赵鹏飞1，刘永红1,2，耿云波1
（1.西安工程大学环境与化学工程学院，陕西西安710048;2.西安理工大学水利水电学院，陕西西安710048）
摘要：印染废水是目前我国亟待有效处理的主要工业废水之一，其对环境造成的污染大大限制了该行业可持续、快速的发展。在诸多生物处理工艺中，厌氧 反应器技术以其低能耗、高稳定去除有机物且可产生再生能源的特点和优势成为目前对印染废水进行有效处理的核心技术之一。文章论述了厌氧反应器技术在印染废 水中的应用现状以及面临的主要问题，指出开发以高效厌氧反应器技术为核心的生物处理工艺是未来印染废水处理工艺研究的主要方向之一。
关键词：印染废水；厌氧反应器技术；UASB
中图分类号：X703文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1003-6504.2011.04.015文章编号：1003-6504(2011)04-0064-04
纺织行业做为我国传统支柱产业，在为国民经济做出巨大贡献的同时也成为我国几大主要污染严重的行业之一。近年来印染废水（约占纺织行业废水的 80%)呈现出有机物浓度高(COD高达2 000~3 000mg/L)、碱性大、色度高以及水质变化大等特点[1]，已成为目前我国工业废水中亟待有 效处理的主要工业废水之一。
近年来国内外运用以厌氧反应器技术为核心的生物处理工艺针对此类高浓度工业废水进行了大量的基础研究，如Frank P.研究了厌氧-好氧联合处 理印染废水[2]；Wijetunga S.研究了UASB处理印染废水中的效果[3]；操家顺研究了厌氧复合生物反应器处理印染废水[4]；安虎仁等 [5]研究了印染废水厌氧处理过程的机理。由此可见，在印染废水处理中，以厌氧反应器技术为核心的生物处理工艺。
1·我国印染废水污染现状
据统计2006年全国印染废水排放量为19.8亿吨，居全国各行业第4位。纺织业废水COD排放量占全国工业行业总COD排放量的6.8%，位居第4位。目前我国印染废水回用率不到10%[6]，处于各行业的最低水平。
1.1印染废水的特点
印染污水治理的复杂性与印染产品及其设备的多样性有关，印染生产的各个工序产生的印染废水性质不同，详见表1[4]。
从表1可以看出，耗水量较大的漂白和丝光废水的COD较低，易进行清浊分流，分级处理；退浆和染色废水的COD高而可生化性差，应重点处理，并推 行清洁生产，从源头减少退浆与染色废水的产生。从国内外印染废水处理的现状来看，国外特别是发达国家印染业都推行清洁生产，对染料和工艺有严格控制。而当 前我国环保立法不够完善，真正实施清洁生产企业较少，所以国内印染废水处理的难度明显大于国外，国外相应处理技术也难以适合国内情况。
1.2多种处理工艺技术特点
目前我国印染废水处理技术的分类及其特性见表2所示[7]。
由表2可以看出，在各种处理方式中，化学法和物理法都存在着运行成本高、二次污染严重等缺点，而处理费用低正是生物法的优势。尤其在我国这样的发 展中国家，开发生物技术具有广泛的实用价值。在生物技术处理印染废水中，单纯好氧处理则成本高，色度去除不理想。印染废水中大多含有偶氮染料，偶氮染料占 合成染料60%~70%[8]。生物法去除偶氮染料色度可分为两个阶段：断裂偶氮及降解芳族胺。由于第一阶段必须在厌氧条件下进行，第二阶段必须在好氧条 件下进行[2]，氧气是比偶氮染料更有效电子受体，染料在好氧条件下色度去除率很低[9]。单纯用厌氧法则染料降解芳香胺类化合物属致癌物质，在厌氧条件 下不能继续被降解[10]。所以适宜采用厌氧-好氧联合方式处理印染废水。好氧法除了可以使水中的污染物浓度降低还可以除去厌氧段产生的气味[11]。程 刚等[13]设计了一套A/O MBR系统处理印染废水，此处理可使印染废水COD<100 mg/L、色度2~16倍。A/O系统提高了废水的可 生化性，利于后续处理。
厌氧-好氧组合工艺成为处理印染废水的主流工艺之一，由于厌氧法具有以下优势[12]：
（1）利用厌氧反应器的水解酸化作用可以将难分解的大分子有机污染物分解为小分子物质，提高了废水的可生化性，为后续的好氧法去除有机污染物创造 了条件。（2）偶氮染料等难以在好氧条件下分解的染料分子可以在厌氧条件下打开偶氮键，使大部分色度得到去除。（3）厌氧反应器以相对低的成本将废水中的 有机污染物分解到一定程度，为后续的好氧法节省了大量的动力消耗，厌氧法比好氧法节省了70%的运行费用。（4）可以将好氧段的污泥回流到厌氧反应器。一 方面，厌氧段对氮、磷要求较低，回流污泥可以补充氮磷使厌氧反应器做到少加或不加营养元素。另一方面，厌氧反应器可以消化回流的污泥，减少排泥量，从而减 少处理污泥的费用。
所以高效厌氧反应器技术在印染废水处理中的应用成为此工艺研究的重点。目前厌氧反应器技术的研究和开发主要集中在欧美等发达国家。由于国外厌氧反 应器应用技术壁垒以及国内厌氧反应器技术开发过程中未能集成多学科交叉互补的优势对工业规模厌氧颗粒污泥的自固定化现象展开相关研究工作，以致以EGSB 和IC反应器为代表第三代厌氧反应器技术甚至以UASB为代表的第二代厌氧反应器技术在我国至今仍未能广泛应用[13]。这种状况严重制约了我国厌氧反应 器在高浓度工业废水领域特别是印染废水领域的应用与相关技术的进一步拓展。
1.3印染废水处理中的四个突出的问题和困难 目前，印染废水在处理工艺技术上问题和困难仍然很多，主要有四个突出的问题和困难需要解决： （1）难以降解有机污染物的积累。因任何污水处理系统总不可能将污染物全部去除，如长期循环使用，则这部分难去除的污染物会积累，积累到一定程度会使污水 处理系统无法运行[14]；（2）高色度废水难以脱色。比较成熟的生物活性污泥处理法，物理化学处理法和膜处理法等处理技术，都存在各种问题，其脱色效率 都不高；（3）印染废水处理中无机盐的积累。由于生产过程中使用烧碱、氧化剂、渗透剂、均染剂等助剂，在印染废水中还含有相当量的无机盐，使用后都基本转 移到废水中，成为废水的主要污染物。目前物理的和化学的方法均无法有效解决盐的积累问题；（4）印染污泥问题严重。印染污泥属有毒废物，现有技术处理困 难，再生利用率低，处理成本高，目前处置多采用堆放、堵埋等简单的方法处理，给自然环境埋下很大隐患[15]。
2·高效厌氧反应器技术在印染废水处理中现状与问题
2.1研究与应用现状
Wijetunga S.等[3]研究表明，用UASB可以有效地去除实际印染废水的COD（去除率90%）和色度（去除率92%）。安虎仁等 [5]通过活性污泥法直接处理染料废水与厌氧-好氧系统处理染料工业废水的对比实验得出：厌氧段具有提高印染废水的可生化性并且具有较高去除色度能力的作 用（活性污泥法直接处理印染废水COD去除率只有40%，低于厌氧-好氧系统中厌氧段的60%）。迪建东等[16]实验表明，利用厌氧—好氧组合工艺处理 印染废水，COD去除率达80%以上。
Bras[17]等研究表明，外加碳源可以提高厌氧反应器对染料的脱色率。将乙酸添加到产甲烷UASB中，在HRT为24 h条件下，对模拟废水 的脱色率达88%以上。Adrianus[18]研究表明，HRT是厌氧反应器的重要控制参数，但提高反应器效率的途径并不只是增大HRT。这说明高的生 物量和强的传质对反应器的效率也很重要。卿海波等[19]研究表明，印染废水处理中厌氧处理时间越长，厌氧出水所需的混凝剂就越少，产生的泥就越少。这对 印染废水深度处理具有重要的意义。
众多学者在实际工程和中试中也得到了较好的结果：付永胜等[20]采用水解酸化-UASB-SBR组合法处理印染废水，该法的实际应用表明，废水 COD由2500~4 500 mg/L降至80~150 mg/L，BOD可由600~1 000 mg/L降至30~40 mg/L，色度可由 100~600倍降至50~60倍，水解酸化和UASB很大程度上提高了废水的可生化性和色度去除率。刘伟京等[21]采用厌氧-好氧-混凝工艺处理难降 解印染废水中试研究，结果表明：中试系统稳定运行70 d，在进水ρ(COD)波动较大的情况下(最高值为1 060.0 mg/L,最低值为 617.7 mg/L,平均值为765.1 mg/L)，厌氧上流式水解池出水ρ(COD)平均值为399.6 mg/L，COD去除率平均值为 45.6%，厌氧上流式水解池对COD的去除效果最明显。气质联用(GC-MS)检测显示，经过厌氧过程，染料偶氮键打开，色度得到一定去除。
2.2问题和研究方向
厌氧反应器技术在印染废水处理中的主要问题有三个：（1）较高浓度的印染废水有机污染物会对厌氧微生物的生长产生抑制。所以厌氧反应器启动时要对 其进行驯化。驯化的方法和驯化所能达到的程度值得研究；（2）印染废水中含有大量的无机盐离子，如果不采用适当的方式处理，会造成无机盐的积累从而使得反 应器的效率下降。它还会对印染废水深度处理中的废水回用产生巨大影响。所以无机盐的处理是厌氧法处理印染废水的主要研究方向之一。（3）高效厌氧反应器 （如UASB）在处理印染废水的长期运行过程中的稳定性研究。
3工艺集成举例
目前印染废水处理采用以厌氧-好氧为主，并辅以一定的物化方法的主流工艺（图1）。这个工艺以厌氧好氧为核心，电化学反应器起到强化作用。在这个 工艺里，高效厌氧反应器担负着去除废水大部分色度，提高废水可生化性，消化过多的好氧污泥以及生物软化脱盐的重要作用。所以它是整个工艺的核心部分，对其 展开研究意义重大。
4·总结
印染废水的处理难度日益增大使得单纯的一种技术已不能满足处理的要求，只有把几种技术有机组合才能达到满意的效果。而以厌氧技术为核心的生物处理工艺将是印染废水处理的主要研究方向之一。
[参考文献]略
