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染料废水处理技术研究

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：楼雪松1 朱美丽2

[导读] 摘要：染料废水污染对人类和环境的危害很大，印染厂环保维护压力大、成本高，废水处理难以达到排放执行标准。

        1诸暨富润服饰有限公司浙江诸暨 311800；
        2浙江天川环保科技有限公司绍兴分公司浙江绍兴 312000
        摘要：染料废水污染对人类和环境的危害很大，印染厂环保维护压力大、成本高，废水处理难以达到排放执行标准。现有处理技术仍存在较多短板，亟待发展经济、高效的染料废水处理技术。金属及金属化合物／非金属化合物复合催化剂用于染料废水的催化氧化降解，此技术适用范围广、效率高、反应彻底，具有很大的潜在发展空间。
        关键词：染料废水；处理技术；应用
        1物理处理法
        1.1吸附法
        吸附法在染料废水处理中较为常见，主要是利用吸附材料巨大的比表面积吸附污染物，从而达到水质净化的目的。常用的吸附剂主要有沸石、分子筛、活性炭、硅胶、腐殖酸类吸附剂等，吸附法的优点是可以快速且高效率去除水中的染料分子，但是仅仅是对水中染料分子进行了简单的转移，并不能降解染料分子使之真正的去除。许倩倩[利用铁有机骨架材料吸附偶氮型阴离子染料，实验结果表明，在酸性条件下，铁有机骨架材料对染料脱色的效率更好，同时，染料初始浓度增大时，对阴离子染料的吸附效果也增加。新型吸附材料还在不断的研究，若能很好的解决材料再生的问题，吸附法的应用前景会更加的广阔。
        １．２　膜分离技术和磁分离技术
        相较于吸附技术，膜分离技术和磁分离技术对染料废水处理的研究较少。纳滤膜是一种重要的分离膜材料，介于超滤和反渗透之间，近几十年来发展极其迅速，具有分离效率高、工作压力低及无相转变等优势，适合染料废水的处理。赵秀彩等将亲水性添加剂聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ－Ｋ３０）引入聚苯并咪唑（ＰＢＩ）铸膜液中，ＰＢＩ膜的结构由ＰＶＰ含量来调节，改变渗透通量。结果表明，增加ＰＶＰ含量会使通量提升，染料截留稳定。当引入质量分数为１５％的ＰＶＰ时，ＰＢＩ可截留９９．１８％的亚甲基蓝模拟废水，分离性能优异。日趋复杂的染料废水成分对纳滤膜的污染和损害逐渐增强，提高纳滤膜的分离效果和使用率显得尤为迫切。薛文凤等通过化学共沉淀法合成了铁氧体／碳纳米管磁性复合材料，用于亚甲基蓝模拟废水吸附性能研究。研究表明，纳米级铁氧体／碳纳米管磁性复合材料在最佳条件下（１０ｍｇ／Ｌ亚甲基蓝溶液、２５ｍｇ吸附剂、ｐＨ值为７）对亚甲基蓝的吸附取出效率可达到９６．１２％。
        高水平的膜分离技术，分离效果更好，但相应的成本也更高，且浓缩后的处理液易出现盐增加问题。
        1.3气浮法
        气浮法是利用设备产生高度分散的微小气泡，水中的污染物将微小气泡作为载体，污染物负载在气泡上随着浮力上升到液体表面，再由刮渣设备将水面的泡沫刮除，从而达到去除污染物净化水质的目的。Horng和Huang[3]利用气浮法从染料废水中分离出来直接蓝染料。卑蕾蕾[4]利用自制的电解装置，采用电凝聚-气浮法处理活性蓝RBu17和活性绿GR19染料废水，通过实验，当电解质浓度2g/L、pH＜7、染料废水的浓度<300mg/L时，活性蓝RBu17和活性绿GR19染料废水的脱色率均达到90%，该方法对染料的脱色有着较为明显的效果，但电解气浮法的电耗高，操作运行管理复杂，且电极易结垢，很难用于大型生产。

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        ２化学处理
        2.1电化学技术
        电化学技术以氧化还原反应为基础，由于具有操作方便、反应速度快、处理时间短､脱色率高等优势,被研究用于难生物降解和高毒性的染料废水的处理｡在原有二元内电解体系基础上,潘霏等加入Al金属元素,制得Fe/Al/C､Fe/Al/Cu三元内电解体系,使电子受体明显增加,从而污染物向电极大表面的传质速率显著加快,其染料废水去除效果优于Fe/C和Fe/Cu二元体系,最优条件下可达到90%以上的COD去除率｡探索以Fe/Fe为反应的阴极和阳极,采用电凝聚法对活性艳蓝模拟染料废水进行脱色研究｡结果表明:最佳试验条件下(pH值为5.5､电压为6V､浓度为0.01mol/L､极板间距为1cm),对活性艳蓝模拟染料废水(0.5g/L)的脱色率最高达到99%｡非均相催化剂不仅能在粒子电极中起绝缘作用,还能加速氧化剂的分解｡赵鑫宇等将非均相催化氧化技术引入电化学技术中,创新复极性电-多相催化氧化方法对活性橙X-GN模拟染料废水的降解进行研究｡研究发现当粒子电极(活性炭)的投加量为150g/L,槽电压为16V,pH显中性,电解质投加量为1.2g/L,曝气量为0.7L/min时,对模拟染料的去除率可达到95.85%,效果较好。
        2.2催化氧化技术
        催化氧化技术是在染料废水中添加合适的催化剂，利用太阳光照或催化臭氧使有机污染物质降解为Ｈ２Ｏ、ＣＯ２等无机小分子，能去除多种难降解的有机污染物。此方法具有方法简便、不造成二次污染、适用范围广等特点，具有很大的发展潜力，已成为近年来染料废水处理研究的重点和热点。
        2.3臭氧氧化法
        臭氧氧化法是高级氧化技术中最常见方法之一，它对于难降解的染料废水，有良好处理效果，一般用于染料废水的深度处理，因此受到广泛的关注。臭氧在溶于水的状态下可以产生氧化能力极强的羟基自由基（•OH），•OH对废水中的难降解有机物有较好的氧化分解能力，随着反应的进行，大分子有机物断链开环降解成小分子有机物，再进一步分解成水和无机盐等小分子物质。该方法不仅可以破坏染料废水中的发色集团和助色集团，降低了染料废水的色度，同时可提高了染料废水的可生化性。孙珊珊采用臭氧-生物法联用工艺深度处理苯胺黑染料废水，在最优催化剂条件下，对臭氧处理后的染料废水进行活性污泥法深度处理，当污泥浓度为3000mg/L时最佳曝气时间为6h，出水C苯胺<0.8mg/L、CCOD<72mg/L，水质可达到染料废水排放一级标准。
        3厌氧处理法
        厌氧生物处理法一般用于染料废水的前端处理，常用的厌氧生物处理法主要有UASB和水解酸化。UASB厌氧处理设备在染料废水处理中有着广泛的应用，处理高浓度有机染料废水时，良好的颗粒污泥床的形成，有机负荷去除率高，不需要搅拌设备，可以适应负荷冲击、温度和pH的变化，水温在30℃时，负荷可达到10～20kgCOD/(m3•d)。水解酸化法处理染料废水时，可使复杂的染料有机物在厌氧微生物的代谢下，经厌氧发酵和氧化成小分子的有机物。该过程对废水的COD去除效率并不高，但可以使大分子有机物质大量的转化为小分子物质，从而可以提高废水的可生化性。同时，由于染料分子中含有大量的有机氮，水解酸化可将有机氮转化为氨氮，大大降低了后续工艺除氮难度，一般后接A/O、A2/O处理工艺，不单独使用该方法。顾梦琪[13]研究水解酸化+A/O组合工艺对活性艳红印染废水脱氮性能的影响，结果表明，该组合工艺对COD、氨氮和色度的去除率分别达到92.2%、83.5%和71%，该组合工艺对染料废水的脱氮效果十分明显。
        结束语
        在全球水资源日益匮乏的情形下，废水的有效处理成了急待攻克的重点难题。现在整个社会对于环保的意识越来越强，对居住环境的要求也越来越高，同时政府部门对于污水排放的管控也越来越严。传统废水处理的方法已不能满足污水排放的现有标准，将废水处理工艺不断升级更新是纺织印染行业可持续发展的关键。
        参考文献
        [1]龚渝涵.光催化降解技术在污水处理中的应用[J].当代化工研究,2019(01):18-19.
        [2]姚小文,王白杨,陈海红.高浓度染料废水处理工程设计与运行[J].中国给水排水,2019,35(02):83-87.
        [3]王春梅,尹宇,郭正祥,杨瑞燕.活性炭在染料废水处理中的应用[J].印染,2019,45(02):42-45+55.