第1章前言
我国的水资源严重短缺，现阶段我国耗水型产业中，工业生产过程中水资源浪费的现象极为严重，工业用水的回用率不到发达国家的三分之一。印染行业的生产过程耗水量和废水产生量均较大，而且废水成分极为复杂，色度高、悬浮物较多，有机物含量很高，含有多种有毒物质，会对环境造成严重污染[1-2]。这给印染废水的传统处理带来很大难度，如何有效去除印染废水中的有机污染物，减少对环境的污染，成为印染废水循环利用的关键。
1.1印染废水处理现状
印染工业是我国优势行业之一，自上世纪90年代以来发展极为迅速，同时也带来了大量环境问题，其废水排放的增长量极大。不完全统计结果显示，中国每天印染废水的排放量约为3.0X106-4.0X106吨，与发达国家相比，中国纺织印染业的单位耗水量是发达国家的1.5-2.0倍，单位排污总量是发达国家的1.2-1.8倍有机污染物是COD和色度的主要来源，印染废水生化出水深度处理的首要任务是去除废水中的有机污染物。目前悬浮物的去除常采用过滤、混凝等技术，工程上较易实现。而溶解性有机污染物的去除难度较大，目前常用的溶解性有机物去除工艺主要有化学氧化、混凝沉淀、活性炭吸附、高级氧化技术及一些组合工艺。已经有许多研究报导了这些技术对水中有机污染物的去除效果，也有针对某种特定有机污染物的去除行为研究，但对于生化出水中不同种类有机污染物在各种废水深度处理过程中的去除效果以及其物化性质对深度处理过程的影响，缺少深入的研究，不利于在废水水质与深度处理方法的选择上建立起定性或定量的联系。
1.2研究目的和意义
经济的发展带来了一些严重的环境问题，随着人们环境意识的提高，我国加大了对印染废水排放的管理。表1.1为纺织染整工业水污染物排放标准[5] (GB4287-2012)。从表1.1中可以看出，我国加大了污水排放指标的限定。印染废水水质一般平均CODcr值为 800-2000mg.L-i，色度为 200?800 倍，pH 值为 10-13，BOD5/CODcr 为 0.25-0.40[7]，因此印染废水的达标排放是印染行业急需解决的问题。印染废水处理难度较大，过去人们一直不够重视印染废水的深度处理与回用。随着经济的不断发展，印染行业也在不断发展，随之而来的是，印染行业对水资源的需求量持续增加。我国是一个水资源缺乏的国家，印染行业水资源的供给量不断减少。随着国家加大对废水排放的管理，而且水资源价格的不断上涨，人们逐渐将研究重点转向印染废水深度处理和回用。目前国内对印染废水深度处理和回用的研究及应用情况，有以下特点(1)缺乏系统的方法对印染废水深度处理回用进行更深层次的研究；（2)印染废水回用率较低，而且回用废水的使用范围极为狭窄；（3)缺乏研究废水长期回用对产品质量以及整个污水处理工艺的影响。纺织染整行业回用水水质标准[6] (FZ/T01107-2011)对纺织染整行业废水的回用水的水质要求做出了限定。解决废水回用的关键是废水回用工艺的成本问题，因此，选用可靠、经济、稳定的废水回用处理工艺和技术，是印染废水深度处理与回用的关键。同时，由于国内缺乏对印染废水深度处理与回用的研究，目前使用的简单回用技术给生产工艺及污水处理系统带来一些问题，主要表现为有机污染物和无机盐的积累[9]。因此，对不同处理工艺进行研究，然后根据各个工艺特点研究出有效的组合工艺是印染废水深度处理及回用的主要发展方向。
废水深度处理关键是废水中有机污染物的去除。各种有机物去除工艺都有特定的有机物去除对象，而且不同性质的有机物对水处理工艺运行效果有不同的影响水中有机物的物化特性对有机物在废水处理系统中的去除效果有极大影响，而其中最重要的物化性质有亲水性、疏水性以及酸、碱性。疏水性有机物易聚集形成胶体和沉淀，疏水性有机物发生沉积后，通常处于还原态的厌氧环境中，发生还原性反应。相反，亲水性有机物倾向于停留在水体中，发生氧化反应和光解反应。酸性有机物为水环境提供了缓冲能力，并可与金属形成络合物或与其它有机物发生复杂反应；而当水体中缺少氮作为原料时碱性有机物可作为氮源，或与其它阴离子型有机物发生反应，并在某些情况下形成沉淀[13_15]。由于印染废水生化出水水质的不同，需要去除的有机污染物的种类也不同，因此了解和掌握印染废水生化出水中溶解性有机污染物的特性、各组分有机物在深度处理过程中的去除行为和处理效果以及各种溶解性有机物对生化出水中色度的贡献，对于提高印染废水的生化出水水质，降低有机污染物和色度对环境所造成的危害，以及废水处理技术的选用、组合和优化均具有重要的理论意义和现实意义。
第2章国内外研究进展
2.1印染废水生化出水的特点
由于印染废水的高毒性，高色度，以及难降解性，即使废水中有机物含量较低，其处理也是一个很棘手的问题目前印染废水生化出水的排放量大，而且仅能满足二级和三级出水标准，能够直接排放入水渠，但这远远达不到废水回用的目的[19]。目前，我国印染废水处理主要采用传统的物化-生化处理工艺，出水水质基本达到GB4287-2012《纺织染整工业污染物排放标准》中的间接排放标准，基本上达不到直接排放标准。二级处理生化出水的COD，色度均较高，而且其中还含有大量悬浮物，若直接排入水体，会给环境带来潜在危害。目前全球经济快速发展，水资源短缺成为制约企业发展的主要因素之一。另外，随着我国环境保护力度加大，废水排放标准的提高，必须对印染废水进行深度处理，进一步降低废水中污染物的浓度，以达到处理后回用的目的，这对节约水资源，实现印染行业的可持续发展具有重要的现实意义。
印染废水生化出水中有机物(EfOM，Effluent Organic Matter)的组成主要有天然有机物（NOM)，可溶性微生物代谢产物（SMPs)以及痕量的有毒化学物质。大部分NOM来自于自来水，而SMPs则主要来自于废水处理工艺以及不可生物降解的有机物。印染废水二级出水中的可溶性有机物成分复杂，而且其性质也差别很大[2g_22]，废水种类不同，其生化出水中有机物的种类差别很大。根据生化出水中有机污染物来源的不同，可将其分为：进水底物中残留的难降解的和缓慢降解的物质，残余的原始底物、底物降解过程中的中间产物、最终产物和可溶性微生物代谢产物以及凝聚反应所生成的复杂有机物[21-23]。具体有以下几种类别的物质[23-25]:主要组成部分为腐殖质，由微生物代谢产生；其次为蛋白质和碳水化合物，主要来自于出水中残留的微生物；其余组分主要包括阴离子洗漆剂、丹宁酸和木质素等。
第3章实验材料与方法.......... 15
3.1 水样来源.......... 15
3.2分析项目和分析方法.......... 15
3.3 实验仪器..........16
3.4活性炭来源.......... 16
3.5生物活性炭挂膜及深度处理实验.......... 17
3.6臭氧-生物活性炭工艺深度处理.......... 19
第4章生物活性炭挂膜实验.......... 22
4.1 有机物的去除变化趋势.......... 22
4.2挂膜前后的活性炭表观状况.......... 24
4.3 小结.......... 24
第5章生物活性炭对印染废水深度.......... 25
5.1 空床停留时间对处理效果的影响.......... 25
5.2生物活性炭工艺对不同种类有机物.......... 26
5.3小结.......... 28
结论
通过本文的研究，得出如下结论：
(1)利用XAD-8/XAD-4大孔吸附树脂联用技术把印染废水生化出水中的有机物分离研究可得，溶解性有机物中疏水酸占32%?41%，其次为弱疏水物质，约占18%?34%，其余为非酸疏水物质和亲水性有机物。研究结果还表明，疏水性物质是引起该印染废水生化出水色度的主要物质，其中疏水酸约为45%?58%，是引起色度的主要组分；非酸疏水物质约为14%-26%，弱疏水物质和亲水物质所引起的色度比较低。
(2)采用生物活性炭工艺处理该印染废水生化出水，当空床停留时间从15min增加到60min时，该工艺对UV254、ADMI、DOC的去除率分别增加了 27%、30%、21%。EBCT=60min,以DOC表征时，生物活性炭对水中亲水性有机物、疏水酸、非酸疏水物质和弱疏水物质的去除率分别为52.4%、45.5%、31.6%和6.3%。结果表明，单纯的生物活性炭工艺对印染废水生化出水的处理效果并不十分理想。
(3)臭氧氧化时间对可生化性的影响实验表明，臭氧氧化时间为10min(臭氧投加量为23.5mg/L)为最经济合理的实验点。
(4)采用臭氧-生物活性炭工艺处理该印染废水生化出水，实验结果表明，臭氧氧化时间为lOmin，生物活性炭空床停留时间为30min为该组合工艺的最佳实验点。在此条件下，臭氧-生物活性炭工艺对UV254、DOC、ADMI和COD的去除率，分别为77.7%、55.6%、92.6%和 65.8%。
(5)臭氧氧化主要去除水中的疏水酸和非酸疏水物质，以DOC表征时，对非酸疏水物质和疏水酸的去除率分别为70.1%和59.2%，臭氧氧化对色度的去除率较高，以ADMI表征时为90.1%;但是臭氧氧化之后，废水中的弱疏水物质和亲水性有机物的含量有一定程度的增加。03-BAC工艺对此水样中的有机物都有较高的去除率，以DOC表征时，对疏水酸、非酸疏水物质、弱疏水物质和亲水性有机物的去除率分别为83.7%、89.4%、82、8%和 31.8%。
(6)臭氧氧化出水中溶解性有机物的主要成分为亲水性有机物和弱疏水物质，占总DOC的76%，其余为非酸疏水物质和疏水酸；臭氧-生物活性炭工艺出水中的主要成分为亲水性有机物和疏水酸，分别占DOC的37.4%和30.7%,其余为非酸疏水物质和弱疏水有机物。
(7)臭氧-生物活性炭小型实验装置运行结果表明，该组合工艺对印染废水生化出水中的有机物有较好的去除效果，出水能够满足回用要求。
参考文献
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