【印染废水】生物技术在印染废水治理中的应用

北极星环保网讯:摘要：印染废水是一种典型的高浓度难降解有机工业废水，其排放总量大，组成成分复杂，含有大量有毒有害物质，处理难度高。本文系统分析了印染废水的组成和特点，确定了其中含有主要污染物种类，并总结了生物技术在印染废水处理中的应用情况，结果表明生物技术在印染废水处理中具有重要的应用价值。

我国作为世界纺织工业第一大国，印染纺织工业在工业产业结构中占有十分重要的地位。近年来随着印染纺织工业的快速发展，其造成的水污染问题也日趋严重。印染纺织工业需要消耗大量的水资源，每加工100平方米的纺织物，就会同时产生3.5~5.5吨的污水。据不完全统计，工业废水中约有40%为印染纺织废水，每天排放量达到3.0×106~4.0×106m3[1]。印染废水具有分布面广、水量大、色度高、组成成分复杂、水质波动较大等特点，同时废水中含有多种难降解有毒有机物质，如芳香族卤素化合物、芳香族硝基化合物、联苯等。如果印染废水中的大量有机物不经处理而进入自然水体就会对生态环境构成严重威胁。对印染废水进行切实有效的综合处理已经刻不容缓。

1.印染废水的组成及特点

印染工业是对纺织物原料进行物理或者化学作用使纺织品具有一定颜色的过程，印染废水来源于整个印染工艺流程中。印染工艺可分为四个步骤，分别是预处理阶段、染色、印花和整理。在四个阶段均有废水排放，预处理阶段排放的废水主要有退浆废水、煮炼废水、漂白废水和丝光废水，染色阶段排放染色废水，印花阶段排放印花废水和皂液废水，整理工序则排放整理废水[7-10]。

印染废水中主要浆料、助剂、媒染剂、固体剂及树脂等药剂[11]。其中浆料的主要成分为聚乙烯醇(PVA)及淀粉等易降解物质，而助剂、媒染剂、固体剂及树脂等主要为苯类、苯胺类、硝基苯类等难降解物质。

印染废水pH值一般为6~12，色度是100~400度，SS为100~200mg/L，CODCr为300~1000 mg/L，BOD5为100~400  mg/L。印染废水具有以下特点：

(1)含有大量的有机物，但BOD5/COD值较低，可生化性差。由于染色过程中有部分染料未被纺织物吸收而进入废水中，从而使废水色度较高且常常随产品不同而变化。

(2)废水产生量大，水质多变化。据统计在1999年，全国较大型纺织企业取水量达到1.8×109m3。由于印染工艺及产品种类的差异，导致印染废水水质波动较大[12]。

(3)pH值波动大。对于不同的纺织物，需要不同的染料，各种染料需要的酸碱环境不同，导致废水中pH值波动大。

(4)印染废水具有毒性且危害性大。印染废水中含有铬、铅、汞等重金属，并含有一些易产生甲醛的树脂整理剂、有机阻燃剂、阳离子柔软剂等，此类物质均会对环境产生重大危害[13]。

2.印染废水的生物处理技术

目前，印染废水的处理方法可分为物理法、化学法、物化法和生物法。物理法、化学法及物化法具有处理效果好、设备占地小等优点，但具有产生有毒副产物、运行成本高、产生大量难处理污泥等缺点。而生物法则以其工艺稳定，处理费用低，对有机物处理效率高，二次污染排放少的优点，得到广泛的应用[14]。国内外常用的生物处理技术包括好氧处理、厌氧处理、厌氧-好氧组合处理和固定化微生物技术等。

2.1 好氧生物处理

好氧生物处理是指在氧气存在的条件下，好氧菌通过其自身的代谢和增殖来去除印染废水中污染物的过程。常用的好氧生物处理工艺有好氧活性污泥法、生物接触氧化法、生物转盘及生物膜法等。

活性污泥法是目前使用最多的一种方法，大多采用是完全混合式。完全混合式活性污泥法可以使生化池内各处F/M值均衡，使得该工艺具有较强的耐冲击负荷能力，从而可适应印染废水浓度变化幅度大的特点。其缺点在于，虽然可对易降解有机物进行有效去除，但对色度却难以解决。目前多采用好氧生物处理技术与其他方法联用的方法对PVA(聚乙烯醇)等难降解污染物进行处理。

Kim等[15]在活性污泥处理前使用电子束辐射技术对印染纺织废水进行了前处理，将难降解大分子有机物转化为易降解的小分子物质，将BOD5/COD  提高到了0.40，有利于后续好氧生物处理，控制生化池水力停留时间18-48小时，COD去除率保持在70%左右。Erkan等[16]采用活性污泥法-纳滤法处理印染纺织废水，在进水COD为2300mg/L、色度为2347度的情况下，COD去除率和脱色率均达到80%以上，出水能够满足回用要求。

俞宁等[17]采用一种介于活性污泥法和生物接触氧化工艺的完全混合污泥法对某年产各类织物3×107m2，废水排放量1800t/d的印染厂废水进行处理。采用的工艺为水解酸化-完全混合活性污泥法-混凝气浮。处理后的印染废水出水水质达到了《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB  4287-1992)二级标准的要求。该工程运行效果良好，对COD、BOD5、SS、NH3-N、色度的去除率分别达到了93.6%、93.9%、90.4%、68.0%、87.5%。

黎京士等[18]采用曝气生物滤池对印染废水进行处理，经研究发现曝气生物滤池对印染废水有一定去除效率。COD去除率达到63.1%，对氨氮的总体去除率达到85.09%，对浊度的去除率达到61.9%。废水pH在自养硝化细菌的硝化作用下，从10降至7.8，由pH的变化趋势可知，在硝化反应的同时，存在一定的反硝化过程。

戴兴国等[19]研究发现膜生物反应器具有提高某些专性脱色细菌的浓度和活性，同时截留大分子难降解物质使其停留时间延长，最终提高分解效率的效果。膜组件还可以分离印染废水中的聚乙烯醇、染料、油脂等，在降低COD的同时可以对部分有机物进行回收利用。

张雷采用好氧生化法对某印染厂废水进行实际处理。进水水质：COD为400~1000mg/L，色度为400倍。经过处理后COD和色度的去除率分别达到95%和90%，处理效果良好，达标排放。

2.2 厌氧生物处理

厌氧生物处理是利用兼性和专性厌氧菌在缺少分子氧的条件下降解有机污染物的方法。厌氧生物处理法的优点是能耗较低、有机负荷高、运行费用低、剩余污泥少、可以回收沼气做能源等。对于生化性较差的印染废水，采用厌氧处理方法能有效的提高难降解有机物的处理效率。

厌氧生物处理包括水解、酸化和产气三个阶段。水解和酸化阶段可以快速去除废水中的悬浮物，同时可将大分子有机物分解为小分子可降解有机物。具有代表性的厌氧工艺包括厌氧生物滤池、厌氧接触法、分段厌氧消化法和厌氧流化床等。

厌氧流化床反应器内填充着粒径小、比表面积大的载体，厌氧微生物组成的生物膜在载体表面生长，载体处于流化状态，具有良好的传质条件，微生物可以与废水充分接触，细菌具有很高的活性，设备处理效率高。Kim等[22]、Sen等[23]应用厌氧流化床反应器处理印染纺织废水，取得良好效果。

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