印染廢水深度處理及回用技術(shù)現(xiàn)狀定稿

1、印染廢水深度處理及回用技術(shù)的研究現(xiàn)狀輕化1401 唐玉軍摘 要：綜述了印染廢水深度處理及回用技術(shù)的研究現(xiàn)狀。根據(jù)國(guó)內(nèi)印染廢水處理技術(shù)的現(xiàn)狀，在現(xiàn)有常規(guī)工藝基礎(chǔ)上，提出了不改變已有設(shè)施，增加一套投資低、運(yùn)行成本少、易建設(shè)、可操作性好的深度處理技術(shù)。該技術(shù)與原工藝有機(jī)結(jié)合可以穩(wěn)定達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)并能實(shí)現(xiàn)回用，切合眼前的當(dāng)務(wù)之急。而開(kāi)發(fā)不同處理方法的有效組合是印染廢水回用的研究發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：印染廢水；深度處理；回用Present Situation of Advanced Treatment and Reuse of Dyeing WastewaterY

2、ao Shu-guang, Yang Yu-jie, Li Gui-sen, Shao Li-fenEnvironment Protection & Design Institute of Hua Qiao UniversityAbstract: The present situation of advanced treatment and reuse of dyeing wastewater has been introduced in the paper. According to the present situation of treatment of dyeing waste

3、water in our country, put forward on a new advanced technology with lesser cost, easier construction, better performance, and without change to the original facilities. The combination of them can satisfy the requirement of classin the national Integrated wastewater discharge standard (GB8978-1996),

4、 also carry out reuse, which is the urgency of the moment. Meanwhile, developing the valid combination of different treatments will be the prospect of reuse of dyeing wastewater.Keywords: dyeing wastewater; advanced treatment; reuse印染行業(yè)是工業(yè)中的排污大戶，印染廢水是紡織工業(yè)污染的主要來(lái)源。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)印染廢水排放量約為（300400）×104 m

5、3/d，約占整個(gè)工業(yè)廢水的35。印染廢水一直以排放量大、處理難度高而成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。特別是我國(guó)加入WTO后，紡織印染行業(yè)增長(zhǎng)迅速，其廢水排放量不斷增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)1，中國(guó)具有一定生產(chǎn)規(guī)模的、有統(tǒng)計(jì)資料的印染織物總量2003年為290億米，加上未能統(tǒng)計(jì)的小型印染廠，估計(jì)總印染量為320億米。按平均印染100米織物產(chǎn)生廢水5噸計(jì)，全國(guó)每年產(chǎn)生印染廢水約為16億噸；新型染料、助劑的不斷開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，處理難度也在增大。然而，隨著排放標(biāo)準(zhǔn)卻日趨嚴(yán)格，水費(fèi)在不斷上漲。因此，人們逐漸把目光投向了印染廢水深度處理和回用上。1 印染廢水深度處理及回用技術(shù)我國(guó)的水資源面臨著嚴(yán)重短缺和嚴(yán)重污染的雙重挑戰(zhàn)，而水深度

6、處理和回用是解決水資源短缺的重要手段。為實(shí)現(xiàn)印染廢水深度處理和回用，人們對(duì)不同工藝單元的組合、新工藝的開(kāi)發(fā)等方面進(jìn)行了廣泛的研究，取得了不少進(jìn)展。主要處理技術(shù)如下：1.1 吸附技術(shù)傳統(tǒng)的生化+物化組合在處理紡織印染廢水上能夠去除大部分有機(jī)物，然而，出水仍有相當(dāng)大的色度。為了去除色度，后續(xù)處理是必要的。在印染廢水深度處理方面研究和應(yīng)用最廣的是活性炭吸附2, 3。但該法存在活性炭吸附易于飽和及再生困難，且再生后其吸附能力亦有不同程度下降等問(wèn)題。因此在工程實(shí)踐中，活性炭吸附成本相當(dāng)昂貴。臭氧氧化對(duì)色度去除十分有效，然而它只是把復(fù)雜的染料大分子轉(zhuǎn)化成了有機(jī)小分子，因而COD濃度降低很小，為了去除COD

7、，臭氧氧化后活性炭吸附是一種很好的改良方法。張健俐4等人用臭氧和活性炭組合系統(tǒng)對(duì)印染廢水進(jìn)行回用研究，當(dāng)進(jìn)水CODcr為80100mg/L時(shí)，出水CODcr為610mg/L。處理后的水用于冷卻水。Sheng H.L.5等人在活性炭為填料的流化床或固定床中通入臭氧，把臭氧氧化和活性炭吸附組合成一個(gè)單一的過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，臭氧氧化能夠延長(zhǎng)活性炭的再生，減少其再生成本；活性炭不僅僅是一個(gè)吸附劑，同時(shí)是臭氧氧化的催化劑。兩者可以彌補(bǔ)各自固有的不足，具有很好的協(xié)和作用。夏志新6把吸附電解氧化技術(shù)用于廣州某染織廠印染廢水二級(jí)出水，試驗(yàn)表明：電解能延長(zhǎng)活性炭的再生周期，深度處理后出水能夠回用于印染前煮練、漂白

8、等工序，并對(duì)該工藝進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析，若該廠采用二級(jí)出水回用工藝，每年可節(jié)約用水60萬(wàn)噸，節(jié)省用水和處理廢水費(fèi)用141萬(wàn)元。廢水深度處理結(jié)果如下表：表1-1 廢水深度處理結(jié)果指 標(biāo) SS pH值 CODCr 色度 總鐵 總硬度 (mg/L) (mg/L) (倍) (mg/L)二級(jí)處理出水 76 7.7 136 36 0.15 87深度處理出水 43 6.9 78 4 0.06 34因改性硅藻土具有混凝、吸附、過(guò)濾三大特性，故在印染廢水深度處理中具有可進(jìn)一步降解COD，去除SS和脫色三大功能，去除效果較一般物化法為好。吳曉翔7指出，將經(jīng)生化處理后的廢水(CODcr140210mg/L)進(jìn)人硅藻土

9、凈水設(shè)備，出水CODcr為6090mg/L，去除率4066.6。他同時(shí)對(duì)用于印染廢水深度處理的幾種工藝進(jìn)行了比較 ：表1-2用于印染廢水深度處理幾種工藝比較進(jìn)水CODcr200 mg/L，達(dá)標(biāo)要求GB8978-1996一級(jí)，出水CODcr100 mg/L工藝內(nèi)容生物濾池 生物活性炭二氧化氯光催化氧化改性硅藻土CODcr去除率10201540203520354060脫色效果較差尚好（有選擇性）尚好（有選擇性）尚好（有選擇性）好占地較大一般小較小較小投資較省大較大大較省運(yùn)行費(fèi)用低較低較高較高較低對(duì)水量適應(yīng)性適合大水量適合中小水量適合中小水量適合中小水量大小水量均可低較低較高較高較高較低1.2 氧化

10、技術(shù)1.2.1電化學(xué)氧化法Sheng H. LIN8采用電化學(xué)氧化+化學(xué)絮凝+離子交換處理印染廢水二級(jí)出水，研究發(fā)現(xiàn)，電化學(xué)氧化和化學(xué)絮凝主要是去除廢水中的色度、濁度及COD濃度，而離子交換主要是減少?gòu)U水中的鐵離子濃度、電導(dǎo)率、硬度和進(jìn)一步降低COD濃度。電化學(xué)氧化過(guò)程中添加少量H2O2,可以使其效率大大提高。試驗(yàn)結(jié)果表明，此物化組合方法處理二級(jí)出水高效，出水能夠回用于印染工業(yè)。Tak-Hyun Kim9等人的研究也得出了相似的結(jié)論。1.2.2光氧化法采用光敏化半導(dǎo)體為催化劑處理有機(jī)廢水近年來(lái)是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。光敏化氧化大多采用光敏化半導(dǎo)體TiO2為催化劑催化水中有機(jī)物的氧化和降解反應(yīng)，是廢

11、水處理的新技術(shù)。Li. X. Z.10采用光催化氧化/微濾系統(tǒng)對(duì)印染廢水生化出水進(jìn)行深度處理，試驗(yàn)表明，在1020 h內(nèi)，TiO2光催化反應(yīng)器能夠完全脫色，COD去除率高于90。催化劑TiO2能夠從懸浮液中有效的分離，通過(guò)膜濾，幾乎能夠完全恢復(fù)用于光催化反應(yīng)器中。處理出水能夠滿足紡織印染回用水指標(biāo)。 孫文中11等人用復(fù)相光催化劑WO3/CdS/W對(duì)印染廢水的深度處理進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：印染廢水的COD、色度由原來(lái)的150.0mg/L、50.0倍減小到45.3mg/L、14.5倍；去除率分別達(dá)到69.8%和71.0%。光催化法處理印染廢水工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、節(jié)能、設(shè)備少，具有一定的應(yīng)用前景。王濤

12、12等人采用微波無(wú)極紫外光氧化反應(yīng)器對(duì)印染廠二級(jí)物化處理后終端出水進(jìn)行深度回用中試試驗(yàn)。運(yùn)行結(jié)果表明，廢水的色度去除率達(dá)到100，CODcr去除率達(dá)到73。出水水質(zhì)穩(wěn)定并達(dá)到印染廠回用要求。光氧化法深度處理印染廢水脫色效率較高，但設(shè)備投資和電耗還待進(jìn)一步降低。目前的研究仍只是停留在實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模階段。1.3 生物技術(shù)生物技術(shù)不僅應(yīng)用于印染廢水的二級(jí)處理中，還可以作為印染廢水的深度處理技術(shù)。針對(duì)二級(jí)出水中污染物生化性不高，大都是難生物降解的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出了許多生物強(qiáng)化處理技術(shù)的新型反應(yīng)器，以進(jìn)一步降低二級(jí)出水中的CODcr濃度和色度。1.3.1 生物活性炭法（BAC）生物活性炭法是將活性炭吸附和生

13、物處理相結(jié)合的處理工藝。耿士鎖13采用生物接觸氧化生物炭流化床串聯(lián)裝置對(duì)毛紡印染廢水深度處理，進(jìn)水CODCr為113263mg/L，BOD51656 mg/L，SS14184mg/L，色度20200倍；出水CODCr為1278mg/L，BOD518mg/L，SS339mg/L，色度253倍；去除率分別為7089、8694、7879、7390。處理后出水水質(zhì)良好，水質(zhì)符合洗滌用水回用的標(biāo)準(zhǔn)要求。濰坊第二印染廠14同樣采用厭氧酸化+接觸氧化+混凝沉淀+生物炭池系統(tǒng)組合，出水能夠滿足廠里要求的回用指標(biāo)：COD50 mg/L、BOD530 mg/L、SS5 mg/L、色度25倍、pH值68。工程實(shí)踐證

14、明，生物活性炭工藝對(duì)印染廢水的COD、BOD5、SS和色度均有良好的去除，然而為了延長(zhǎng)炭的使用壽命，需要嚴(yán)格的反沖洗和控制進(jìn)水濃度（COD200 mg/L）。加壓富氧生物活性炭法(PRBAC)是在生物活性炭法(BAC)的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新方法。肖玉南15利用加壓富氧生物活性炭法深度處理印染廢水，研究表明：COD、氨氮和濁度的去除很大程度上依賴于生物降解；色度的去除大部分靠活性炭的吸附。壓力控制0.3MPa，水力負(fù)荷控制在1.14m3/(m2.h)時(shí)，溫度在2830 ,CODCr去除率平均在68.6%左右，氨氮平均去除率基本都在92.5%以上，濁度的去除率在70%以上，色度去除率可達(dá)50%70%

15、，對(duì)UV254的去除效果比較穩(wěn)定，去除率基本在50%70%之間。出水COD基本穩(wěn)定在40mg/L左右 ，氨氮出水在平均在2.5mg/L以下，濁度出水基本也控制在l0NTU以下，色度出水小于20倍，SS小于10mg/L，BOD5也在10mg/L以下，各指標(biāo)均達(dá)到生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(CS25.1-89)。張華16用加壓富氧生物活性炭對(duì)堿減量印染廢水二級(jí)生化處理出水進(jìn)行深度處理也得到了類(lèi)似結(jié)果。1.3.2 曝氣生物濾池（BAF)曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter-BAF)是一種集物理吸附、過(guò)濾和生物降解于一體的新型生物膜處理技術(shù)，它適用于低懸浮物和低CODcr濃度廢水的

16、處理1718。BAF應(yīng)用于印染廢水深度處理主要是因?yàn)榻?jīng)過(guò)厭氧水解+接觸氧化工藝處理的廢水，其B/C值很小，可生化性很差，難降解的殘余有機(jī)物首先被濾料和濾料上生物膜所吸附，可大大增加了反應(yīng)接觸時(shí)間，其停留時(shí)間相當(dāng)于生物膜泥齡時(shí)間 ，因此有足夠的接觸時(shí)間，微生物就可以通過(guò)多種途徑使有機(jī)物得到降解。周鋒19利用BAF處理印染廢水二級(jí)出水，通過(guò)試驗(yàn)研究得出，水解酸化-接觸好氧工藝后增加BAF工藝作為印染廢水的深度處理，進(jìn)水COD濃度在200mg/L以下，水力負(fù)荷1.02.0 m/h，氣水比23:1時(shí),可以達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(CODCr100mg/L)，COD去除率在50以上。工藝設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)效益分析表明，

17、BAF工藝對(duì)于現(xiàn)有印染不處理設(shè)施的改造有著很好的應(yīng)用前景。黃瑞敏20等人在混凝處理后采用曝氣生物濾池，針織棉染色廢水的CODcr指標(biāo)可低于國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)，接近生產(chǎn)回用的要求。曝氣生物濾池出水再經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾去除細(xì)小懸浮物和離子交換去除水中的無(wú)機(jī)鹽后，出水的各項(xiàng)指標(biāo)均可接近回用的要求。1.4膜技術(shù)越來(lái)越多的研究表明，將不同的膜分離技術(shù)(如微濾MF、超濾UF、納濾NF、反滲透RO等)相結(jié)合，或膜分離技術(shù)與其它技術(shù)(如膜生物反應(yīng)器)相結(jié)合，是印染廢水深度處理的一個(gè)研究方向。陳保雄21將UF工藝用于深圳某針織毛衣廠洗滌廢水處理及回用，洗滌廢水綜合排水COD為8501300 mg/L，SS為300600

18、mg/L，采用電解-焦炭過(guò)濾-粗纖維過(guò)濾-超濾(中空纖維)工藝,其超濾出水全部回用于生產(chǎn)工藝,系統(tǒng)對(duì)COD的總?cè)コ蕿?1%97%，處理能力為10t/h。超濾能夠去除粒子和大分子，有研究表明22，用超濾單獨(dú)處理印染廢水二級(jí)出水，出水能夠回用于要求較低漂洗、水洗工序，不能滿足染色等要求嚴(yán)格的工序。超濾還通常作為反滲透的預(yù)處理。杜啟云23等人用膜集成技術(shù)處理鄂爾多斯羊絨集團(tuán)公司的廢水。曝氣池出水經(jīng)超濾除菌除濁、反滲透脫鹽深度處理后，CODCr濃度由80mg/L減少到38mg/L，變成軟水供熱電廠和生產(chǎn)車(chē)間回用。該系統(tǒng)日處理生產(chǎn)廢水1500m3，水回收率70%。為了降低膠體和懸浮物濃度，減少膜污染和

19、維持足夠長(zhǎng)的操作周期，微濾通常作為納濾的預(yù)處理24。A. Rozzi25等人研究表明，MF+NF深度處理二級(jí)出水，處理出水完全能夠滿足回用標(biāo)準(zhǔn)。二級(jí)出水平均COD濃度125.7mg/L，經(jīng)MF處理后平均出水COD濃度為65.13 mg/L，去除率在50左右；NF平均進(jìn)水COD濃度76.5 mg/L，平均出水COD濃度24 mg/L，去除率為68.63，其它各項(xiàng)指標(biāo)包括硬度、電導(dǎo)率、吸光率等也完全能滿足回用要求。M. Marcucci26等人對(duì)UF+NF和UF+RO深度處理印染廢水進(jìn)行了比較，試驗(yàn)證明，NF或RO作為后處理方案是可性的，RO出水能夠滿足回用任何工序，NF在脫鹽和去除礦物質(zhì)方面不能

20、夠達(dá)到RO的持久力（總硬度去除率NF75，RO90）。但運(yùn)行條件不如RO苛刻，因而運(yùn)行成本較低。膜生物反應(yīng)器（Membrane Bioreactor-MBR）被證明是處理紡織印染廢水的高效技術(shù)，它能取得比傳統(tǒng)生物廢水處理技術(shù)高的去除率2728。然而，處理出水不能夠滿足直接回用標(biāo)準(zhǔn)，NF是最好的后續(xù)處理方法。P. Schoeberl29對(duì)MBR二級(jí)出水，采用NF后處理，處理結(jié)果如下表所示：表2-3 NF處理出水平均值參數(shù)MBR出水NF出水去除率%回用標(biāo)準(zhǔn)COD濃度/ (mg/L)28023.391.830光譜吸收系數(shù)(436 nm)/ m-14.60.197.81電導(dǎo)率(mS/cm)0.6500

21、.17573.11.8結(jié)果表明，MBR+NF處理紡織印染廢水，處理出水能夠滿足各項(xiàng)回用指標(biāo)30, 31：COD30mg/L、光譜吸收系數(shù)（SAC，436 nm）1.0(m-1)、電導(dǎo)率（）1.8 mS/cm，這個(gè)結(jié)果同樣被A. Rozzi 25及M. Brik32所支持。A. Rozzi 指出，MBR+NF組合出水水質(zhì)高且穩(wěn)定，各項(xiàng)回用指標(biāo)優(yōu)于傳統(tǒng)的生物處理結(jié)和臭氧氧化加上活性炭吸附的組合。然而P. Schoeberl29認(rèn)為，MBR+NF目前仍面臨著相當(dāng)大的技術(shù)力度和高額的經(jīng)濟(jì)成本。2 我國(guó)印染廢水深度處理及回用存在的問(wèn)題隨著技術(shù)的進(jìn)步，膜分離技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)是未來(lái)廢水深度處理的重要方向。但目

22、前膜技術(shù)投資和運(yùn)行費(fèi)用高，易發(fā)生堵塞，需要高水平的預(yù)處理和定期的化學(xué)清洗，濃縮物的處理問(wèn)題，仍是制約其廣泛應(yīng)用的主要原因。根據(jù)國(guó)內(nèi)印染廢水處理技術(shù)的現(xiàn)狀，大多數(shù)印染行業(yè)廢水常用的A/O法工藝，即水解酸化+好氧生化+物化處理工藝處一般難以達(dá)到綜合污水排放GB89781996一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)企業(yè)出水COD濃度在二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)左右，即出水CODCr在150mg/L左右。為此，只需在現(xiàn)有常規(guī)工藝(水解酸化一好氧一混凝沉淀)基礎(chǔ)上，不改變已有設(shè)施，增加一套投資低、運(yùn)行成本少、易建設(shè)、可操作性好的深度處理技術(shù)，與原工藝有機(jī)結(jié)合，穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)并能實(shí)現(xiàn)回用是眼前的當(dāng)務(wù)之急。3 結(jié)論由于印染工藝本身的復(fù)

23、雜性和工藝用水水質(zhì)要求的差異，目前印染廢水回用還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。然而實(shí)踐證明，許多經(jīng)濟(jì)、有效的組合方案處理后的回用水用于水質(zhì)要求相對(duì)較低，用水量較大的雜用水，或者部分冷卻水及印染前工序用水都是完全可行。而解決廢水再生、回用的關(guān)鍵是設(shè)備和運(yùn)轉(zhuǎn)的成本與廢水利用的效益達(dá)成合適的比例，因此，選用先進(jìn)而經(jīng)濟(jì)的工藝技術(shù)，成為眼前的當(dāng)務(wù)之急。同時(shí)，開(kāi)發(fā)不同處理方法的有效組合是印染廢水深度處理工藝的研究發(fā)展方向。參考文獻(xiàn)1 奚旦立，陳季華，馬春燕. 印染廢水處理現(xiàn)狀及存在問(wèn)題 全國(guó)紡織印染廢水深度處理及回用和污水達(dá)標(biāo)排放學(xué)術(shù)研討會(huì)，2005.2 何文杰，韓宏大.洗染廢水處理回用研究J.中國(guó)給水排水，199

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