磁技术在印染废水中的应用

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【摘 要】将磁技术运用到印染废水处理工艺中，为解决印染废水生物处理技术存在的剩余污泥难处理提供了新的思路。磁生物技术具有能耗低，占地面积小，易于操作、不会产生二次污染、成本低廉等优点，特别适合印染废水中，成为未来印染废水的研究热点。

【关键词】印染废水;磁技术;二次污染

纺织印染工业的迅速发展，给我国水环境带来了巨大的压力。废水中残存的染料组分，即使浓度很低，排入水体也会造成水体透光率和水体中气体溶解度的降低，会影响水中各种生物的生长，从而破坏水体纯度和水生生物的食物链，最终将导致水体生态系统的破坏。因此，印染行业的废水治理问题，己成为当今急需解决的一大难题。同时印染废水具有水量大、有机物含量高、成份复杂、生物难降解等特点，印染废水处理技术一直是世界各国研究的重点课题。

作为印染废水污染源的最重要物质-染料的发展日新月异，现已有超过 100000 种，通常按照染料的应用特性可以分为直接染料、硫化染料、还原染料、酸性染料、反应性染料、酸性络合染料、冰染染料、氧化染料、分散染料、碱性染料等。酸性染料是一种具有不同酸性官能团诸如硝基、羧基、磺酸基等的发色基团的染料，碱性染料是一种通常具有氨基的阳离子染料，直接染料一般具有磺酸基，对纺织纤维具有很好的亲和力，可在弱碱性或中性溶液中直接上染，活性染料和直接染料比较相似，都是具有高度水溶性的阴离子染料，但因为共价键的存在，相比直接染料，上色更加牢固，分散染料则是一种疏水性较强的非离子染料。在 12 种发色基团中，偶氮基团和蒽醌基团是最主要的。偶氮染料以N N著称，约占染料总量的 70%，是活性染料最常见发色基团。通过在双氮键上引进助色团，可以修改一种染料的颜色和亮度，但因为它有可能形成芳香胺，在丹麦等一些国家将偶氮染料列为禁用染料。

总的来说，染料虽不像农药那样具有很强的急性毒性作用，但是无论在偶氮染料、蒽醌染料，还是在三苯甲烷染料中都已发现具有致突变性和致癌作用的品种，对人类健康及水生生物的生存造成威胁。有些染料还含有重金属，如砷、锌、铅等，这些重金属离子不能够被去除，自然环境中可以长期存在，并且会通过食物链等不断传递;印染废水中有机质含量比较高，成分复杂，虽然这些成分可能相对人体无害，但对环境会有很大的威胁，比如过量的氮磷排入天然水体，会引起湖泊、河流等水体的富营养化，造成水质恶化，威胁生态环境，同时也加剧了日益严重的水危机。威胁生态环境，同时也加剧了日益严重的水危机，因此对印染废水进行经济有效的处理，走可持续发展道路是当今环保领域也是人类自身所面临的重大问题。

同时国家颁布实施《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012），对印染废水治理提出了更高的要求，而且随着水资源管理越来越严格，提高水资源利用效率也是企业发展的重要任务。国家还出台了《纺织染整工业回用水水质标准》（FZ/T-01107-2011），指导纺织染整工业加强废水的回收利用。

印染废水含有较多能与水分子形成氢键的磺酸基、羧基、羟基基团的活性染料和中性染料能全溶于废水中;不含或少含磺酸基、羧基等亲水基团的染料分子以疏水性悬浮微粒形式存在或胶体存在，即使浓度低于1mg/L，在水体中也会有强的颜色感，它们能吸收太阳光线，从而降低水体的透明度，并且消耗水中大量溶解氧，影响水生生物的生长，破坏水体自净能力，同时也会造成视觉上的污染;毒理学研究表明，染料的急性毒性虽然较低，但慢性毒性强，如偶氮染料发生裂解形成毒性更强的芳香类物质，与DNA和RNA结合，引发诱变及致癌，其苯环上的氢被硝基、胺基等取代以后形成的芳族胺类化合物、芳族硝基化合物等多苯环的取代化合物，毒性都较强。印染废水中的大部分有机物是可以生物降解的。即使是苯环结构 也能被诺卡氏菌环形小球菌等微生物分解成有机酸，相对于物理化学方法，生物处理方法由于费用低廉，环境友好等优点成为当今实际工程中应用最多的印染废水处理方法。

生物处理是当前应用最广泛的水处理技术，其中尤以活性污泥法应用最为普遍。但是受二沉池污泥沉降分离能力的限制，曝气池污泥浓度低，一般仅 2000-3000 mg/L，单位容积的处理量很小，污泥絮体结构松散，常会产生污泥膨胀。污泥龄较短造成时代较长的难降解污染物的降解菌和硝化细菌容易流失，在曝气池中难以富集，造成处理后水的 COD 和 NH3-N 常超标。并且运行过程中，产生大量剩余污泥，而处置这些污泥，要花费昂贵的费用。作为发展中国家，很容易出现污水处理厂运行资金不足，而导致停运或间歇运行，大量污废水未得到处理而被排放。如果可以实现剩余污泥产量大幅减少甚至零化，同时保证污水处理效率和质量，成为未来科技工作者的研究热点。

将磁技术运用到污水处理工艺中，为解决当前污废水生物处理技术存在的难题提供了新的思路。磁生物技术具有能耗低，占地面积小，易于操作、不会产生二次污染、成本低廉等优点，特别适合运用于小城镇生活污水处理厂或中小型工业污废水处理装置。磁技术中最常用到的是磁场效应和磁粉吸附效应。

磁场在污废水处理中有着广泛的应用，研究表明磁场对水中污染物、生物可降解性均有不同程度的影响，运用磁场力实现不同磁性的物质分离―磁分离技术已成为一种新型的水处理技术，在污水处理行业运用广泛。Krzemieniewski等研究了磁场效应对生活污水和乳制品废水的水质影响，结果表明，经过磁场处理，COD比原水减少25%-55%，氨氮减少50-66%。Liu Bo采用磁场和磁絮凝剂连用对造纸废水处理取得了良好的效果，通过磁场预处理，加速了COD的去除效率，减少了絮凝剂的投加量，降低了了污水处理费用。ebkowska等发现静态磁场可以显著增强合成废水中甲醛的生物可降解性。ZhangHao使用超导磁分离技术用于工业废水的处理，最大实现76%的COD去除率。磁分离对Cd（Ⅱ）、Cu等重金属离子的去除亦具有良好的效果。朱又春等采用磁分离法处理处理餐饮污水时发现，连续处理含油量为194 mg/L的餐饮污水，只采用混凝剂时出水含油量为20 mg/L，而加入磁粉后可使出水含油量降至7 mg/L，说明磁粉对油的去除很有帮助。污水中的磁粉颗粒带正电，乳化油带负电，磁粉对含有乳化油的污水具有良好的破乳作用。郑必胜等则研究了磁分离技术用于处理食品发酵工业废水，亦证实该方法具有分离效率高、分离速度快等特点， 发酵废水的CODCr去除率可达60 %。曾睿等采用混凝一磁分离法处理餐饮污水，污泥的沉降速度加快了50%，污泥体积减少了50%，这样就缩短了处理周期，减少了设备的容积，降低了污泥的处理难度，还为节约操作费用提供了可能。

【参考文献】

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[2]戴日成，张统，郭茜，等.印染废水水质特征及处理技术综述[J].给水排水， 2000，26（10）：33-37.