(yīng)的反沖洗水量也會(huì)增加。因此選用合適的濾料粒徑是充分發(fā)揮曝氣生物濾池功能的關(guān)鍵。

（2）移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（MBBR）。MBBR 是一種新型的生物膜反應(yīng)器。微生物在反應(yīng)器內(nèi)的填料上富集，填料懸浮于反應(yīng)器內(nèi)并隨著混合液流動(dòng)，因此氣、水、填料三者能夠在反應(yīng)器內(nèi)充分接觸，氧的利用率和有機(jī)污染物的傳質(zhì)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(fù)荷強(qiáng)、出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

印染廢水中有機(jī)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(duì)有機(jī)物濃度較低的二級(jí)生化處理出水具有很大的優(yōu)勢(shì)。未來(lái)可以將MBBR 在印染廢水深度處理中的研究和應(yīng)用作為一個(gè)發(fā)展方向。

（3）膜生物反應(yīng)器（MBR）。膜生物反應(yīng)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(guò)NF（RO）工藝進(jìn)一步處理，去除大部分鹽度，出水水質(zhì)一般能達(dá)到回用水要求。MBR 的優(yōu)點(diǎn)在于工藝流程短、占地面積少、出水水質(zhì)穩(wěn)定；缺點(diǎn)和膜分離技術(shù)類似，主要是膜污染導(dǎo)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(tǒng)技術(shù)組合工藝

由于印染廢水水質(zhì)復(fù)雜，廢水回用只靠單一技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)，因此需要將各種方法有機(jī)結(jié)合起來(lái)，采用組合工藝進(jìn)行綜合處理。單一技術(shù)用于深度處理，難以同時(shí)解決脫色、降COD 和除鹽等問(wèn)題，將各種單一技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，能得到較好的處理效果，還能保證充分發(fā)揮各技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高污染物去除率。

2.2.2 膜技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的集成工藝

印染廢水成分復(fù)雜，如選用膜技術(shù)處理印染廢水，必須選擇合適的前處理工藝來(lái)阻止廢水中的膠體、有機(jī)質(zhì)、懸浮物等對(duì)膜造成污染。膜的污染問(wèn)題限制了膜技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用，采用O3 氧化等預(yù)處理手段來(lái)控制膜污染，從而增加膜的使用壽命，降低處理成本，是未來(lái)印染廢水深度處理的一大趨勢(shì)。

2.2.3 集成膜處理回用工藝

國(guó)外很多研究證明，將不同的膜分離技術(shù)結(jié)合，構(gòu)成集成膜工藝，是印染廢水深度處理的一個(gè)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(zhì)方面不如 RO，但運(yùn)行成本低于RO。

這些研究都表明了未來(lái)廢水深度處理技術(shù)的發(fā)展方向，即充分利用多種工藝技術(shù)集成，提高廢水處理程度，達(dá)到廢水循環(huán)回用是z終目標(biāo)。

3 結(jié)語(yǔ)和展望

印染廢水已經(jīng)對(duì)我國(guó)水環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，印染廢水深度處理和回用越來(lái)越受到政府的關(guān)注。針對(duì)印染廢水深度處理的單一技術(shù)較多且各具優(yōu)缺點(diǎn)，但均難以達(dá)到排放及回用標(biāo)準(zhǔn)，要根據(jù)印染廢水水質(zhì)的特點(diǎn)，合理選擇和優(yōu)化組合處理工藝。膜分離技術(shù)是印染廢水深度處理的一個(gè)重要研究方向。未來(lái)研究可以在單元技術(shù)改進(jìn)的基礎(chǔ)上，包括生化、物化處理效果的提高、難降解有機(jī)物處理技術(shù)的改進(jìn)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(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、回用率高且運(yùn)行經(jīng)濟(jì)的印染廢水回用集成技術(shù)。