（环境科学专业论文）染料废水的可生化性及其处理工艺研究.pdf

生物法处理后的水中，剩余的有机污染物呈可溶性的小分子存在，不曼被絮凝剂 除去。 根据工艺条件的优化结果，本文提出一个针对染料废水的处理工艺方案，并 将其应用于某染料厂综合废水的处理。在本文优化选择的工艺参数条件下，经过 本文提出的u a s b 一厌氧一好氧一吸附工艺流程中各处理单元的处理，c o d 的总去除率 达到8 9 8 ，若增加活性污泥的驯化时间，c 0 d 的去除效率还可进一步提高。本实 验又将该工艺流程用于胶南灵山卫污水处理厂废水( 主要是印染废水) 的处理， 与该厂现行生物处理工艺同步运行。结果表明，本工艺比该厂现行工艺的处理效 果明显优越，各污染物去除率的提高值分别为：c o d l 2 0 6 ，b o d 。9 6 0 ，s s3 0 9 ， 色度1 3 。4 4 。本文制定的处理工艺取得良好处理效果的主要原因在于系统中应用 了u a s b 反应器，通过污泥驯化提高了废水的可生化性，创造了生化处理的有利条 件。u a s b 反应器的设计和应用对于处理难度较大的染料废水而言，提供了一个有 效的途径，具有较明显的特色。 关键词：染料废水可生化性u a s b 反应器污泥驯化厌氧好氧处理 i i l s t u d yo nt h eb io d e g ra d a tio n0 fd y ew a s t e w a t e r a n dt h et r e a t m e n tt e c h niq u e s a b s tr a c t d y em a n u f a c t u r i n gw a s t e w a t 钉a n dt e x t i l ee f n u e n tp o s s e s s 舒e a tp r o p o r t i o ni nt h e i n d u s i a lw a s t e w a t e li ti sd i m c u nt ob et r e a t e db e c a u s eo fi t sc o m p l i c a t e dc o m p o n e n t ， h i 豳c o n c e n t r a t i o na n dd i m c u h yc a p a b i l i t yo fd e g m d a t i o n i th a si m p o n a n tm e a l l i n g a 1 1 d 埘d e rp r o s p e c t st ot 1 1 ed e v e l o p m e n to fe n v i r o m e n tp r o t e c t i o na n dd y e s t u f ra n dt h e c o r r e l a t ei n d u s t r yt os t u d yt h em e t h o do fd y e i n g 、v a s t e w a t e rt r e a t m e n ta n dp u tf o r w a r d a ne f ! f 色c t i v ep r o j e c t i nt h i s p 印e r t oi m p r o v et h eb i o d e 掣a d a t i o n ，m ee f r e c t i v em e t h o do fd y e m a n u f a c t u r i n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n ti sd i s c u s s e d ，w h i c ha i m st ot l cc h a r a c t e r i s t i c so f d y em a n u f a c t u r i n gw a s t e w a t e li t c a nh e l pu se s t i m a t e 山ed e g r a d a t i o nd e g r e eb y m i c r o o r g a n i s ma i l d t h eb i o d e g r a d a t i o nb yd e t e 泐i n em eb i o d e g r a d a t i o nr 。s p i r a t i o n g r a p h 1 1 1 ei n f e c t i o no n 廿1 eb i o d e g r a d a t i o nb yu 1 1 c u l m r e da c t i v a t e ds l u d g ea i l dc u l t u r e d a c t i v a t e d s l u d g e i nd i 仔打e m d e 口e e si s 咖d i e d t h er e s u h si n d i c a t e d ：t h e b i o d c g r a d a t i o nd e g r e eo fd y em a n u f 如t 曲g 、v a s t e w a t e ri sl o w ，s oi ti sp i v o t a l t oc h a n g e 也e b i o d e g r a d a t i o n ；i n c r c a s e t h cc u i t u r i n gt i m et 0 s l u d g e 、v i l li m p r o v e t h e b i o d e g r a d a t i o no fd y em a l l u f k t u r i n gw a s t e w a t e ra n d l ee n d u r ec a p a c i t yo fo 唱a n i c i o a d ；m es e t t l i n gt od e t e r m i n em eb i o d e g r a d a i i o nr e s p i r a t i o n 伊a p hi ss i m p l ea n d s p e e d e 艉c t i v ea n di n t u i t i v e ，t h et r a d i t i o n a lb o d 5 c o dr a t i oi sr e p l a c e db yd o ，t h e c o m p a r eo ft h eb i o d e g r a d a t i o nr e s p i r a t i o ng r a p ha n dm ee n d o g e n o u sr e s p i r a t i o ng r a p h i st h ee s t i m a t i o no ft h eb i o d e g r a d a t i o n o n 也eb a s eo fr e s e a r c ho ft h eb i o d e 伊a d a t i o n ，w ei n v e s t i g a t em eb i o l o g i c a l t r e a t l l l e mo ft h ed y em a n u f 如t u r i n gw a s t e 、a t e rb yt h en 啪b e r s ，a n dm a k eas e t l l i n g n 枷e du p n o wa n a e r o b i cs l u d g eb l a i l k e t ( u a s b ) t h es e 砌i n gi su s e di nt h es i m u l a t e d s e r v i c et e s to ft h ed y em a n u f 如t u r i n gw 弱t e w a t e lt h er e s u l t si n d i c a t e d ：r e s i d e n c e t i m ea n dv o l 啪el o a d i n gh a sg r e a ti n f e c t i o no n 吐l ec l e a r a i l c eo fc o d ，w h e nm en u xo f i n n o wi so 9 5t o1 0 5m ，t h ev o l u m el o a d i n gi so 5k g c o d ( m 3 d ) ，t l l eb e s tr e s i d e n c e t i m ei s4 0 h i ti s p r o p i t i o u st oi m p r o v et h ec l e a r a i l c e o fc o db ya u g m e n t i n gt h e r e s i d e n c et i m e ；e x p 盯i m e n t so nt h ee 矗e c to fp hs h o wt h a ti tw i l li n t e r f e r ew i t h b i o l o g i c a ld e c o m p o s i t i o nw h e np ho fw a s t e w a t e ri st o ol o wo rt o oh i g h i nt h e c o n d i t i o no f t h i se x p e r i m e n t ，i fw ec o n 订0 lt h ep hb e t w e e n6 oa t l d9 o ，i tw i l lb eb e t t e r i v f o r 山eb a c t e r i ai ns l u d g et om e t a b 0 1 i z e ；t e m p e r a t u r ec a l la l s oa 虢c tc o dc l e a r a n c e ， w h e nt h ew a t e rt e m p e r a t u r ei s3 3t o3 8 ，恤ec l e a r a i l c eo fc o di sm eb e s t t h er e s u l t o ft h i st e s tt a l l i e st ot h ef o r r n u l ao f 也ei n f e c t i o no nt h er e a c t i o nr a t eo f 山et e m p e r a t u r e ； m ei n f c c t i o no nt h ec l e a r a i l c eo fc o db yf i v ek i n d so fa d s o r b e n t ( a c t i v a t c dc h a r 、 j o e s sr e s j n 、d i a t o me a n h 、c i n d c ra j l db c n t o n i t 曲a n df l o c c u l a t i o na l s ob es t u d j e d t h e r e s u l t sd i s c l o s et h a tt h ew a s t e 、v a t e rc a nb ep l l r i f i e db e t t e rw h e na d s o r b e n ta r eu s e dw h e n i ti st r e a t e db y 也ea d s o r b e n t o nt h et e s tc o n d i t i o n ，t h ec l e a r a n c er 如o fc o di s b e t 、v e e n2 8 6 3t 04 4 3 5 o fa l lt h ek i n d so fa d s o r b e n tt h a ta r ee l e c t e d ，t h ea c t i v a t e d c h a ri st h eb e s t b u tt h ec l e a r a n c e0 fc o d b yt l en o c c u l a t i o ni sn o td i s t i n c t i ti n d i c a t e s m a tt h er e m a i n si nm et r e a t e dw a s t e w a t e re x i s ti nc o n d i t i o n s o fm i n o rd i s s 0 1 v e d m o l e c u l e sa r e rb i 0 1 0 9 i c a lt r e a t m e n t ，w h i c ha r ev e r yd i f h c u l tt ob er e m o v e db y n o c c u l a t i o n a p r o j e c tw h i c ha i m st od y em a n u f a c t 诚n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n ti sp u tf o n v a r do n t h eb a s i so fr e s u l t sa b o v e ，a n du s e dt 0t r e a tm em i x e dw a s 把w a t e ri nc e r t a j nd y ep l a n t o nt h ec o n d i t i o no fp a r a m e t e rb yo p t i m i z i n gc h o i c e ，b yt h et r e a t m e n to ft r e a t m e n tu i l i t o fu a s b a n a c r o b i c a e r o b i c a d s o r b ，t h et o t a lc l e a r a l l c eo fc o dc a nb e8 9 8 i fw e i n c r e a s et l l ec u l t u r i n gt i m eo fs l u d g e ，t h cc l e a r a i l c et a t eo fc o dw i l li n c r e a s eo b v i o u s l y t h et r e a 恤e n tu i l i ta l s oa p p l i e di nl i n g s h a i l w e is e w a g et r e 咖l e n tp l 姐ti nj i a o n a n ，a n d m nw i t l li t s b i o l o g i c a l t r c a t m e n t t h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h et e c h n i q u e sa r e p r e d o m i n a mt h a n i t s p r c s e n tt e c 王1 f l i q u e s t l ee l e v a t e dc l e a r a n c er a t eo fe a c h c o n t a m i n a t i o ni s ：c o d1 2 0 6 ，b o d 59 6 0 ，s s3 0 9 ，c o l o r1 3 4 4 b e c a u s et h e u a s bi su s e di nt h es y s t e m ，t h et e c h n i q u e sw es e l e c to b t a i ng o o di n f e c t i o n t h e b i o d e g a d a t i o nd e 蓼e eo fw a s t e w a t e ri n c r e a s e sb yc u l t u r i n gs l u d g e t h ed e s 适na n d a p p l i c a t i o no fu a s br e a c t o rp m v i d ea ne 仃e c t i v ea p p r o a c ht od y em a n u f k t _ l l r i n g w a s t e w a t e rt r e a n n e n t k e yw o r d 8 ：d y em a n u f a c t u rin gw a s t e w a t e r 、 bo d e g r a d a to n 、u a s br e a c t o r 、 a c t iv a t e ds lu d g e c u i t u r e d 、a n a e r o b i c a e r o b i ctr e a t m e n t v 染料废水的町生化性发处理工艺研究 1 文献综述 1 。1 工业废水概述 工业废水是各类工矿企业生产过程中排出的一切液态废弃物的总称。随着我 国工业化水平的提高，工业废水的排放量日益加大，2 0 0 3 年。“，我国废水年排放 量为4 6 0 0 0 亿立方米，其中工业废水排放量为2 1 2 4 亿吨，占总排放量的4 6 1 7 ， 在所排放的废水中，绝大多数未经处理或未经深度处理就直接排入环境中，造成 水环境的污染“1 。 工业废水种类很多，按照废水中所含的污染物性质来分，工业废水可分为含 有机污染物的工业废水，含植物性营养物的工业废水，含重会属等有毒物质的工 业废水，以及含油的工业废水。工业废水的水量与水质变化很大，即使是同一类 型的工厂，由于所用原材料与生产工艺的不同，所产生的废水水量和水质也存在 较大差异，工业废水的处理通常考虑以下原则： 1 、在有城市二级污水处理厂的城镇，工业废水排入城市下水道，应达到城市 下水道的水质标准，否则应进行厂内处理。对未建城市二级污水处理厂的城镇， 工业废水排入城市下水道，对污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中的第二类 污染物应执行该标准中的一级或二级排放标准：对第一类污染物，则不分其排放 去向、方式和受纳水体的功能，要求该类污染物的最高允许排放浓度必须符合该 标准的规定。 2 、搞好节约用水，减少废水排放量。改革生产工艺，提高工业用水循环利用 率，实现一水多用。 3 、搞好工艺废水综合治理，回收有用物质。 4 、对工厂产生的冷却水和生产工艺产生的废水应实行清污分流，分别处理。 5 、在工厂内，应区别水质，采用集中与分散相结合的方式，对于产生含有特 殊污染物废水车间的排放口应建处理设施，经处理后再排入全厂总排放口进行集 中处理。集中处理设旌应以水量大、具有代表性的一神或几种废水作为处理对象， 这种处理方式，可节省处理费用，便于维护。 6 、工业废水具有种类繁多、水质水量波动大等特点，不能象城市生活污水那 样采用具有典型模式的工艺处理流程，而应该根据具体的水质水量，通过调查研 究、技术经济比较和试验，来确定其具体的处理工艺。工业废水处理一般应遵循 染料废水的可生化性及处理工艺研究 先易后难、先简后繁的原则，即首先应去除大块垃圾和漂浮物，然后进行中和与 均化调节，再去除悬浮固体、胶体物质及溶解性物质。也就是说，一般首先采用 物理法，然后再采用化学法、生化法、物化法来处理。 7 、对可生化性较差的有机工业废水，应考虑提高废水的可生化性，然后再进 行处理，这样可获得较好的有机物去除效果。 在工业废水的处理方法上，一般有物理处理法、化学处理法、生物处理法、 物理化学处理法等等。物理处理法包括调节、离心分离、过滤、沉淀、浮选等方 法，物理方法主要去除工业废水中的悬浮物和胶体。化学处理法包括中和、化学 沉淀、氧化还原等方法，主要去除工业废水中的溶解性无机污染物。生物处理法 ( 包括好氧生物处理和厌氧生物处理) 是去除工业废水中有机物的最有效、最经 济的处理方法。物理化学法包括混凝沉淀、吸附、离子交换、膜分离、萃取等方 法，主要去除溶解性无机和有机污染物。一般用于废水的深度处理。对于工业废 水而言，选择何种处理方法和工艺流程是决定其处理效果的关键因素。 我国废水排放量连年增加，2 0 0 3 年比2 0 0 2 年增加5 2 亿吨”。随着我国染料 及印染工业突飞猛进的发展，其产生的废水已经成为当前最主要的水体污染源之 一。因此，针对染料废水的特点，研究科学合理的处理方法，对于染料工业走可 持续发展之路，保护水环境质量，保障人体健康，具有重要意义。 1 2 染料生产废水的特点 1 2 。1 染料简介 染料是一种有色物质，多为有机化合物，在可见光谱( 波长4 0 0 5 0 0 n m ) 范 围内对某一波长有强烈的选择性吸收，经适当的方法处理后可以对纤维进行染着， 染着后的纤维物具有一定的使用坚牢度。染料的使用，可以追溯到公元前数千年 以前人类以植物天然染料进行染色的历史。如埃及木乃伊身上的麻布就是用天然 靛蓝染的色。中国古代黄帝制定玄冠黄裳，到周代还设有专管染色的官员，汉代 时植物染料被视为生产用品。1 8 5 6 年英国人w h p e r k i n 在合成奎宁时，偶然发现 了合成染料，以此为发端，一种又一种的染料被人类发现。”3 按照染料的应用类别，可以将其分为酸性染料、冰染染料、直接染料、活性 染料、分散染料、阳离子染料、碱性染料和溶剂性染料等。 染料废水的可生化性及处理工艺研究 1 2 2 染料生产工艺及其废水的特性 近几年，世界纺织纤维的产量以每年2 5 的速度增长，从二十世纪八十年代 开始，西欧的纤维工业由于生产成本昂贵而逐渐向亚洲国家转移，二十世纪九十 年代，东欧国家的分化进一步加速了西欧纤维工业的转移。与此同时，西欧染料 公司把染料的化学制造部分也向亚洲转移，它们采取向发展中国家投资建厂，购 买粗产品进行精加工或转让技术专利等方式，将污染由发达国家向发展中国家进 行国际性转移，促进了亚洲染料工业的发展o3 。我国是主要染料生产国。 目前，世界上的染料有2 0 0 0 个品种，年产量9 0 多万吨。染料生产投入的原 料大部分是芳烃化合物和杂环化合物，副反应多，产品收率低，因而使生产过程 中所排放的废水组分复杂。物质繁多。由于染料生产具有品种多、批量少、流程 长、变化多的特点，染料生产过程中的磺化、硝化、重氮化、还原、氧化以及酸 析( 或盐析) 等工序中都有大量的废水产生，造成染料废水中常含有氯化钠、硫代 硫酸钠、苛| 生钠和碳酸钠等无机成分及各种染料及其中间体( 如剧毒物质联苯胺、 吡啶、硫酸二甲酯等) 和重金属( 如汞、镉等) ，另外还有酚、氰、芳香族硝基化 合物及其它胺类等。染料废水由于染料产品不同，其水量和水质也往往不同，给 有效治理带来了许多困难，尤其是废水中含有很多难生化降解的物质如2 氯葸醌、 2 一氨葸醌及其异构体、对硝基苯胺、2 ，5 二氯硝基苯、4 氯2 硝基苄醚等，这些物 质含有多个苯环，分子量大，且带有难降解的c l 、n h 3 、一n 0 2 、h s 0 3 等基团。 因此，染料废水的处理是废水处理领域的难题之一。据估计，染料生产中有9 0 的无机原料和l o 3 0 的有机原料可能转移到水中，导致废水成份复杂，污染物浓 度高。 我国整个染料行业除少数大的染料厂对废水采用较为有效的多级处理外，大 部分企业只对废水进行一级处理，有的厂家甚至未经任何处理就直接排放，造成 水环境的严重污染“。染料废水一般具有以下主要特点： 1 、染料生产以水为溶剂，而且需要分离、精制等工序，用水量很大，导致废 水排放量也很大“”1 。而且染料是典型的精细化工产品，具有小批量生产的特点， 因而染料废水一般是间歇排放，水质水量随时间的变化范围大。 2 、废水中的有机物绝大多数是以苯、萘、葸、醌等芳香基团作为母体，且带 有显色基团，颜色很深，色度达5 0 0 5 0 0 0 0 0 倍，有很强的污染感。 染料废水的可生化性及处理工艺研究 3 、染料物质及中扫1 体分子往往含有极性基团，易溶于水，使物质流失量加大。 废水中通常含有许多原料和副产品，如卤代物、硝基物、氨基物、苯胺、酚类等 一系列有机物和氯化钠、硫酸钠、硫化物等一些无机盐，浓度高，毒性大，一般 c o d 可达l o o o 7 3 0 0 0 m g 几：b o d c o d 值有的低于o 0 9 。 4 、废水多呈酸性，也有的呈碱性，含盐量高，有大量的n a c l 、n a ：s o 。等各种 无机盐和f e 、c o 、n i 、c u 、c r 、c d 、a s 、p b 等重金属离子：以及n 、p 、s 等非金 属元素的化台物。 5 、由于染料的品种越来越多，并朝着抗光解、抗氧化、抗生物降解的方向发 展，使得废水成分越来越复杂，从而越来越难以用般的方法进行处理。 6 、染料废水中以染料中间体废水最难处理，多年来一直是环境工作者科技攻 关的重点“”。 由以上特点可见，染料废水的处理难度很大，处理方法复杂，处理费用较高， 因此有必要对染料废水的处理进行研究和探讨。 1 3 染料生产废水处理研究的意义 与地球上其他的资源相比，水是一种不可替代、总量有限但可循环利用的资 源，也是种清洁能源，但却极易受到污染，并且是污染物的载体，能导致污染 物的蔓延与扩散。我国水资源相对比较贫乏，且地区分布很不均匀，南方水多， 北方水少，东部湿润，西部干旱，与人口、土地、矿产资源的分布不相适应；水 资源的年内和年际变化也很大。中国湖泊研究学科首席带头人、中国工程院刘鸿 亮院士2 0 0 0 年在中国工程院的学术报告会上指出：“人们习惯于谈论成洪减灾， 殊不知作为一种人为制造的水患水污染带来的不良后果丝毫不亚于洪水带来 的灾难。”要控制水污染，必须逐步提高城市废水处理率，加强推行节水减污的 清洁生产力度，使工业用水量、废水量和污染负荷进一步降低。 全国7 大江河和内陆河的1 l o 个重点河段统计表明。“，符合地面水环境质量 标准i 、i i 类的仅占3 2 ，i i i 类的占2 9 ，属于、v 类的占3 9 。长江和珠江 水质为、v 类的河段已超过2 0 ；黄河、松花江、辽河属于r v 、v 类水质的江段 已超过6 0 ，淮河枯水期的水质达不到i 类，其大部分支流的水质常年在v 类以上。 据统计，我国由于水质污染严重而不能用于灌溉的河段约占2 3 3 ，4 5 的河段鱼 4 染料废水的可生化性及处理1 = 艺研究 虾绝迹。全国大型淡水湖泊和城市湖泊均达到中等污染和重度污染。而同时，赤 潮发生频率的增加及泛滥范围的扩大，也证明了海洋污染的日趋严重。 一项对我 国n 8 个大城市地下水的调查显示，有1 1 5 个城市地下水受到了不同程度的污染， 其中重度污染约占4 0 。由于大量未经充分处理的污水被用于灌溉，有1 0 0 0 多万 亩农田受到重金属和合成有机物的污染。 水污染的r 益严重，带来了严重的生态环境问题，例如在我国5 万公里长的 重要河道中有4 万公星不符合渔业水质标准，鱼虾绝迹的河长已达2 4 0 0 公里。初 步估计，- 我国淡水渔业由此而造成的产量损失每年约8 万吨。同时也加剧了一些 缺水地区和缺水城市的缺水状况，有的地区和城市甚至出现了缺乏安全饮用水的 危机，例如，1 9 9 0 年7 月，太湖因富营养化导致湖面被油漆状粘稠的黄绿色漂浮 生物体所覆盖，藻类层厚度达o 5 米，腥臭味刺鼻，致使无锡市梅元水厂由日产 自来水2 0 万吨减少到5 万吨，严重时无水可取，造成4 6 家企业停产，直接经济 损失达l _ 3 亿元。 根据预测，从现在算起5 0 年内，我国的水污染都呈加重趋势。只有到了2 0 5 0 年，我国的水环境质量才有望得到改善。但即便到了2 0 5 0 年，受到严重污染的水 体的水质也不能立即得到恢复。只有加大水污染治理力度，才有望实现到2 0 1 0 年基本控制我国水污染，到2 0 3 0 年使我国水环境质量有所改善，到2 0 5 0 年较大 改善的目标。 目前，我国染料产量约占世界总产量的4 5 。染料的生产过程中产生大量的生 产废水。据统计，每生产1 吨染料，随废水要损失2 的产品，在印染过程中，损 失更大，约占所用染料的1 0 左右“。随着染料与印染工业的发展，所产生的生产 废水，成分复杂，往往含有多种染料及其中间体，色度深、毒性强，难降解，p h 值波动大，成份变化大，且浓度高，水量大，一直是工业废水处理的难点。据1 9 9 8 年美国e p a 统计数据显示”1 ，每生产1 吨染料约产生1 7 0 0 吨含有毒有机物的废 水，还原染料的产生的污水量甚至高达8 0 0 0 吨。一般情况下，偶氮染料c o d 、b o d 的产生量为8 0 吨吨产品和2 5 吨吨产品：对其他染料，则分别为2 5 和6 吨吨 产品。这些未处理或处理未达标的外排废水也是造成我国江河湖海水体污染严重 的主要祸首，其中含有大量被称为环境荷尔蒙的有害物质。“4 ”。据统计，不算几 百家乡镇企业在内，1 9 9 7 年我国染料生产量已达2 5 6 ，2 6 8 吨“1 ：生产每吨染料平 染料废水的可生化性及处理工艺研究 均用水在3 0 0 3 5 0 吨”，全行业废水年排量高达5 8 亿吨左右，治理率不到3 0 ， 治理合格率仅5 7 6 删，运行成本较高。1 。随着染料工业和纺织工业的迅速发展， 染料的品种和数量只益增加，排放的废水将大量增加，对环境造成的污染也将日 益加重。为此，研究和探寻能够有效治理染料生产废水的方法和工艺具有非常重 要的实际意义m 3 4 。 1 4 染料废水的治理方法现状 从二十世纪七十年代起，发达国家开始投入大量的资金进行环境治理，一方 面改进生产工艺，实行源头控制，尽量减少生产中的废水排放量，另方面又探 索各种方法对染料废水进行净化处理，使传统的污水处理方法( 物理法、化学法、 生化法等) 在染料废水的净化处理中得到了广泛的应用。用于染料废水处理的物理 法通常包括萃取、吸附、离子交换、结晶、渗析、膜分离技术等方法，主要去除 大砂、固体物纤维屑等：化学法通常包括混凝、中和、臭氧氧化、加氯氧化、射 线氧化、光氧化、湿式空气氧化、电解氧化、燃烧等方法，主要用于调节p h 、脱 色、降低c o d 、b o d 等。生物处理技术是利用微生物将废水中的有机物分解除去， 各种好氧和厌氧生物处理技术在染料废水处理中得到了定的应用“。 1 4 1 吸附法 在物理处理法中应用最多的是吸附法。常用的吸附剂有活性炭、硅聚物、高岭 土、工业炉渣、大孔树脂等。主要用于废水的预处理或深度处理。目前，国外主 要采用活性炭吸附法，该法对去除水中溶解性有机物非常有效，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，但它不能去 除水中的胶体和疏水性染料。不同的吸附剂对染料吸附具有不同的选择性。在吸 附剂中以活性炭吸附效果最好，但费用较高。近年来新发展的活性炭纤维用于废 水的吸附研究也取得了一定成果“。活性炭纤维是二十世纪七十年代研制的一种 新型吸附材料，其特有的微孔结构、表面基团和较大的比表面积。使其具有吸附 容量大、吸附速度快、容易再生等优点，具有极大的应用前景。陈中颖等”研究 了聚丙烯腈活性炭纤维( p a c f ) 、粘胶活性炭纤维( r a c f ) 和颗粒活性炭( g a c ) 对5 种红色染料( 阳离子艳红5 g n 、弱酸性红r n 、碱性桃红、分散红3 b 、活性艳 染料废水的呵生化性及处理工艺研究 均用水在3 0 0 3 5 0 吨”3 ，全行业废水年排量高达5 8 亿吨左右，治理率不到3 0 9 6 ， 治理合格率仅5 7 6 ”1 ，运行成本较高“1 。随着染料工业和纺织工业的迅速发展， 染料的品种和数量日益增加。排放的废水将大量增加，对环境造成的污染也将日 益加重。为此，研究和探寻能够有效治理染料生产废水的方法和工艺具有非常重 要的实际意义”。 14 染料废水的治理方法现状 从二十世纪七十年代起，发达国家开始投入大量的资金进行环境治理，一方 面改进生产工艺，实行源头控制，尽量减少生产中的废水排放量，另一方面又探 索各种方法对染料废水进行净化处理，使传统的污水处理方法( 物理法、化学法、 生化法等) 在染料废水的净化处理中得到了，。泛的应用。用于染料废水处理的物理 法通常包括萃取、吸附、离子交换、结晶、渗析、膜分离技术等方法，主要去除 大砂、固体物纤维屑等：化学法通常包括混凝、中和、臭氧氧化、加氯氧化、射 线氧化、光氧化、湿式空气氧化、电解氧化、燃烧等方法主要用于调节p h 、脱 色、降低c 0 d 、b o d 等。生物处理技术是利用微生物将废水中的有机物分解除去， 各种好氧和厌氧生物处理技术在染料废水处理中得到了一定的应用”“”。 141 吸附法 在物理处理法中应用最多的是吸附法。常用的吸附剂有活性炭、硅聚物、高岭 土、工业炉渣、大孔树脂等。主要用于废水的预处理或深度处理。目前，国外主 要采用活性炭吸附法，该法对去除水中溶解性有机物非常有效，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，但它不能击 除水中的胶体和疏水性染料。不同的吸附剂对染料吸附具有不同的选择性。在吸 附剂中以活性炭吸附效果最好，但费用较高。近年来新发展的活性炭纤维用于废 水的吸附研究也取得了定成果1 。活性炭纤维是二十世纪七十年代研制的一种 新型吸附材料其特有的微孔结构、表面基团和较大的比表面积，使其具有吸附 容量大、吸附速度快、容易再生等优点，具有极大的应用前景。陈中颖等”研究 了聚丙烯腈活性炭纤维( p a c f ) 、粘胶括性炭纤维( r a c f ) 和颗粒活性炭( g a c ) 对5 种红色染料( 阳离子艳红5 g n 、弱酸性红r n 、碱性桃红、分散红3 b 、活性艳 对5 种红色染料( 阳离子艳红5 g n 、弱酸性红r n 、碱性桃红、分散红3 b 、活性艳 染料废水的可生化性及处理工艺研究 均用水在3 0 0 3 5 0 吨”，全行业废水年排量高达5 8 亿吨左右，治理率不到3 0 ， 治理合格率仅5 7 6 删，运行成本较高。1 。随着染料工业和纺织工业的迅速发展， 染料的品种和数量只益增加，排放的废水将大量增加，对环境造成的污染也将日 益加重。为此，研究和探寻能够有效治理染料生产废水的方法和工艺具有非常重 要的实际意义m 3 4 。 1 4 染料废水的治理方法现状 从二十世纪七十年代起，发达国家开始投入大量的资金进行环境治理，一方 面改进生产工艺，实行源头控制，尽量减少生产中的废水排放量，另方面又探 索各种方法对染料废水进行净化处理，使传统的污水处理方法( 物理法、化学法、 生化法等) 在染料废水的净化处理中得到了广泛的应用。用于染料废水处理的物理 法通常包括萃取、吸附、离子交换、结晶、渗析、膜分离技术等方法，主要去除 大砂、固体物纤维屑等：化学法通常包括混凝、中和、臭氧氧化、加氯氧化、射 线氧化、光氧化、湿式空气氧化、电解氧化、燃烧等方法，主要用于调节p h 、脱 色、降低c o d 、b o d 等。生物处理技术是利用微生物将废水中的有机物分解除去， 各种好氧和厌氧生物处理技术在染料废水处理中得到了定的应用“。 1 4 1 吸附法 在物理处理法中应用最多的是吸附法。常用的吸附剂有活性炭、硅聚物、高岭 土、工业炉渣、大孔树脂等。主要用于废水的预处理或深度处理。目前，国外主 要采用活性炭吸附法，该法对去除水中溶解性有机物非常有效，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，但它不能去 除水中的胶体和疏水性染料。不同的吸附剂对染料吸附具有不同的选择性。在吸 附剂中以活性炭吸附效果最好，但费用较高。近年来新发展的活性炭纤维用于废 水的吸附研究也取得了一定成果“。活性炭纤维是二十世纪七十年代研制的一种 新型吸附材料，其特有的微孔结构、表面基团和较大的比表面积。使其具有吸附 容量大、吸附速度快、容易再生等优点，具有极大的应用前景。陈中颖等”研究 了聚丙烯腈活性炭纤维( p a c f ) 、粘胶活性炭纤维( r a c f ) 和颗粒活性炭( g a c ) 对5 种红色染料( 阳离子艳红5 g n 、弱酸性红r n 、碱性桃红、分散红3 b 、活性艳 染料废水的可生化性及处理工艺研究 红x 一3 b ) 废水进行处理。结果表明，上述材料中，p a c f 的吸附能力略低于g a c ， 而r a c f 的吸附能力则远远优于前两种，而且对阳离子艳红5 g n 、碱性桃红废水的 c o d 去除率大于6 0 ，脱色率大于9 0 。梅建庭等”7 研究了活性炭纤维( a c f ) 对 水中亚甲基蓝的吸附脱色实验，在温度为1 5 2 0 0 c ，滤速为4 m l m i n 时，封浓度为 l o t i 】g l 的亚甲基蓝脱色率大于9 8 。a c f 经2 0 次吸附与解吸实验，吸附脱色性能 没有明显改变，与颗粒活性炭( g a c ) 相比，a c f 对亚甲基蓝的吸附脱色速度快， 在短时间内，就能达到吸附平衡。利用粉煤灰吸附脱色是电厂废物的综合利用的 有效途径，粉煤灰吸附饱和后进窑制砖，可以避免二次污染的产生“”。在吸附剂 的研究方面，开发高效便宜的吸附剂是这一领域未来发展的一个重要方向。 1 4 2 膜分离技术 膜分离技术用于染料废水的处理始于二十世纪七十年代初期。1 9 8 2 年中国科 学院环境化学研究所与北京光华染织厂合作，进行了超滤法处理还原含染料废水 的研究试验“，脱色率一般在9 5 9 8 ，c o d 去除率在6 0 9 0 ，染料回收率大于9 5 。 1 9 8 3 年，t i n g h u i s “”公开了用反渗透技术对1 3 种染料的分离结果。s o m a c “”等人 采用氧化铝微滤膜对染料废水进行处理，膜的截留率高达9 8 。郭明远等“7 3 自制了 醋酸纤维滤膜，实验表明，该滤膜可用于活性染料废水的处理和染料的回收。吴 开芬”利用超滤法处理含靛蓝废水，可使含染料的浓缩液直接回用，透过液作为 中性水再利用。王振余等“”用多孔炭滤膜处理染料水溶液，发现该膜对甲基紫、 蒽醌兰、直接大红、直接翠兰等几种染料的截留率为9 5 9 9 。但膜分离技术因费 用高，其应用前景受到影响。 1 4 3 混凝法 絮凝法是向废水中加入一定物质，通过物理或化学的作用，使原先溶于废水 中或呈细微悬浮状态、不易沉降、过滤的污染物集结成较大颗粒，以便与水分离 的方法。混凝法主要有混凝沉淀法和混凝气浮法。所使用的混凝剂既有无机物， 也有有机物，既有电解质，也有高分子化台物。“”。“。若加入的物质在一种以上或 利用的原理不止一种，则称为混凝。恰当选择混凝剂能使染料废水大幅脱色、去 除相当部分的c o d 、b o d ，提高废水的可生化性。对高浓度废水处理该法尤显熏要。 染料废水的可生化性及处理工艺研究 但具体使用时，必须依废水中染料和其它欲除去物的情况来选择药剂。在金属单 盐絮凝剂单独使用时，分子量大的染料，如直接染料、弱酸性及不溶性染料、阳 离子性的碱性染料较容易脱色，而中性、活性及完全溶解的染料脱色较难。常用 的无机絮凝剂有硫酸铝( a s ) 、硫酸亚铁、聚合硫酸铁( p f s ) 和聚合氯化铝( p a c ) 等。常用的有机絮凝剂有聚丙烯酰胺和x b i i i 型新型混凝剂等。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。 混凝法处理各种染料废水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 量多且脱水因难、对亲水性染料处理效果差。 1 4 4 化学氧化法 化学氧化法是利用n a c l o 、仉、砚、h 。0 。、c 1 0 。、空气等的氧化性，以过量的方 式，破坏染料的发色共轭体系，以达到快速脱色的方法。一般用于其它方法难以 处理而又急于脱色的高浓度、高色度废水。氧化法脱色的原理是“漂白”。氧化剂 不同，其投资和运行费用差异较大，但总的来说费用较高。早期这类力法主要采 用的氧化剂是来自氯碱工业的大量廉价氯气。但由于氯气漂白在脱色的同时，易 产生小分子、危险性更大的、引起动物肿瘤、损坏神经系统的三氯甲烷等有机卤 代物“”5 ”，现已极少使用。目前主要使用的氧化技术有臭氧法( 包括强化氧化) 、 双氧水法( 包括“f e n t o n ”法) 、二氧化氯法、湿式空气催化氧化法、超临界氧化 法等。臭氧氧化法是一种高级氧化技术，被用于去除染料废水的色度和难降解有 机物，在国外应用较多。研究表明，臭氧氧化法对多数染料都能获得较好的脱色 效果，但对硫化染料、还原染料等不溶于水的染料脱色效果较差。对于域氧水法， 出于h ：0 。本身不是一种十分强的氧化剂，实际很少单独使用，一般配合臭氧、紫外 线、f e ”使用，特别是f e “的加入，其氧化性大增。美国佛罗里达大学的w z t a n g 教授等”利用铁粉h ，o 。系统对染料进行脱色试验，结果显示，当铁粉浓度为l g l 、 p h 为2 3 、h ：o ：浓度为i 啪0 1 l 时，可以达到最佳的脱色效果；当d h 上升到l o 时， 脱色反应停止。此外，利用活性炭的表面吸附作用富集染料分子来强化脱色作用 的活性炭一h 。0 ：吸附催化氧化法也有报道。 染料废水的可生化性及处理 二艺研究 1 4 5 电解氧化法 采用石墨、钛板等作极板，以n a c l 、n a 。s o 。或水中原有盐做导电介质，对染料 废水电解，阳极产生o ：或c l 。，阴极产生h 2 ，利用电解过程中产生的新生态氧或n a c l 0 的氧化作用及h 。的还原作用破坏染料分子结构而脱色，此法称电解氧化法。电解 氧化对处理含酸性染料的废水有较好的处理效果，脱色率为5 0 7 0 。但对颜色深、 c o d 高的废水处理效果较差。对染料的电化学性能研究表明，各类染料在电