高級(jí)氧化技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用研究

摘 要：面對(duì)印染廢水對(duì)河道自然水體、生態(tài)環(huán)境及人類健康造成的危害，應(yīng)采取有效措施進(jìn)行治理，高級(jí)氧化技術(shù)作為較有發(fā)展前景的技術(shù)之一，具有處理速率快、降解效果好、適用范圍廣等特點(diǎn)，本文主要闡述光Fenton試劑氧化法、臭氧氧化法、濕式氧化法、光催化氧化法四種高級(jí)氧化技術(shù)的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高級(jí)氧化；印染廢水；應(yīng)用研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.022

1 前言

印染行業(yè)是耗水大戶，在印染工序如漂煉、染色、印花等中會(huì)產(chǎn)生大量廢水，根據(jù)印染工藝不同，每生產(chǎn)一噸產(chǎn)品要排放40噸—300噸的廢水。由于在印染過(guò)程中會(huì)投加各種染料和助劑，因此印染廢水具有色度大、污染成分多、有機(jī)物高、可生化性差等特點(diǎn)，一經(jīng)排入河道，將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，針對(duì)此種情況，應(yīng)控制染料的排放、避免水體污染，不斷響應(yīng)國(guó)家號(hào)召、提倡可持續(xù)發(fā)展，因此治理印染廢水迫在眉睫。

印染廢水傳統(tǒng)處理方法有吸附、混凝等，具有操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，但去除效果不佳、且易造成二次污染，高級(jí)氧化技術(shù)作為新型深度處理技術(shù)，在處理印染廢水方面具有較廣泛的應(yīng)用前景，高級(jí)氧化技術(shù)原理是在外界能量、氧化性物質(zhì)的作用下，經(jīng)過(guò)一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的羥基自由基（氧化電位達(dá)到2.8V、氧化性極高），可降解廢水中難降解的有機(jī)物，對(duì)提高廢水可生化性、去除廢水色度有很大的作用效果。根據(jù)羥基自由基產(chǎn)生的方式，可將高級(jí)氧化技術(shù)分為Fenton試劑氧化法、臭氧氧化法、濕式氧化法、光催化氧化法等，采用高級(jí)氧化法處理印染廢水可有效去除廢水中的色度、將難降解有機(jī)物分解成易降解的小分子物質(zhì)。該技術(shù)具有處理速率快、降解效果好、適用范圍廣等特點(diǎn)，有著較廣泛的應(yīng)用前景。

2 高級(jí)氧化技術(shù)在印染廢水中的應(yīng)用

2.1 Fenton試劑氧化法在印染廢水中的應(yīng)用

Fenton試劑氧化法是法國(guó)人Fenton于1984年用于促進(jìn)氧化蘋(píng)果酸發(fā)現(xiàn)的，該技術(shù)的作用原理是H2O2與Fe2+經(jīng)過(guò)一些反應(yīng)生成強(qiáng)氧化作用的羥基自由基，將難降解有機(jī)化合物如醇、羧酸、脂類等氧化為無(wú)機(jī)化合物，其反應(yīng)式如下所示：

劉奕堯[1]分別采用UV/O3、Fenton法處理印染廢水，通過(guò)正交試驗(yàn)和單因素分析確定Fenton試驗(yàn)的最佳投加量，在最佳投加條件下，采用Fenton法深度處理印染廢水，可使得出水COD可降至65mg/L以下、色度可降至3NTU以下，出水指標(biāo)完全符合印染廢水回用用水的要求。Fenton試劑氧化法處理印染廢水，具有反應(yīng)速率快、COD和色度去除效果好等特點(diǎn)，但該氧化法受pH限制（pH﹤3），且需回收Fenton試劑，易造成二次污染。

2.2 臭氧氧化法在印染廢水中的應(yīng)用

臭氧是氧的同素異形體、具有強(qiáng)氧化性（氧化電位達(dá)到2.07V），與廢水有機(jī)物反應(yīng)，即可有靠臭氧的強(qiáng)氧化性直接氧化，也可以先分解生成羥基自由基、靠羥基自由基的氧化性氧化有機(jī)物，這與廢水的pH有直接關(guān)系，當(dāng)廢水pH顯酸性時(shí)、臭氧的直接反應(yīng)占主導(dǎo)，當(dāng)廢水pH顯堿性時(shí)、臭氧先分解成羥基自由基后發(fā)生的間接反應(yīng)占主導(dǎo)，當(dāng)廢水呈pH呈中性時(shí)、這兩種反應(yīng)均有可能。在試驗(yàn)研究及工程應(yīng)用中，根據(jù)水質(zhì)、水量等情況可選用單一臭氧氧化法處理印染廢水，也可選用如UV/O3、TiO2/O3/UV等臭氧聯(lián)用技術(shù)處理印染廢水，有學(xué)者[1]采用UV/O3處理印染廢水，在最佳反應(yīng)條件下，COD去除率達(dá)到64%以上、出水達(dá)到79mg/L，色度去除率達(dá)到99%以上、出水達(dá)到1NTU，污染物去除效果明顯。臭氧氧化法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、占地小、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但因臭氧的不穩(wěn)定性，臭氧利用率較低。

2.3 濕式氧化法在印染廢水中的應(yīng)用

濕式氧化法是高溫高壓條件，利用氧氣和空氣，將廢水中難降解的有機(jī)污染物質(zhì)氧化成易降解的小分子物質(zhì)。根據(jù)在實(shí)施過(guò)程中是否投加催化劑，可將濕式氧化法分為濕式氧化法和濕式催化氧化法，其中濕式氧化法已成功應(yīng)用于丙烯腈廢水、印染廢水、焦化廢水等廢水處理中；濕式催化氧化法中常用催化劑多為過(guò)度金屬氧化物如Cu、Fe、Ni、V等。有學(xué)者[2]選用10種染料模擬印染廢水，并以沸石為載體、以Cu、La、Mo為金屬載體，在最佳配比及反應(yīng)條件下，采用催化濕式氧化法對(duì)模擬印染廢水中混紡紫D-BL的去除率達(dá)到95%以上。濕式氧化具有二次污染小、反應(yīng)溫和、處理效果好等特點(diǎn)。

2.4 光催化氧化法在印染廢水中的應(yīng)用

光催化氧化法的機(jī)理是基于半導(dǎo)體光催化劑及光的照射作用下，相互反應(yīng)，生成強(qiáng)氧化性的超氧負(fù)離子及羥基自由基，將難降解污染物質(zhì)氧化、生成CO2和H2O等小分子物質(zhì)。常用催化劑有TiO2、ZnO、ZnS、CdS等N性半導(dǎo)體，其中催化劑TiO2具有成本低、催化活性高、耐光腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，是較為理想的光催化劑，有文獻(xiàn)記載，采用納米TiO2光催化氧化法處理印染廢水，其目標(biāo)污染物COD和色度的去除效果較好，出水指標(biāo)可達(dá)到印染廢水回用水標(biāo)準(zhǔn)，采用汞燈作為光源、且使用便宜的TiO2作為催化劑，可降低廢水處理成本。光催化氧化法具有簡(jiǎn)單高效、無(wú)污染、能耗低等特點(diǎn)，但該工藝無(wú)法處理產(chǎn)量大的印染廢水、沒(méi)有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用，且催化劑的選擇、研發(fā)也至關(guān)重要。

3 小結(jié)

高級(jí)氧化技術(shù)作為新興的、先進(jìn)的水處理技術(shù)，具有反應(yīng)速率快、處理效果好、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，已逐漸被應(yīng)用于印染廢水的處理中，就目前實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，單一的高級(jí)氧化技術(shù)雖然可以去除廢水中的目標(biāo)污染物，但處理成本較高，可采用高級(jí)氧化技術(shù)+生物處理技術(shù)，在達(dá)到去除水質(zhì)的前提下，降低成本、向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉奕堯.UV/O3和Fenton法深度處理印染廢水的試驗(yàn)研究[D].鄭州大學(xué)，2012.

[2]盧堂俊.催化濕式氧化法（CWPO）處理染料廢水的實(shí)驗(yàn)研究[D].陜西師范大學(xué)，2010.

作者簡(jiǎn)介：顧杰（1990-），男，江蘇揚(yáng)州人，本科，助理工程師，從事水污染控制方面的研究。