高級(jí)氧化技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用

陳銀霞

【摘 要】印染企業(yè)是我國(guó)的污染大戶(hù)，目前主要采用生化與物化的方法處理印染廢水。高級(jí)氧化技術(shù)具有效率高、反應(yīng)快、污染小等優(yōu)點(diǎn)，匯集了現(xiàn)代光、電、聲、磁、材料等各相近學(xué)科的最新研究成果。論文對(duì)濕式氧化、超聲波氧化、芬頓氧化、臭氧氧化及電化學(xué)氧化這五種方法進(jìn)行了綜合闡述，并對(duì)高級(jí)氧化法的發(fā)展趨勢(shì)和前景做了總結(jié)。

【Abstract】The printing and dyeing enterprise is a big polluter in China. At present， we mainly uses biochemical and physical methods to deal with printing and dyeing wastewater. Advanced oxidation technology has the advantages of high efficiency， fast reaction， small pollution and so on. It collects the latest research results of modern light， electricity， sound， magnetism， materials and other similar subjects. In this paper， the five methods of wet oxidation， ultrasonic oxidation， Fenton oxidation， ozone oxidation and electrochemical oxidation are elaborated， and the development trend and prospect of advanced oxidation method are summarized.

【關(guān)鍵詞】高級(jí)氧化技術(shù)；印染廢水；應(yīng)用

【Keywords】advanced oxidation technology； printing and dyeing wastewater； application

【中圖分類(lèi)號(hào)】R123.3 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）05-0172-02

1 引言

紡織印染企業(yè)是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是污染大戶(hù)。目前，我國(guó)國(guó)內(nèi)多數(shù)印染廠采用物化與生化相結(jié)合的方法處理印染廢水，但普遍由于印染廢中的偶氮染料穩(wěn)定性高、水溶性大、難降解，此方法難以取得令人滿(mǎn)意的效果。高級(jí)氧化技術(shù)具有廣譜、高效等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)越來(lái)越多的被用于去除染料和印染廢水的色度和難降解有機(jī)物。

2 高級(jí)氧化技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用簡(jiǎn)述

高級(jí)氧化（AOP）技術(shù)又稱(chēng)作深度氧化技術(shù)，以產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基（·OH）為特點(diǎn)，在高溫高壓、電、聲、光輻照、催化劑等反應(yīng)條件下，使大分子難降解有機(jī)物氧化成低毒或無(wú)毒的小分子物質(zhì)。根據(jù)產(chǎn)生自由基的方式和反應(yīng)條件的不同，可將其分為濕式氧化、超聲波氧化、Fenton氧化、臭氧氧化、電化學(xué)氧化等。

2.1 濕式氧化

濕式氧化法是在高溫（125～320℃）、高壓（0.5～20MPa）的條件下，在液相中借助空氣或者氧氣作為氧化劑，氧化水中懸浮狀態(tài)或者溶解狀態(tài)的有機(jī)物的一種處理方法[1]。濕式氧化法適用于可生化性差的高濃度有機(jī)廢水，可降低廢水COD濃度，提高B/C比。經(jīng)過(guò)幾十年的不斷研發(fā)，國(guó)內(nèi)外已成功將濕式氧化法應(yīng)用于印染廢水的處理。濕式氧化法反應(yīng)條件為高溫高壓，在實(shí)際工程應(yīng)用中有一定的局限性。

2.2 超聲波氧化

在印染廢水處理中，常采用超聲波氧化作為輔助處理，提高水體B/C比。超聲波在聲波負(fù)壓作用下會(huì)在水中產(chǎn)生空化氣泡，該氣泡在形成和破裂的過(guò)程中會(huì)瞬時(shí)引起局部升溫，產(chǎn)生高溫高壓的熱解反應(yīng)，并且生成羥基自由基（·OH），達(dá)到降解有機(jī)物的目的[2]。超聲波氧化與臭氧聯(lián)用可提高臭氧處理能力，但由于超聲波裝置的造價(jià)較高、能耗較大，目前還處于實(shí)驗(yàn)室小試和中試階段。

2.3 芬頓氧化

芬頓（Fenton）氧化，也叫做芬頓試劑氧化，技術(shù)源自法國(guó)學(xué)者芬頓。早在上世紀(jì)末，科學(xué)家芬頓就創(chuàng)造了蘋(píng)果酸的亞鐵鹽氧化方法。Fenton試劑氧化法的主要原理是利用亞鐵離子作為過(guò)氧化氫分解的催化劑，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化能力的羥基自由基（標(biāo)準(zhǔn)電極電位為2.80）羥基自由基進(jìn)攻有機(jī)質(zhì)分子，從而破壞有機(jī)質(zhì)分子并使其礦化直至轉(zhuǎn)化為CO2等無(wú)機(jī)質(zhì)。Fenton試劑除了通過(guò)氧化作用去除有機(jī)物，還通過(guò)鐵離子絡(luò)合物的吸附混凝作用去除有機(jī)物。后續(xù)常與曝氣生物濾池（biological aerated filter，簡(jiǎn)稱(chēng)BAF）聯(lián)用，可進(jìn)一步去除廢水中的有機(jī)物，降低COD和色度。

Fenton氧化一般用于處理有機(jī)物濃度較高的廢水，作為廢水預(yù)處理或者中水回用系統(tǒng)的濃水深度處理。當(dāng)COD

含量超過(guò)150mg/L，根據(jù)不同的硫酸亞鐵、雙氧水和硫酸的投加配比，可降廢水COD降低至80mg/L以下。在色度去除方面，運(yùn)用芬頓試劑可以獲得95%或者更高的廢水脫色率，處理含次甲基與偶氮的廢水，可去除97%左右的色度，效果顯著。

Fenton氧化法投資較低、運(yùn)行成本較高，可通過(guò)添加一定量的催化劑可減少加藥量。此法在造紙、化學(xué)品、印染、日用化工、皮革等工業(yè)污水處理中均適用。

2.4 臭氧氧化

臭氧氧化是高級(jí)氧化中最具代表性的一種。臭氧作為高效的無(wú)二次污染的氧化劑，是常用氧化劑中氧化能力最強(qiáng)的（O3>ClO2>Cl2>NH2Cl），其氧化能力是氯的2倍，能夠氧化去除無(wú)機(jī)還原物質(zhì)，具有較強(qiáng)的脫色、脫嗅能力。臭氧和廢水中的有機(jī)物以直接和間接兩種方式進(jìn)行反應(yīng)。直接反應(yīng)指的是臭氧分子直接和有機(jī)物分子進(jìn)行反應(yīng)，間接反應(yīng)是指部分臭氧分子先分解，產(chǎn)生了·OH自由基再與有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)。

臭氧在溶液里有三種去向，第一是直接從溶液里逸出，第二是分解產(chǎn)生·OH自由基，第三是和溶液里的有機(jī)物污染物發(fā)生氧化反應(yīng)。

臭氧技術(shù)也可與BAF聯(lián)用，提高有機(jī)物去除率。臭氧技術(shù)適用于COD濃度較低的印染廢水，COD濃度小于150mg/L時(shí)，通入50～100ppm的臭氧可將COD降低至80mg/L以下。

臭氧氧化法投資較高，但運(yùn)行成本為芬頓氧化法的60%左右，在印染廢水處理、飲用水消毒、空氣除味與殺菌或者果蔬消毒等方面均可使用。

2.5 電化學(xué)氧化法

電化學(xué)氧化法的機(jī)理主要是通過(guò)電極材料的作用產(chǎn)生超氧自由基（O2-）、H2O2、羥基自由基（·OH）等活性基團(tuán)來(lái)氧化水體中的有機(jī)物[3]。電化學(xué)氧化反應(yīng)條件溫和，無(wú)二次污染，操作方便，具有靈活性、便捷性等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)是設(shè)備投資較高，能耗較高。

3 高級(jí)氧化技術(shù)的應(yīng)用前景和趨勢(shì)

最近20年內(nèi)，高級(jí)氧化技術(shù)獲得了迅速的發(fā)展，是一種新興的水處理技術(shù)。與傳統(tǒng)的生化、物化工藝相比，高級(jí)氧化技術(shù)具有處理效率高、適用性強(qiáng)、氧化徹底、無(wú)二次污染等明顯優(yōu)勢(shì)。隨著環(huán)保局勢(shì)日益緊迫，人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的日益增強(qiáng)，越來(lái)越多的企業(yè)、單位嘗試尋找合適的高級(jí)氧化工藝。通過(guò)高級(jí)氧化技術(shù)與傳統(tǒng)物化、生化技術(shù)的結(jié)合，可大大提高處理效率，降低成本，具有良好的應(yīng)用前景。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上五種高級(jí)氧化工藝的綜述對(duì)比可知：在印染廢水處理中，芬頓氧化法與臭氧氧化法是兩種運(yùn)用較多的高級(jí)氧化工藝。濕式氧化法反應(yīng)條件為高溫高壓，在實(shí)際工程應(yīng)用中有一定的局限性。超聲波裝置的造價(jià)較高、能耗較大，目前還處于實(shí)驗(yàn)室小試和中試階段。電化學(xué)氧化法設(shè)備投資較高，能耗較高，穩(wěn)定性較差。如果濕式氧化法、超聲波氧化法和電化學(xué)氧化法能攻克各自的領(lǐng)域的難關(guān)，突破瓶頸，降低成本，那么這三種工藝也將越來(lái)越多地為人們所接受，高級(jí)氧化這條道路將越來(lái)越寬廣。

【參考文獻(xiàn)】

【1】盧徐節(jié)，劉瓊玉，劉延湘，等. 高級(jí)氧化技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用[J]. 印染助劑，2011（05）：7-11.

【2】林麗英. 高級(jí)氧化技術(shù)在印染廢水處理中應(yīng)用的探討[J]. 遼寧化工，2014（01）：37-38+41.

【3】張治宏，王彩花，王曉昌. 高級(jí)氧化技術(shù)在印染廢水處理中的研究進(jìn)展[J]. 工業(yè)安全與環(huán)保，2012（08）：19-21.