1．廢水來源特點 印染廢水是指印染加工過程中所有工序所排放的廢水混合而成的混合廢水。 主要包括:預處理階段排放的退漿、煮煉、漂白、絲光廢水；染色階段排放的染色廢水；印花階段排放的印花廢水和皂洗廢水；整理階段排放的整理廢水。印染廢水成分復雜，主要是以芳烴和雜環化合物為母體，并帶有顯色基團（如：-N=N-、-N=O）及極性基團（如：- SO3Na、-OH、-NH2）。染料分子中含較多能與水分子形成氫鍵的-SO3H、-COOH、-OH 等親水基團，如活性染料和中性染料等，染料分子就能全溶于廢水中；不含或少含-SO3H、-COOH、-OH等親水基團的染料分子，以疏水懸浮微粒形式存在于廢水中；含少量親水基團但分子量很大或完全不含親水基團的染料分子，在水中常以膠體形式存在。印染廢水中還常帶有一些染色助劑。 由于染料生產品種多，并朝著抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向發展，從而使染料廢水處理難度加大。染料廢水處理難點：一是COD高，而BOD/COD值小，可生化性差；二是色度高，而成分復雜。三是水質水量不穩定，排放具有間歇性。印染廢水的處理目標一般是COD的去除與脫色，但脫色問題難度更大。 2． 染料分類及發色機理 2.1 染料分類 各類染料著色率各不相同, 其中陽離子酸性染料和酸性媒介染料著色率高, 可達90%～100% , 硫化染料著色率最低, 約50% , 其它染料介于此間。這樣, 使用著色率低的染料進入廢水的量大, 而著色率高的染料進入廢水的量就小。 2.1.1 直接染料 直接染料一般屬雙偶氮、三偶氮或二苯乙烯型結構,分子中親水基團含量較高,水溶性好,溶解度大,在水溶液中直接染料分子一般呈直線形展開,幾個芳環位于同一個平面內。染料分子可通過基團之間的氫鍵相互締合,有較大的聚集傾向,在水溶液中以膠體形態存在,較易被化學絮凝法去除。 2.1.2 活性染料 活性染料有單偶氮型、蒽醌型、酞菁型等。活性染料在水中的分散狀態隨其結構而變。分子量大或芳環呈平面者易發生締合,形成大分子基團而易被除去; 分子量小且芳環不在一個平面內,多以接近真溶液的狀態存在,絮凝去除率下降。 2.1.3 還原染料 還原染料分子結構的基本骨架是分子量較大的多環芳香族化合物,疏水芳香環多而親水基團少,它與分散染料均屬于非離子型的疏水性染料,在水中溶解度極微,主要以疏水性的懸浮微粒存在,穩定性較差,絮凝劑加入后易發生凝聚而被除去。 2.1.4 弱酸性染料 弱酸性染料一般為單偶氮和雙偶氮類,溶解度中等,常溫下在水溶液中以接近膠體的狀態存在,易被絮凝除去。 2.1.5 中性染料 中性染料常見的為單偶氮2∶1 型金屬絡合染料,中心絡合離子為Co2 + 、Cr2 + 等。由于中心存在金屬絡離子,導致幾個苯環不在同一個平面內,分子間較難締合,染料在水中以接近真溶液的狀態存在,即使絮凝劑投加量較大,脫色率也很低[1]。 李碩文[2]的研究表明，直接染料和還原、分散、硫化染料易通過化學絮凝去除，脫色率高；活性染料絮凝去除效果隨分子量而異；分子量大的易去除；強酸性染料脫色率低，弱酸性和中性染料脫色率高；陽離子染料用絮凝劑難以去除，脫色率低。 2.2 發色機理 染料的顏色取決于其分子結構。按Wiff發色基團學說, 染料分子的發色體中不飽和共軛鏈( 如- C= C- 、- N = N - 、- N = O）的一端與含有供電子基(如- OH、- NH2)或吸收電子基(如- NO2、＞C = O ) 的基團相連, 另一端與電性相反的基團相連。化合物分子吸收了一定波長的光量子的能量后, 發生極化并產生偶極矩, 使價電子在不同能級間躍遷而形成不同的顏色。一般來說, 染料分子結構中共軛鏈越長, 顏色越深; 苯環增加, 顏色加深; 分子量增加, 特別是共軛雙鍵數增加,顏色加深。[3] 3． 脫色處理方法 3.1 物理方法 3.1.1 吸附法 吸附法是利用多孔性的固體物質，使廢水中的一種或多種物質被吸附在固體表面而去除的方法。吸附脫色技術是依靠吸附劑的吸附作用來脫除染料分子的。吸附按其作用力可分為物理吸附、化學吸附和離子交換吸附三種。目前用于吸附脫色的吸附劑主要是靠物理吸附, 但離子交換纖維、改性膨潤土等也有化學吸附作用。 常用的吸附劑包括可再生吸附劑如活性炭、離子交換纖維等和不可再生吸附劑如各種天然礦物(膨潤土、硅藻土)、工業廢料(煤渣、粉煤灰) 及天然廢料(木炭、鋸屑) 等。傳統的吸附劑是活性碳，活性炭具有較高的比表面積（500- 600 m2/g），它只對陽離子染料、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。活性炭去除水中溶解性有機物（分子量不超過400）非常有效，但它不能去除水中的膠體疏水性染料。若廢水BOD5> 500mg/L，則采用吸附法是不經濟的。膨潤土作為水處理中的吸附劑和絮凝劑，已被廣泛用于印染廢水脫色領域，近年來制成多種復合膨潤土、VS型纖維和聚苯乙烯基陽離子交換纖維等，具有物理吸附和離子交換功能，且比表面大、離子交換速度快，易再生，對難處理的陽離子染料廢水有很好的脫色效果，有些改性的膨潤土的脫色效果甚至高于活性炭[4]；某些集吸附與絮凝性能為一體的吸附劑如硅藻土復合凈水劑也已開發；用電廠粉煤灰制成具有絮凝性能的改性粉煤灰，對疏水性和親水性染料廢水均具有很高的脫色率；另外工業廢料（如煤渣、粉煤灰等）、天然廢料（如木炭、木屑等）、植物秸稈（如玉米棒等）均對印染廢水具有一定的吸附作用。 吸附法尤其適合難生化降解的紡織印染廢水脫色處理，印染廢水的吸附脫色技術是一項非常有效而又比較經濟的方法。活性炭吸附脫色技術不適合印染廢水一級處理，只能用于深度脫色處理，活性炭處理成本高，再生困難，所以活性炭的再生技術是正在研究的課題，其中生物再生是研究的重點方向。煤、爐渣吸附劑，原料來源廣，成本低，但在處理印染廢水之后存在二次污染，所以只適合與生化法或砂過濾等方法聯合使用。離子交換樹脂對水溶性染料離子吸附特別有效，離子交換吸附劑的開發研制是今后的主要發展方向之一。廉價、高效、因地制宜新型吸附材料的開發是一項很有前途的技術。吸附法與其它處理方法的優化組合處理印染廢水，脫色效果更佳。[5] 綜上所述，吸附脫色的發展方向體現在兩個方面: ①根據吸附機制開發、尋找新的吸附劑; ②對現有吸附劑的改性與活化, 以提高脫色效果和再生能力。 3.1.2 超濾法脫色 超濾是利用一定的流體壓力推動力和孔徑在20～200üA 的半透膜實現高分子和低分子的分離。超濾過程的本質是一種篩濾過程,膜表面的孔隙大小是主要的控制因素。該法的優點是不會產生副作用，可以使水循環使用。早在70 年代初期, 膜分離技術就嘗試用來處理印染廢水。目前, 該方法可用于去除各種染料和添加劑。但由于分離染料混合物的困難, 并未達到完美的程度。 在這種技術中，半透膜的性質起著決定性的作用。就材料而言，膜有動態膜，纖維素類膜，聚砜超濾膜，荷電超濾膜或疏松反滲透膜。[6] (1)動態膜從處理效果和經濟上講,ZrO-PAA 動態膜是可行的。但能耗較大，其滲透水及化學物質的再利用率可達88% 到96%。 (2) 纖維素類膜。CA 膜的選擇性隨膜表面與各種染料互變異構體相互作用而發生變化，但膜材料本身在耐pH、耐溫等方面仍然有所不足。纖維素類膜在耐pH值、耐壓、耐溫度等方面優于CA ,用纖維素超濾膜反滲透處理染色廢液, 染料去除率97% 以上可實現水的循環使用，但反滲透所需的高壓操作仍是它的不足。 (3) 聚砜超濾膜由于其良好的物理化學穩定性，有較大的應用前景。使用聚砜超濾膜代替纖維素膜可實現高溫操作, 回收染料減輕污染, 但仍未達到國家排放的標準。 (4) 荷電超濾膜或疏松反滲透膜是用來描述其分離性能介于反滲透和超濾之間的一種膜。荷電超濾膜是以其化學結構含有荷電基團而定義的, 疏松反滲透膜是以其物理結構而命名, 它們往往指的一種膜。對鹽NaCl 截留只有2%～ 3% , 而對于500～2 000 分子量的物質,具有較高的分離率, 同時保持高的水通量。一般染料的分子量正好在這種膜的截留范圍, 特別是離子型染料。該膜在低壓下操作(10 kg/cm 2) 耐pH值、耐壓密、耐污染、耐溫等方面都比較突出，前景廣闊 [7] 。 3.1.3 輻射降解法 電離輻射可有效地降解染料水溶液，輻射技術和其它技術有很好的協同作用。與常規污染物處理技術相比，輻射技術在常溫常壓下進行，具有工藝簡單、無二次污染等特點，對難降解有機污染物的處理更有其獨特長處。[8] 用60Co γ射線輻照甲基橙和活性艷藍KNR水溶液，輻照后染料水溶液的可見光區和紫外區的特征吸收峰隨吸收劑量的增加而漸漸下降至接近零，說明輻射降解反應既破壞了染料分子的發色基團，同時也破壞了染料的有機分子結構。脫色率和COD 去除率均隨吸收劑量的增加而增加。過氧化氫與輻射有協同作用，在相同的吸收劑量下，脫色率和COD 去除率均隨過氧化氫的濃度增加而增加。另外，該法pH值適用范圍很廣；溶液的初始濃度越大，COD 去除和脫色效果越差；氧的存在可以促進染料分子的降解。在同樣輻照條件下，染料的輻射降解效果因染料分子的結構不同而略有不同[9]。 輻射法處理印染等難降解污水時雖然有機物的去除率高、設備占地小、操作簡便,但用來產生高能粒子的裝置價格昂貴,技術要求高,而且該方法能耗較大,能量利用率不高,若要真正投入實際運行,還需進行大量的研究工作。 3.2 物理化學法 3.2.1 絮凝法 印染廢水的絮凝脫色技術, 投資費用低, 設備占地少, 處理量大, 是一種被普遍采用的脫色技術。某印染廠采用混凝脫色- 懸浮曝氣生物濾池工藝處理主要含活性染料的廢水，原水CODCr, SS的平均質量濃度分別為296,285 mg/L 和平均色度為550倍, 處理后出水水質相應各項指標分別為40, 20 mg/L 和10 倍, 其去除率分別為87%,