印染废水处理工艺简析

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　　摘要：本文通过对印染废水特点、组成和危害的剖析，同时结合现有的成熟的处理技术，
　　
　　对印染废水处理工艺进行了阐述。
　　
　　关键词：印染废水处理工艺
　　
　　印染废水由印染厂家的各种加工工序、生产过程中流失的物料，以及冲刷地面的污水组成。其特点是：废水量大，一般可达印染废水厂家用水量的70％～90％；废水色度高、组成成分复杂，它的有机成分大多是芳烃和杂环化合物，其中带有各类显色基团(如―N=N―，―N=O等)以及极性基团(―SO3Na，―OH，―NH2)，还可能混有各类卤代物、苯胺、酚类及各种助剂；化学需氧量较高，而生化需氧量相对较小，可生化性差；印染废水水质随原材料、生产品种、生产工艺、管理水平的不同而有所差异；废水排放具有间歇性、排放冲击性较大等。因此治理技术难度很大。
　　一、印染废水特点和组成
　　根据废水中的主要或特征性组份，通常将其划分为以下几类：
　　a) 酸性或碱性有机废水(不包括废稀酸或废碱液)；
　　b) 含盐有机废水(无机盐含量在10％以上，主要含氯化钠、硫酸钠、铵盐、钾盐等)；
　　c) 含硫有机废水，主要指用硫化碱还原硝基物生成氨基物时产生的母液和洗涤水，主要古Na2S、NaOH、Na2S2O3及少量有机物；
　　d）重金属离子(如铜、锌、铝、锰等)的废水。
　　染料废水成份复杂，浓度高、色度深、呈酸性且难降解，且大多是具有三致性能的有机物，这些都增加了染料废水治理的难度，特别是含盐废水、萘系中间体废水、含硫废水、高色度废水等。随着染料工业的发展，商品染料故意设计成抗生物降解，使它们的处理更加困难。
　　染料废水有以下特点：
　　a） 浓度高，色度深
　　由于染料产品的收率低，许多物料以“三废”的形式产生出来，废水中含有许多原料和副产品，因此废水的浓度高，又因这些物料都有其颜色，故色度很深。
　　b） 染料废水多呈酸性
　　在染料及中间体的生产过程中，很多都是以硫酸或发烟硫酸为介质的，也有以硫酸为原料的，使用后以“二废”的形式排入废水，如将这些废水中的酸含量折合成100％硫酸，则每年排入水体的硫酸达15万吨左右。
　　c） 水量、水质波动大、不稳定
　　从染料行业现有废水处理装置运行情况和废水排放情况来看，染料工业企业都存在废水的水质、水量变化大，极不稳定的问题，其主要原因有三条：第一，染料工业的生产大都是间歇性的，废水的排放也是间歇性的；第二，染料工业生产过程的母液和前后洗涤水的浓度差别很大；第三，洗涤工段没有一定的洗涤次数和用水量。
　　d） 组份复杂，难降解物质多
　　染料中间体主要为苯环及多环的芳烃类有机物，在反应合成过程中，易生成多种副产物。有些副产物至今还未能寻找到分析方法，给废水处理和综合利用带来了困难。特别是染料废水中有相当一部分有机物带有难以被破坏的偶氮键和难处理的基团，更给染料废水的处理增加了难度。
　　除上述4个特点外，染料废水中还有几种更难治理的特殊废水。如含硫废水、萘系中间体废水、含盐废水、高浓度高色度有机废水，对水生生态系统及其边界环境产生了巨大的冲击，其毒害事件曰益暴露，使之成为工业废水治理的难点。染料工业废水处理的突出问题是色度和难降解有机物的去除问题。各种物理学的、化学的和生物学的技术，都被用来净化染料废水，但这些方法中的人多数，由于在许多国家实行更严格的新排放法规，因而变得处理能力不足。
　　二、染料废水的危害
　　印染废水含大量的有机污染物，排入水体将消耗溶解氧，破坏水生态平衡，危及鱼类和其它水生生物的生存。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。
　　印染废水的色泽深，严重影响受纳水体外观。造成水体有色的主要因素是染料。目前全世界染料年总生产量在60万吨以上，其中50%以上用于纺织品染色；而在纺织品印染加工中，有10%～20%的染料作为废物排出。印染废水的色度尤为严重，用一般的生化法难以去除。有色水体还会影响日光的透射，不利于水生物的生长。
　　在使用化学氧化法去除色度时，虽然能使水溶性染料的发色基被破坏而褪色，但其残余物的影响仍然存在。
　　印染废水一部分偏碱性，进入农田，会使土地盐碱化；染色废水的硫酸盐在土壤的还原条件下可转化为硫化物，产生硫化氢。
　　三、染料废水的深度处理方法
　　染料废水的处理主要有生物法、物理化学方法和深度氧化技术。
　　生物法优点是处理工艺成本较低，缺点是降解过程相对缓慢，耗时较长，其处理设备的占地面积以及基础建设的投资均较大（一次性投资多达数百万元以上），常令许多中小印染企业望而怯步，而且不同的菌种只对特定的染料降解发生作用，因此在施行生物降解之前要先进行可行性试验，况且有关菌种退化等问题也尚待研究。
　　物理化学方法对染料废水的脱色与降解，包括了吸附沉淀、化学氧化、光催化、高压脉冲电解、离子交换技术、超滤膜脱色技术等各种方法，虽然效果较好，但成本高。电化学法则能克服这些不利因素，在电能供应充足时，染料将在阴极被还原成较小的有机分子，其中一部分与固体悬浮物一起与氢氧化铁相凝聚向沉淀；另有一部分经H2的气浮作用而得以去除，由此产生色度降低和化学需氧量减少的净化效果，并且效果显著。除凝聚沉淀和气浮外，表面络合、静电吸引等亦为电化学法净化染料废水的主要作用机理。
　　工业的迅猛发展迫切需要更有效的污水处理方法，因而促进了深度氧化技术的发展，深度氧化技术主要是利用化学的方法，将水中有机污染物迅速、彻底氧化成无机物的形式而使水质得到净化。目前研究应用得比较多的深度氧化技术有湿式氧化法，臭氧氧化法，光催化氧化法以及Fenton试剂氧化法等。
　　1.湿式氧化法
　　湿式氧化法(WAO)是指在高温高压下，在液相中，利用氧气或者空气作为氧化剂氧化水中污染物的方法。WAO可以比较有效的去除有机污染物，但它也有很大的缺点：由于需要高温高压，对设备和处理条件要求高，投资大，处理成本也高，对小流量高浓度的废水较为有利；某些有机物去除效果不理想；理过程会产生某些有害的中间产物。为了克服以上缺点，自70年代以来，国际上在传统湿式氧化法基础上发展了催化湿式氧化法，以使反应能在平和的条件下进行，我国也有不少的研究。
　　2．臭氧氧化法
　　臭氧是一种强氧化剂，在碱性条件中有2.07V的氧化电位，可以氧化大多数的有机物。赵锡斌等采用絮凝-臭氧氧化的方法对有机废水进行处理，效果好，且处理成本尚可接受。由于臭氧氧化有机物具有较高的选择性，且通常不能将有机物彻底氧化成二氧化碳和水，为了提高处理效率，人们必须采用措施促使臭氧分解产生活泼的•OH，目前采用得比较多的方法是紫外-臭氧法。紫外-臭氧氧化处理的效果比单独采用臭氧氧化要好，而且能够将一些臭氧单独难以氧化的醇，醛，羧酸等较快地氧化成二氧化碳和水。
　　3．光催化氧化
　　光催化氧化技术是近年来日益受到重视的废水处理新技术，因为它符合人们对废水清洁处理的要求，在光催化中采用最多的催化剂是TiO2。为了促进光催化氧化的效率，人们在光催化体系中引入其他的氧化剂，O3和H2O2等，可以产生氧化性极强的自由基如•OH，降解物质氧化成二氧化碳和水。
　　虽然光催化具有适用性广，可使有机物完全分解的特点，且所使用的催化剂也有廉价无毒的特点。但目前大多数的研究仍然停留在证实过程可行性的水平上，在实际应用方面，还有很多问题有待于深入研究，比如在能量利用率，光催化反应器的模拟，设计，放大等方面的研究就开展得不够充分。
　　4．Fenton试剂氧化法
　　Fenton(Fe2++H2O2)试剂可以氧化各种复杂或简单的有机物。它的主要原理是二价铁离子和过氧化氢之间通过链反应催化生成•OH，•OH能有效地氧化有机物为无机物。张慧春[10]等使用Fenton试剂结合混凝沉淀的方法，对有机成分复杂的废水进行处理，具有去除率高，设备简单，操作方便，不产生二次污染的优点。巩志坚[11]等设计了利用Fenton试剂处理焦化废水的工艺路线，他们还发现若同时用紫外光照射可以提高处理效果，这是因为紫外光能促使H2O分解产生•OH。由于过氧化氢的成本太高限制了Fenton试剂氧化法在工业上的应用。
　　5．超声法
　　超声法是八十年代以来提出的一种有机污染物的高效降解方法，特别适用于有毒难降解物质。其原理是利用超声波的声空化作用产生的高温高压，使水分子裂解产生自由基：H2O → H + •OH 。
　　强氧化性的•OH可以使大多数的有机物降解成二氧化碳和水。目前己研究了超声法对卤代烃类，酚类，醇类，芳香族化合物以及聚合物等的降解[12]。作为一种新兴的水处理技术，超声法目前基本上处于实验室的研究阶段，还很难在实际废水处理中得到广泛的应用。
　　1 谢锐.我国染料行业几种丰要废水的治理技术概况.化工环保，1994， 14(3)
　　2 周学双.染料工业“三废”的特点及其对策.化工环保，1990， 10(3)
　　3 谭亚军等. 废水处理湿式氧化法及其催化剂的研究进展[J].环境工程，1999，17(4)
　　4 蒋伟川等. 半导体光催化降解实际印染废水的研究 [J].环境工程，1992，12(2)

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