伴隨染料生產(chǎn)和印染行業(yè)的發(fā)展，染料工業(yè)廢水的排放量也急劇增多，據(jù)調(diào)查中國(guó)每年約有1. 6億立方米的染料廢水排放進(jìn)入水環(huán)境中。并且染料廢水具有色度大、有機(jī)污染物含量高、組分復(fù)雜、水質(zhì)變化和生物毒性大，以及難生化降解，并朝著抗光解、抗氧化的方向發(fā)展等特點(diǎn)，使處理染料廢水的難度進(jìn)一步加大。印染廢水含大量的有機(jī)污染物，排入水體將消耗溶解氧，破壞水生態(tài)平衡，危及魚(yú)類和其它水生生物的生存。沉于水底的有機(jī)物，會(huì)因厭氧分解而產(chǎn)生硫化氫等有害氣體，惡化環(huán)境。由于以上幾點(diǎn)，使其成為國(guó)內(nèi)外難處理的工業(yè)廢水之一，中國(guó)己將染料廢水的治理列為環(huán)境保護(hù)工作的重點(diǎn)。
 

　　染料廢水是指棉、毛、化纖等紡織產(chǎn)品在預(yù)處理、染色、印花和整理過(guò)程中所排放的各種廢水的總稱，并具有水量大、色度高、組份復(fù)雜的廢水，水質(zhì)變動(dòng)范圍大等特點(diǎn)。為了解決有機(jī)染料對(duì)環(huán)境的污染，人們采用了不同的方法與技術(shù)對(duì)染料廢水進(jìn)行了各種處理途徑的嘗試，其主要目的為: ①分離去除富集發(fā)色物質(zhì); ②破壞發(fā)色物質(zhì)，以達(dá)到脫色和降解有機(jī)物的目的。
 

　　1、常用染料工業(yè)廢水處理技術(shù)
 

　　當(dāng)前有多種物理化學(xué)方法和生物方法均可用于染料廢水的脫色降解處理，國(guó)內(nèi)外常用于工業(yè)染料廢水處理的方法有: 生物處理法、化學(xué)絮凝法、化學(xué)氧化法、吸附法和電化學(xué)法等方法。其他如膜分離技術(shù)、輻照技術(shù)等也正在推廣應(yīng)用。在具體城市下水道和污水處理中，廢水先在工廠作預(yù)處理，達(dá)到城市下水道排放標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行集中處理。廢水經(jīng)過(guò)預(yù)處理再排放可改善污水水質(zhì)，降低城市污水廠處理負(fù)荷，同時(shí)便于根據(jù)不同的廢水水質(zhì)采取不同的預(yù)處理手段。在對(duì)印染廢水進(jìn)行*終處理時(shí)，有機(jī)物的去除一般以生物法為主，對(duì)難于生物降解的印染廢水，采用厭氧( 水解) 好氧聯(lián)合處理較為合適，對(duì)易于生物降解的印染廢水，可采用一段生物處理。色度的去除，一般以物理化學(xué)方法為主，對(duì)于規(guī)模大、處理水平高的工廠，可采用電解、化學(xué)絮凝、臭氧氧化等工藝，對(duì)于小規(guī)模的工廠，可采用爐渣過(guò)濾。以下是國(guó)內(nèi)外具體印染廢水處理工藝概要。
 

　　1. 1 生物處理法
 

　　生物處理法主要通過(guò)生物菌體的絮凝作用、吸附作用和生物的降解作用對(duì)廢水中發(fā)色物質(zhì)予以分離和降解。生物的絮凝和吸附作用屬于物理過(guò)程，并不能使得染料分子的結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)變化，而生物的降解作用則是利用微生物酶來(lái)氧化或還原染料分子，破壞其發(fā)色基團(tuán)和不飽和鍵，并通過(guò)一系列氧化、還原、水解、化合過(guò)程，將染料*終降解為簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物，或轉(zhuǎn)化成各種營(yíng)養(yǎng)物或原生質(zhì)。廢水中大部分有機(jī)物是可以生物降解的，即使是苯環(huán)結(jié)構(gòu)，也能被諾卡氏菌、環(huán)形小球菌分解，在輔酶HSCOA 的作用下，苯環(huán)裂解，分解為有機(jī)酸，*終氧化為CO2和H2O。因此，自上世紀(jì)以來(lái)，由于生物處理法運(yùn)營(yíng)成本低，經(jīng)濟(jì)適用，在染料廢水處理中得到廣泛應(yīng)用。*80%以上的染料廢水仍以生物處理為主，其中好氧生物處理法占絕大多數(shù)。
 

　　生物處理法可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法。好氧處理法雖然對(duì)BOD 的去除率較高，去除率可達(dá)80%，且運(yùn)行費(fèi)用較低。但對(duì)復(fù)雜大分子物質(zhì)降解效果較差，僅在50% 左右。故對(duì)染料廢水色度和難降解有機(jī)物的去除率往往不太理想，尤其PVA 等化學(xué)漿料、表面活性劑和坯布?jí)A減量技術(shù)的廣泛應(yīng)用，染料廢水CODcr可達(dá)3 000 mg·L - 1，且可生化性明顯下降，BOD/CODcr一般低于0. 2，僅單純采用好氧生物處理，其出水難以達(dá)標(biāo)。相對(duì)于好氧處理法而言，厭氧生物處理法在一定條件下能夠?qū)?fù)雜大分子物質(zhì)有明顯的降解效果，是一種很有發(fā)展前途的工業(yè)廢水處理方法。但厭氧法處理工業(yè)廢水經(jīng)常伴隨著腐臭味，且單運(yùn)用厭氧處理法處理染料廢水效果也不理想，仍難以達(dá)標(biāo)排放。因此，在當(dāng)前染料工業(yè)廢水生物處理裝置后，通常串聯(lián)物理化學(xué)處理( 混凝沉淀或氣浮) 裝置作進(jìn)一步處理。后續(xù)處理中?；谏鲜錾锾幚矸ù嬖诘木窒藓彤?dāng)前染料向抗光解抗生物氧化方向發(fā)展，探索生物處理工藝優(yōu)化組合和篩選具有強(qiáng)降解能力、高效絮凝活性的降解菌成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，并取得可喜的成果。
 

　　1. 2 絮凝法
 

　　絮凝法是向廢水中加入一定物質(zhì)，通過(guò)物理或化學(xué)的作用，使原先溶于廢水中或呈細(xì)微懸浮狀態(tài)、不易沉降( 或氣浮) 、過(guò)濾的污染物集結(jié)成較大顆粒，以便與水分離的方法，從而使富集在廢水中的發(fā)色物質(zhì)分離、去除。絮凝法主要有混凝沉淀法和混凝氣浮法，采用的混凝劑可分為無(wú)機(jī)和有機(jī)兩大類。無(wú)機(jī)混凝劑多半以鋁鹽和鐵鹽為主，常用的混凝劑包括石灰( Ca( OH)2) 、硫酸鋁( Al2( SO4)3·14H2O) 、氯化鐵( FeCl3) 、( FeSO4) 、硫酸鐵( Fe2( SO4)3) 等，以及無(wú)機(jī)高分子聚合物，如聚合氯化鋁，聚合硫酸鐵( PFS) 、聚合硫酸鐵等。無(wú)機(jī)高分子聚合物混凝劑具有腐蝕性小、pH 值范圍廣、混凝沉降性能好、脫水性能好和廢水處理效果好優(yōu)點(diǎn)。有機(jī)混凝劑是指能夠發(fā)揮絮凝作用的天然或人工合成的有機(jī)高分子物質(zhì)，根據(jù)可離解基團(tuán)特性，可分為陰離子型( 基團(tuán)—COOH、—SO3H、—OS3H 等) 、陽(yáng)離子型( 基團(tuán)—NH3OH、—NH2OH、—CONH3OH 等) 、兩性型( 同時(shí)含有兩種基團(tuán)) 和非離子型( 不能電離的非電解質(zhì)) 。在染料廢水中常用的有機(jī)高分子絮凝劑有: CG - A、DC - 491、611 陽(yáng)離子型高分子絮凝劑，mPAM( 甲叉基聚丙稀酰胺) 等。較無(wú)機(jī)絮凝劑而言，具有脫色效果好、投藥劑量小、pH 范圍寬、產(chǎn)生淤泥體積小等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，國(guó)外采用有機(jī)高分子混凝劑者日益增加，且有取代無(wú)機(jī)混凝劑之勢(shì)，但有機(jī)絮凝劑的價(jià)格高，影響其廣泛應(yīng)用。絮凝法常作為單處理或與生化處理相結(jié)合的預(yù)處理。
 

　　絮凝法對(duì)疏水性染料脫色效率很高，色度去除率可達(dá)92%以上，但對(duì)親水性染料的脫色效果低，CODcr去除率低。因此，絮凝法常與其它處理方法( 如: 生化處理法、過(guò)濾等) 聯(lián)用，處理后出水: CODcr去除率為70% ～ 80%，BOD5去除率為90% ～ 96%，色度去除率可達(dá)70% 以上。絮凝法被認(rèn)為是有效、經(jīng)濟(jì)的脫色技術(shù)之一，比生物處理方法還更經(jīng)濟(jì)，具有工程投資低、占地面積少、處理量大、對(duì)疏水性染料脫色效率很高等優(yōu)勢(shì)。但絮凝法具有: 對(duì)親水性染料的脫色效果差、CODcr去除率低、處理時(shí)間長(zhǎng)、生成大量的泥渣且脫水處置困難等缺點(diǎn)，這是影響該方法廣泛應(yīng)用工程實(shí)踐的主要原因。因此，開(kāi)發(fā)新型多功能高效絮凝劑和優(yōu)化應(yīng)用工藝是當(dāng)前此法研究的重點(diǎn)。
 

　　1. 3 化學(xué)氧化法
 

　　化學(xué)氧化法是借助氧化作用破壞染料的共扼體系或發(fā)色基團(tuán)是印染脫色處理的方法，是染料廢水脫色降解的主要方法之一。除常規(guī)的氯氧化法外，國(guó)內(nèi)外研究重點(diǎn)主要集中在臭氧氧化、過(guò)氧化氫氧化、電解氧化和光氧化方面。但由于氯氧化法在脫色的同時(shí)，易產(chǎn)生小分子、危險(xiǎn)性更大的、引起動(dòng)物腫瘤、損壞神經(jīng)系統(tǒng)的三*甲烷等有機(jī)鹵代物，現(xiàn)已少使用; 而過(guò)氧化氫法和光催化法雖具有效率高、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但受處理成本和能耗的制約，離產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用尚有一定的距離。臭氧是良好的脫色氧化劑，對(duì)于含水溶性染料廢水如活性、直接、陽(yáng)離子和酸性等染林其脫色率很高; 對(duì)分散染料也有較好脫色效果; 但對(duì)其他以懸浮狀態(tài)存在于廢水中的還原、硫化和涂料，脫色效果較差。臭氧氧化也可以與其他處理技術(shù)結(jié)合應(yīng)用。如用FeSO4、Fe2( SO4)3、及FeCl3，凝聚后再用臭氧處理可提高脫色處理; 臭氧加紫外輻射或同時(shí)進(jìn)行電離輻射也可提高氧化效率。由于臭氧氧化對(duì)染料品種適應(yīng)性廣、脫色效率高，同時(shí)O3在廢水中的還原產(chǎn)物以及過(guò)剩O3，能迅速在溶液和空氣中分解為O2，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。因此O3脫色技術(shù)具有一定的工業(yè)化應(yīng)用前景。目前臭氧氧化的主要缺點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)偏高，因此，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用于工業(yè)廢水處理的化學(xué)氧化法主要是臭氧氧化法。
 

　　1. 4 吸附法
 

　　吸附脫色的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)吸附的作用可將染料從水中去除，吸附過(guò)程保留了染料的結(jié)構(gòu)。目前，國(guó)內(nèi)外運(yùn)用于染料工業(yè)廢水處理的吸附劑主要有: 活性炭，硅聚物、大孔樹(shù)脂等比表面積大的材料作為吸附劑去除染料色度均具有良好的效果，但因成本相對(duì)較高尚未廣泛推廣應(yīng)用; 高嶺土、工業(yè)爐渣等低成本的材料作為吸附劑對(duì)染料廢水也具有一定的脫色作用，但目前還處于實(shí)驗(yàn)探索階段。當(dāng)前工業(yè)化處理染料廢水的吸附法主要為活性炭吸附法。活性炭作為一種優(yōu)良吸附劑早已廣泛應(yīng)用，至今仍是有色廢水的*好吸附劑?；钚蕴课椒▽?duì)去除水溶性有機(jī)物非常有效，對(duì)陽(yáng)離子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有較好的吸附性能，脫色率均在97% 以上，CODcr的去除率為63% ～ 95%。但活性碳吸附對(duì)高濃度、疏水性染料廢水處理表現(xiàn)出明顯的局限性，且由于活性炭使用成本較昂貴，單位廢水處理成本較高。因此，活性碳吸附法常結(jié)合其他方法一并使用，主要作廢水的預(yù)處理或深度處理。因此，當(dāng)前研制開(kāi)發(fā)適用范圍寬、吸附效率高、再生容易、性能穩(wěn)定、處理成本低的吸附劑是這一技術(shù)方法未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向。
 

　　1. 5 電化學(xué)法
 

　　電化學(xué)法是利用電產(chǎn)生的氧化還原劑破壞染料分子結(jié)構(gòu)而使染料脫色降解的方法。電化學(xué)法主要分: 電解法、電氣浮除法和微電池法。研究表明[17]，電化學(xué)法是能有效處理染料廢水色度、CODcr、BOD 和TSS 的有效的染料廢水處理方法。電解法是采用石墨、鈦板等作板，以NaCl、Na2SO4或水中原有鹽做導(dǎo)電介質(zhì)，對(duì)染料廢水電解，陽(yáng)產(chǎn)生O2或Cl2，陰產(chǎn)生H2，利用電解過(guò)程中產(chǎn)生的新生態(tài)氧或NaClO 的氧化作用及H2的還原作用破壞染料分子結(jié)構(gòu)而脫色; 電氣浮除法是以Fe、Al 為陽(yáng)，由電反應(yīng)產(chǎn)生Fe2 +、Al3 + 水解產(chǎn)物形成絮凝，通過(guò)對(duì)染料分子的氧化還原及吸附作用而脫色，絮體因陰產(chǎn)生的H2而上浮; 微電池法是將鑄鐵屑作為濾料，染料廢水浸沒(méi)或通過(guò)，利用Fe 與廢水的電位差，產(chǎn)生電效應(yīng)，電反應(yīng)產(chǎn)生新生態(tài)的H較高的化學(xué)活性，能夠與染料廢水中的多種組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，破壞染料的發(fā)色結(jié)構(gòu)。
 

　　電化學(xué)法處理染料廢水一般無(wú)需加入化學(xué)藥品，后處理簡(jiǎn)單，占地面積少，管理方便，被稱為清潔處理法。除陽(yáng)離子染料外，電化學(xué)法對(duì)其它的染料廢水的脫色率均在90%以上。但在實(shí)際運(yùn)行中，單位電耗和電材料使用量大，使其發(fā)展和廣泛應(yīng)用受到了限制。因此，研制強(qiáng)性能新型電材料和高效電化學(xué)反應(yīng)工藝是該技術(shù)走向?qū)嵱没年P(guān)鍵，也正是當(dāng)前對(duì)電化學(xué)法技術(shù)進(jìn)行改良的重要方向。