印染废水处理技术文献综述 6页

'文献综述印染废水处理技术一、前言部分我国是一个干旱缺水严重的国家。人均水资源量不足2300m3，仅为世界平均水平的四分之一，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。目前，我国每年因缺水造成的直接经济损失达2000亿元，少产粮食700亿至800亿公斤，这直接制约了我国经济社会的发展[1]。工业废水的任意排放导致江、河、湖、海等大量水体遭受污染，加剧了水资源短缺的局面。在我国工业废水中，印染行业排放的印染废水是我国工业系统中重点污染源之一，据国家环保总局统计，印染行业排放的印染废水总量位于全国各工业部门排放总量的第五位[2]。印染废水有机污染物浓度高、成分复杂、色度深、水质变化大，是一类较难处理的工业废水。尤其PVA浆料、人造丝皂化物以及大量新型助剂的广泛应用，是使大量难降解的有机化合物进入废水，若这些废水不经处理排入水体后，将消耗水体溶解氧，破坏生态平衡，危机鱼类和其它水声生物的生存，沉于水底的有机物，会因厌氧分解而产生硫化氢等有害气体，恶化环境[3]。这应引起社会各界以及工业部门的高度重视，为了保护我们周围的环境不被破坏，为了实现经济效益和环境效益的双赢，采用合理有效的处理工艺对印染废水进行处理，对做好环境保护工作具有重大的意义。二、主题部分印染行业排放的废水水量大、成分复杂、难降解有机物含量高，具有毒性，是一类污染严重且较难处理的工业废水。处理此类废水若仅仅单独使用物理、化学或生物处理并没有很好的效果，通常采用物化-生化组合工艺进行处理具有较高的处理效率。生化处理通常有活性污泥法、生物膜法、厌氧法等方法[4]。废水经生化处理后，主要污染物CODcr、BOD的去除效果较明显，一般可达80%左右，此阶段虽可去除大部分颜色，但由于水质较复杂，出水不稳定，未能完全达标排放，需进一步进行物化处理，物化处理通常有吸附、离子交换、膜分离等方法。在物化处理阶段，CODcr、BOD浓度进一步降低，色度进一步被去除。因此，使用该方法处理染整废水是一种较理想的选择。1.　印染废水的生物处理法70年代以来，国内对印染废水以生物处理为主，占80%6 以上，尤以好氧生物处理法占绝大多数。从现有情况看，我国印染废水生物处理法中以表面加速曝气和接触氧化法占多数。此外，鼓风曝气活性污泥法、射流曝气活性污泥法、生物转盘等也有应用，生物流化床尚处于试验性应用阶段。但由于生物对色度去除率不高，一般在50%左右，所以当出水色度要求较高时，需辅以物理或化学处理。生物处理法是利用微生物的生物化学作用降解有机物[12]，这种方法具有处理费用低，运行较稳定等优点。常用的染整废水生物处理方法主要有:好氧处理、厌氧处理和厌氧-好氧组合处理法。好氧生物处理是在有氧条件下，利用好氧微生物的作用去除染料废水中的有机物，主要以传统的活性污泥法、生物接触氧化法和塔式生物滤池法为主。采用好氧处理法能够获得较好的BOD处理效果，但COD、色度去除率不理想，尤其是PVA等化学浆料、表面活性剂、溶剂的广泛使用，使出水水质难以达到排放标准。厌氧处理不仅可用于处理高浓度有机废水，也可用于处理中、低浓度有机废水，对燃料中的偶氮基、蒽醌基和三苯甲烷基均可降解，但还不能完全分解一些活性染料的中间体，如致癌的芳香胺等。由于厌氧处理的出水水质往往达不到排放标准，因而单纯使用厌氧处理法的处理工艺较少，通常与好氧生物法联合使用[13]。厌氧-好氧处理工艺能在一定程度上弥补好氧工艺的不足。难降解染料分子及其助剂在厌氧菌的作用下水解、酸化而分解成小分子有机物，接着在好氧菌的作用下，将其分解为无机小分子，从而达到净化水质的目的。印染废水经厌氧-好氧处理后可以达标排放。通过对厌氧-好氧联用工艺和单独好氧工艺处理染整废水的特点进行研究后，发现染料脱色主要发生在厌氧阶段，经过厌氧处理，BOD/COD值从0.15提高到0.37[14]。为了探求高效、低耗、低投资的印染废水处理新技术，近年来在厌氧法与好氧法的结合方面进行了大量的试验研究，获得了很大的成功。此时与好氧法结合的厌氧处理已不是传统的厌氧消化，它的水力停留时间(HRT)一般为3～5h，只发生水解和酸化作用。这一工艺流程的提出主要是针对印染废水中可生化性很差的一些高分子物质，期望它们在厌氧段发生水解、酸化，变成较小的分子，从而改善废水的可生化性，为好氧处理创造条件。采用这一流程，较好地解决了PVA、染料的处理问题。这一流程的另一大特点是，好氧段所产生的剩余污泥全部回流到厌氧段，厌氧段有较长的固体停留时间(SRT)，有利于污泥厌氧消化，从而显著降低了整个系统的剩余活性污泥量。因此，厌氧好氧系统中的厌氧段具有双重的作用：一是对废水进行预处理，改善其可生化性能，吸附、降解一部分有机物；二是对系统的剩余污泥进行消化。采用这一流程，目前主要开发了两种工艺：厌氧好氧生物炭接触工艺；厌氧好氧生物转盘工艺。两种工艺在设备和工艺上各有特点。6 1.1生物接触氧化工艺生物接触氧化法是在生物滤池的基础上，从接触曝气法改良演化而来的，因此有人称为“浸没式滤池法”、“接触曝气法”等。旱在十九世纪末韦林（Waring）、迪特(Ditter)等人就试验研究了接触氧化法处理污水。1912年克洛斯(Closs)获得了德国的专利登记。但是，发展为正规的污水处理法，还是德国的贝奇(Bach)和美国的布斯维尔(Buswell)分别在埃姆兴(Emscher),阿尔巴纳(Albans)处理场实现的。1938年,在日本的岐阜市亦进行过试脸研究。生物接触氧化法a.特点：生物接触氧化法与其他方法的比较具有如下特点：①BOD5负荷高，MLSS量大，相对地效率较高，并且对负荷的急剧变动适应性强。②处理时间短。在处理水量相同的情况下，所需装置设备较小，因而占地面积小。③维护管理方便，无污泥回流，没有活性污泥法中所容易产生的污泥膨服。④易于培菌驯化，较长时期停运后，若再运转时生物膜恢复快。⑤适应于低浓度污水处理。⑥剩余污泥量少。b.缺点：①填料上的生物膜数量需视BOD负荷而异。BOD负荷高，则生物膜数量多；反之亦然。因此不能借助于运转条件的变化任意地调节生物量和装置的效能。②生物摸量随负荷增加而增加，负荷过高，则生物膜过厚，易于堵塞填料。所以，必须要有负荷界限和必要的防堵塞冲洗措施。③大量产生后生动物（如轮虫类等）。若生物膜瞬时大块地脱落，则易影响处理水水质。④组合状的接触填料会影晌均匀地曝气与搅拌。1.2　厌氧好氧生物转盘 将厌氧生物转盘与好氧生物转盘串联起来，用于印染废水处理，也取得了好的效果。该工艺中厌氧、好氧各有污泥分离与回流装置，整个系统的剩余污泥全部回流到厌氧生物转盘。一是为了提高生物量，因而也缩短总的水力停留时间，二是为了将多余的活性污泥消化在系统内部。该工艺流程也是兼备固着生长和悬浮生长的特点。还可通过向转盘投加絮凝剂进一步提高COD去除率和脱色率。该流程对COD、色度等的去除率均达到70%以上。适当投加微量絮凝剂，测得CODCr、色度的去除率可提高6 15%～20%。进一步提高厌氧池中的悬浮污泥浓度也可以提高脱色率和COD去除率。但该工艺中转盘的金属构件有腐蚀现象，需进一步研究解决。2．　印染废水处理的物理法--吸附法在物理处理法中应用最多的是吸附法，这种方法是将活性炭、粘土等多孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或让废水通过由其颗粒状物组成的滤床，使废水中的污染物质被吸附在多孔物质表面上或被过滤除去。目前，国外主要采用活性炭吸附法(多半用于三级处理)，该法对去除水中溶解性有机物非常有效，但它不能去除水中的胶体和疏水性染料，并且它只对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能。SaitoT.等人的研究表明，活性炭的吸附率、BOD去除率、COD去除率分别达93%、92%和63%，活性炭吸附能力可达到500mgCOD/g炭，污水如先曝气，则会加快吸附速率。但若废水BOD5＞200mg/L，则采用这种方法是不经济的。吸附处理使用的吸附剂多种多样，工程中需考虑吸附剂对染料的选择性，应根据废水水质来选择吸附剂。研究表明，在pH＝12的印染废水中，用硅聚物(甲基氧)作吸附剂，阴离子染料去除率可达95%～100%。3.　印染废水的化学处理法3.1　混凝法 主要有混凝沉淀法和混凝气浮法，所采用的混凝剂多半以铝盐或铁盐为主，其中以碱式氯化铝(PAC)的架桥吸附性能较好，而以硫酸亚铁的价格为最低。近年来，国外采用高分子混凝剂者日益增加，且有取代无机混凝剂之势，但在国内因价格原因，使用高分子混凝剂者还不多见。据报道，弱阴离子性高分子混凝剂使用范围最广，若与硫酸铝合用，则可发挥更好的效果。混凝法的主要优点是工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积少、对疏水性染料脱色效率很高；缺点是运行费用较高、泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料处理效果差。3.2　氧化法 臭氧氧化法在国外应用较多，ZimaS.V.等人总结出了印染废水臭氧脱色的数学模式。研究表明，臭氧用量为0.886gO3/g染料时，淡褐色染料废水脱色率达80%；研究还发现，连续运转所需臭氧量高于间歇运行所需臭氧量，而反应器内安装隔板，可减少臭氧用量16.7%。因此，利用臭氧氧化脱色，宜设计成间歇运行的反应器，并可考虑在其中安装隔板。臭氧氧化法对多数染料能获得良好的脱色效果，但对硫化、还原、涂料等不溶于水的染料脱色效果较差。从国内外运行经验和结果看，该法脱色效果好，但耗电多，大规模推广应用有一定困难。6  光氧化法处理印染废水脱色效率较高，但设备投资和电耗还有待进一步降低。三、总结部分印染废水水量大，色度高，水质变化大，有机污染物浓度高，成分复杂，且印染行业中PVA浆料和新型助剂的使用，使难生化降解的有机污染物在废水中含量大量增加，BOD5/COD值大幅降低。单一处理工艺均很难达到要求,需对不同处理工艺进行优化组合，同时也可将传统工艺与新技术相结合进行工艺改进和优化，使工艺和技术更加成熟，这样既可提高处理效果，又可降低处理成本[15]。因此，系统开发不同工艺的有效组合，研究高效、经济、节能的印染废水处理反应器将是纺织废水处理工艺研究的主要内容和研究发展方向。然而，单一的终端处理废水仅仅是一种治标不治本的方法，为了实现经济效益和环境效益的双赢，应使“终端处理”改为“源头控制”，这才是今后处理印染废水甚至是所有工业废水的较有效的途径。企业必须对生产和染整废水的污染预防和治理同等重视，采用清洁高效的新技术，提高能源利用效率，使用低污染的环保原料，尽量少用、不用有毒有害的原料，从源头削减废水与污染物的产生量，从而减少纺织印染废水对环境的危害[16-18]。此外，加强对纺织印染企业废水处理设施的监管，促进印染产业布局的合理化，使印染企业逐步进入印染园区和开发区，从而促进可持续发展。四、参考文献[1]丛丹,张学强.谈我国的水资源短缺问题[J].生态与环境工程,2009,3(16):200-202.[2]王辉,张玥,李朗晨.印染废水处理技术现状及发展趋势[J].现代商贸工业,2009,2(10):279-280.[3]陈季华,奚旦立,杨波.印染废水处理技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2008.[4]郑铭,刘宏,陈万金.环保设备——原理·设计·应用[M].北京:化学工业出版社,2008.[5]熊道陵,林俊.印染废水处理技术研究进展[J].印染废水处理技术研究进展,2007，9：10-15.[6]赵庆良,任南琪.水污染控制工程[M].北京:化学工业出版社,2005.9：10-15.[7]王燕飞.水污染控制技术[M].北京:化学工业出版社,2008.4[8]周金金,城市污水处理工艺设备及招标投标管理[M].化学工业出版社,2003.168-172[9]唐玉斌.水污染控制工程[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2006.76 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