染料廢水處理技術(shù)及實施要點分析

趙 韜

（遂寧市環(huán)境監(jiān)測站，四川 遂寧 629000）

水污染是當(dāng)前生態(tài)建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展關(guān)注的焦點，而生產(chǎn)廢水是水體污染最突出的因素。近年來，染料與印染等行業(yè)發(fā)展速度較快，生產(chǎn)期間的廢水污染對水體造成嚴(yán)重傷害。人們必須積極探索適當(dāng)?shù)娜玖蠌U水處理技術(shù)，對這類水污染進行有效處理。其染色較深，BOD（生化需氧量）、COD（化學(xué)需氧量）值相對較高，如果不能適當(dāng)處理，將其直接排放到水環(huán)境中會對生態(tài)環(huán)境造成毀滅性傷害。人們要不斷研究染料廢水處理技術(shù)，不斷完善其實施要點，促進生態(tài)環(huán)境建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 染料廢水及其對生態(tài)環(huán)境、水資源的污染分析

近些年，工業(yè)發(fā)展步伐加快，我國污水排放量也不斷上升，染料廢水占整體工業(yè)廢水排放量的35.47%。同時，根據(jù)相關(guān)染料廢水調(diào)查研究資料，人們發(fā)現(xiàn)，染料廢水正以每年2%的速度遞增[1]。染料廢水排放中，1 t染料廢水會對20 t正常水體產(chǎn)生污染。染料在很多行業(yè)都有應(yīng)用，尤其是印染紡織行業(yè)。染料廢水的排放對城市生態(tài)、水資源等造成的污染非常嚴(yán)重，甚至對人體健康產(chǎn)生威脅。染料廢水主要來源于使用染料的企業(yè)以及生產(chǎn)染料的中間企業(yè)，因為印染期間需要染料、助劑等，這些都是威脅生態(tài)環(huán)境的危險因素。隨著印染工業(yè)的不斷發(fā)展，廢水污染范圍不斷擴展。根據(jù)世界對染料年產(chǎn)量的統(tǒng)計，當(dāng)前的年產(chǎn)量為80萬～90萬t。我國的紡織品生產(chǎn)量逐漸遞增，同時我國也是世界上紡織品生產(chǎn)大國，出口額位居首位，在常年生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量廢水污染。

染料廢水具有色度高、堿性大、組成成分復(fù)雜以及水量大等特點，也是非常難處理的工業(yè)廢水類型。染料廢水中染料是主要污染物，染料中包含各種類型的顯色基團和極性基團，組分十分復(fù)雜，大部分都是以雜環(huán)或者芳烴等為母體生存，都是非常難降解的污染物。這一直是生態(tài)環(huán)境建設(shè)關(guān)注的重點，人們不斷探索更科學(xué)的污染物降解方法。同時，染料中的有機染料化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，具有致癌、致畸、致突變等作用。作為典型的有毒、難降解有機污染物，廢水染料還會吸收光線，影響水體的透明度，對水生生物、微生物等生長造成影響，降低水體的自凈能力，產(chǎn)生視覺污染等。如果將其排入土壤將會嚴(yán)重威脅土壤的有機結(jié)構(gòu)，所以人們必須選擇適當(dāng)?shù)姆绞竭M行處理。

2 物理化學(xué)法染料廢水處理技術(shù)

在染料廢水處理中，物理化學(xué)法主要包含吸附法、膜分離技術(shù)、萃取技術(shù)。

2.1 吸附法

在染料廢水處理中，物理化學(xué)法中應(yīng)用最廣泛的便是吸附法。吸附法的原理是利用物理化學(xué)方式對染料廢水的表面進行吸附，以吸附劑為載體，這樣就可以將污染物表面的濃集分子態(tài)進行處理，同時以活性炭對其吸附，從而達(dá)到處理染料廢水的目的[2]。近些年，吸附法使用最多的吸附載體是活性炭纖維，它可以對染料廢水表面進行吸附，同時在污染處理方面取得非常顯著的成果，因為CIO2氧化積極結(jié)合活性炭吸附功能，將染料廢水中的污染物吸附。單獨使用CIO2氧化與結(jié)合活性炭吸附相比，兩者結(jié)合對染料廢水中COD去除污染物、脫色等效率提升明顯。粉煤灰價格相對低廉，同時來源廣泛，所以它在染料廢水處理方面具有很大的開發(fā)價值。吸附法處理染料廢水，具備投資周期短、處理效率高等優(yōu)勢，非常適合生產(chǎn)規(guī)模較小的染料企業(yè)。其間，人們要重視對染料吸附之后的處理，可以采取再生或者吸附后續(xù)處理等，防止處理不當(dāng)而產(chǎn)生二次污染。

2.2 膜分離技術(shù)

在染料廢水污染處理中，膜分離技術(shù)具備能量消耗低、不污染環(huán)境、工藝簡單等優(yōu)勢。對于膜分離技術(shù)，馮冰凌等人利用殼聚糖超濾膜的方式對染料廢水進行處理，發(fā)現(xiàn)染料廢水中的COD去除率能夠達(dá)到80%，同時脫色率高于95%[3]。郭明遠(yuǎn)等人研制了醋酸纖維素（CA）納濾膜，發(fā)現(xiàn)這種膜分離技術(shù)應(yīng)用到活性染料中，可以對染料廢水進行有效處理，同時將染料回收[4]。對于活性炭進行填充的改性殼聚糖超濾膜，比較適合酸性染料分離脫色，能夠達(dá)到98.8%的脫色率，處理效果非常理想。此外，氧化鋁微濾膜能夠很好地處理染料廢水中的不溶性廢料，但是投資費用較高，同時需要頻繁更換。所以，它比較適合生產(chǎn)規(guī)模較大、資金雄厚的工業(yè)企業(yè)。

2.3 萃取技術(shù)

萃取技術(shù)是指利用不溶或者非常難溶的溶劑進行染料分子萃取。電泳萃取技術(shù)是一種非常理想的處理技術(shù)，近些年發(fā)展非常迅速。它以液膜技術(shù)為基礎(chǔ)，對染料廢水進行有效萃取，處理其中的染料物質(zhì)，具有很大的發(fā)展空間與開發(fā)價值，經(jīng)濟效益與環(huán)境效益都較為突出。目前，這一技術(shù)還在不斷探索中，所以應(yīng)用不是非常廣泛。

3 生化法染料廢水處理技術(shù)

生化法具備運行成本低的優(yōu)勢，也是染料廢水處理中非常常見的一種技術(shù)，尤其是近些年人們深入研究厭氧、好氧、純氧曝氣等生化處理方式，使得該技術(shù)逐漸滲透到工業(yè)生產(chǎn)中。對于生化法，王冠平等人提出利用好氧處理方式，將原曝氣池改造為生物鐵屑反應(yīng)池，對染料廢水中的COD進行去除，去除率從原來的30%提升至90%，染料廢水中的色度去除率從最初的15%提升至95%[5]。由此可以看出，選育與培育優(yōu)良的脫色菌株是非常重要的生化法處理方向。生化法處理染料廢水主要依靠微生物，其對營養(yǎng)物質(zhì)、酸堿值以及溫度等要求嚴(yán)格。在實際應(yīng)用中，當(dāng)染料種類較多或者水質(zhì)波動較大時，會出現(xiàn)處理效果不佳的現(xiàn)象，因此這種方法還要不斷完善。

4 化學(xué)法染料廢水處理技術(shù)

化學(xué)法染料廢水處理技術(shù)主要包括Fenton法、電化學(xué)氧化法、光催化氧化法等。

4.1 Fenton法

Fenton法主要是指在廢水染料混凝前對其進行預(yù)處理，廢水染料脫色處理率能夠達(dá)到95%，相比直接混凝法脫色率高出55%。隨著相關(guān)研究的不斷深入，人們積極將紫外光與草鹽酸等引入Fenton工藝中，增強Fenton法對染料廢水處理的氧化能力。同時，人們發(fā)現(xiàn)，使用少量的紫外光進行可見光照射，能夠很好地降解染料廢水中的污染物，比Fenton法原有處理能力明顯增強，達(dá)到提高降解率、縮短降解時間的目的。

應(yīng)用Fenton處理試劑，選擇強氧化處理的方式對染料廢水中的有機污染物進行處理，該處理方法比較簡單，但是整體的處理成本較高。對于廢水染料中毒性較大的污染物，人們需要將這種方法與活性炭法、生物法以及混凝沉降法等相結(jié)合，才能很好地將廢水染料難氧化或者難降解的有機廢水科學(xué)處理，同時能夠降低廢水處理成本，拓展廢水處理范圍。

4.2 電化學(xué)氧化法

隨著染料廢水處理研究的不斷深入，人們開始應(yīng)用電化學(xué)氧化法。該技術(shù)以傳統(tǒng)的電化學(xué)處理方法為基礎(chǔ)，在其中融入氧化、光催化氧化、催化氧化等手段，很好地突破傳統(tǒng)電化學(xué)處理局限，提升微電解應(yīng)用技術(shù)水平。王慧等人運用電化學(xué)氧化法對染料廢水進行處理，利用電化學(xué)電解，結(jié)合余氯作用對染料廢水中的色度以及COD進行去除，在電解60 min之后，色度與COD去除率能夠達(dá)到89%、99.9%[6]。將活性炭與氫氧化鐵等相結(jié)合組成復(fù)合催化劑，在控制電壓10 V、電流0.1 A、電解時間為1.5 h的條件下，廢水染料中的COD去除率能夠達(dá)到88.75%～92.35%，同時脫色率能夠達(dá)到99%～100%。章婷曦等人研究發(fā)現(xiàn)，利用內(nèi)電解-催化氧化法對染料廢水進行處理，不管是色度還是COD都能夠達(dá)到96%[7]。祁夢蘭等人運用微電解、催化氧化、吸附相結(jié)合的方式，對染料廢水進行處理，發(fā)現(xiàn)色度與COD的去除率分別在99.9%、95%[8]。

電催化氧化法的實用性非常高，是非常有效的催化性能電極處理方式。其中的電極材料能夠很好地提高該技術(shù)的催化性能，同時提高染料廢水處理中的電流效率，幫助弱化其中的電極，降低能源消耗。這也是電化學(xué)氧化法的重要研究方向，人們要不斷提高其處理效果，結(jié)合節(jié)能原理，達(dá)到處理污染、節(jié)省能源的目的。

4.3 光催化氧化法

光催化氧化法的應(yīng)用的突出優(yōu)勢是節(jié)能高效，能夠?qū)⑽廴疚飶氐捉到猓容^常用的試劑有二氧化鈦、草酸鐵、過氧化氫等。利用載鉑二氧化鈦半導(dǎo)體作為光催化氧化劑的主要催化劑，結(jié)合3B艷紅光催化降解研究，人們發(fā)現(xiàn)，對于3B艷紅的載鉑二氧化鈦降解處理，過氧化鈦具有明顯的助催化效果，染料廢水中的脫色率與COD去除率都能夠達(dá)到97.86%、93.27%。同時，光催化氧化法中的Fe3+、絡(luò)合物能夠與近紫外線可見光區(qū)相結(jié)合，形成超強的配體，對酸鐵或者過氧化氫復(fù)合體等反應(yīng)，對染料廢水中的活性艷紅X-3B進行水溶脫色，同時降低染料廢水中的COD。這種處理方法既能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約能源的目的，還能夠維持生態(tài)平衡，為染料廢水可持續(xù)處理與發(fā)展奠定基礎(chǔ)。當(dāng)然，這種方法還處于不斷完善與優(yōu)化中，需要進一步升級，不斷提高染料廢水的處理率。

5 其他處理方法

除了上述染料廢水處理方法之外，還有很多其他處理方法。例如，處理難降解的染料廢水時，人們可以采用低溫等離子體化學(xué)法或者超臨界水氧化技術(shù)等，這些都是當(dāng)前不斷深入研究的新技術(shù)。此外，臭氧-生化法、射線輻射法、濕式空氣氧化法等都是染料廢水處理的有效方法。

6 結(jié)語

染料廢水處理方法較多，但是各種方法都存在優(yōu)勢和不足。人們需要不斷研究和完善處理方法，從而提高染料廢水處理效率，推動社會經(jīng)濟實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 陳 躍.染料廢水處理技術(shù)及研究趨勢[J].湖北理工學(xué)院學(xué)報，2017，27（1）：8-14.

2 陳嬋維，付忠田，于洪蕾，等.染料廢水處理技術(shù)進展[J].環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟，2017，30（4）：37-40.

3 馮冰凌.殼聚糖醋酸溶液粘度的穩(wěn)定性及其對殼聚糖超濾膜分離效果的影響[J].廣東化工，1999，（4）：27-29.

4 郭明遠(yuǎn)，樊芷蕓，楊牛珍，等.醋酸纖維素超濾膜低溫氧等離子體表面改性[J].膜科學(xué)與技術(shù)，1997，（6）：10-15.

5 王冠平，許建華，肖羽堂.生物接觸氧化池兩種不同曝氣方式的充氧性能的比較研究[J].凈水技術(shù)，1999，（4）：11-14.

6 王 慧，王建龍，占新民，等.電化學(xué)法處理含鹽染料廢水[J].中國環(huán)境科學(xué)，1999，19（5）：441-444.

7 章婷曦，周 建.內(nèi)電解-催化氧化法治理染料廢水[J].南京理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1999，23（6）：546-549.

8 祁夢蘭，韓兆瑞，李趕響，等.電解-催化氧化-吸附法處理活性染料生產(chǎn)廢水[J].河北科技大學(xué)學(xué)報，2000，21（3）：62-65.