染料廢水處理技術(shù)介紹

隨著染料生產(chǎn)和印染工業(yè)的發(fā)展，染料工業(yè)廢水的排放也急劇增加。據(jù)調(diào)查，中國(guó)每年約有1.6億立方米的染料廢水排放到水環(huán)境中。此外，染料廢水具有色度高，有機(jī)污染物含量高，成分復(fù)雜，水質(zhì)變化大，生物毒性高等特點(diǎn)，難于生化降解，正朝著抗光解，抗污的方向發(fā)展。 -氧化。難度進(jìn)一步增加。印染廢水中含有大量有機(jī)污染物。排入水體將消耗溶解氧，破壞水的生態(tài)平衡，并危及魚(yú)類(lèi)和其他水生生物的生存。下沉到水底的有機(jī)物會(huì)由于厭氧分解而產(chǎn)生有害氣體，例如硫化氫，并使環(huán)境惡化。由于以上幾點(diǎn)，已成為國(guó)內(nèi)外難處理的工業(yè)廢水之一。中國(guó)已將染料廢水的處理列為環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)。

染料廢水是指從棉，羊毛，化纖等紡織品的預(yù)處理，染色，印花和后整理中排出的各種廢水的總稱。它還具有廢水，廢水量大，色度高，組成復(fù)雜，并且水質(zhì)變化范圍大。很棒的功能。為了解決有機(jī)染料對(duì)環(huán)境的污染，人們采用了不同的方法和技術(shù)來(lái)嘗試各種處理廢水的方法。主要目的是：①分離和去除富色物質(zhì)。 ②銷(xiāo)毀發(fā)色物質(zhì)，以達(dá)到脫色和降解有機(jī)物的目的。

1、染料行業(yè)常用廢水處理技術(shù)

目前，有多種物理和化學(xué)方法以及生物學(xué)方法可用于染料廢水的脫色和降解。國(guó)內(nèi)外工業(yè)染料廢水處理中常用的方法有：生物處理，化學(xué)絮凝，化學(xué)氧化，吸附和電化學(xué)等方法。諸如膜分離技術(shù)和輻照技術(shù)之類(lèi)的其他技術(shù)也正在得到推廣和應(yīng)用。在特定的城市下水道和污水處理中，廢水首先在工廠中進(jìn)行預(yù)處理，并在達(dá)到城市下水道排放標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行集中處理。排放前對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理可以提高廢水的質(zhì)量，減輕城市污水處理廠的處理負(fù)荷，并根據(jù)廢水的質(zhì)量，采用不同的預(yù)處理方法。在印染廢水的最終處理中，有機(jī)物的去除通?；谏锓椒?。對(duì)于難以生物降解的印染廢水，更適宜采用厭氧（水解）和好氧相結(jié)合的處理方法。對(duì)于易于生物降解的印染廢水，可以使用一個(gè)時(shí)期的生物處理。色度的去除通?；谖锢砗突瘜W(xué)方法。對(duì)于大型和高級(jí)工廠，可以使用電解，化學(xué)絮凝和臭氧氧化。對(duì)于小型工廠，可以使用礦渣過(guò)濾。以下是國(guó)內(nèi)外具體印染廢水處理工藝的總結(jié)。

1. 1生物處理方法

生物處理方法主要通過(guò)生物細(xì)胞的絮凝，吸附和生物降解來(lái)分離和降解廢水中的發(fā)色物質(zhì)。生物的絮凝和吸附屬于物理過(guò)程，不會(huì)導(dǎo)致染料分子結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)變化。生物降解利用微生物酶氧化或還原染料分子，破壞其發(fā)色基團(tuán)和不飽和鍵，并且通過(guò)一系列的氧化，還原，水解和復(fù)合過(guò)程，染料最終被降解為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì)，或轉(zhuǎn)化為多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或原生質(zhì)。廢水中的大多數(shù)有機(jī)物都是可生物降解的。諾卡氏菌和微球菌環(huán)菌甚至可以分解苯環(huán)結(jié)構(gòu)。在輔酶HSCOA的作用下，苯環(huán)分解為有機(jī)酸，最后氧化為CO2。和水。因此，自上世紀(jì)以來(lái)，由于其低的操作成本和經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用，生物處理已被廣泛用于染料廢水處理中。全世界80％以上的染料廢水仍以生物處理為主，其中好氧生物處理占絕大多數(shù)。

生物處理可分為有氧生物處理和厭氧生物處理。盡管好氧處理的BOD去除率高，但去除率可達(dá)到80％，運(yùn)行成本低。然而，復(fù)雜的大分子物質(zhì)的降解效果很差，僅為約50％。因此，染料廢水色度和難處理有機(jī)物的去除率往往不理想，尤其是PVA等化學(xué)漿料，表面活性劑和灰布?jí)A還原技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。染料廢水的CODcr可達(dá)到3000 mg·L-1，生物降解能力明顯降低，BOD / CODcr一般低于0.2，僅需氧生物處理，出水難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。與好氧處理方法相比，厭氧生物處理方法在一定條件下對(duì)復(fù)雜的高分子物質(zhì)具有明顯的降解作用，是一種很有前途的工業(yè)廢水處理方法。但是，工業(yè)廢水的厭氧處理常常伴有腐臭味，僅厭氧處理染料廢水的效果并不理想，仍然很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，在當(dāng)前用于染料工業(yè)廢水的生物處理裝置之后，通常將物理和化學(xué)處理（凝結(jié)沉淀或氣?。┭b置串聯(lián)連接以進(jìn)行進(jìn)一步處理。后續(xù)處理。基于上述生物處理方法的局限性以及染料在抗光解和抗生物氧化方面的最新發(fā)展，探索生物處理工藝的最佳組合，并篩選出具有強(qiáng)降解性和高效率的降解細(xì)菌絮凝活性已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，并取得了令人滿意的結(jié)果。結(jié)果。

1.2絮凝方法

絮凝方法是通過(guò)物理或化學(xué)作用將某些物質(zhì)添加到廢水中，使最初溶解在廢水中或處于細(xì)懸浮狀態(tài)的污染物不易沉降（或漂浮）并過(guò)濾成較大的顆粒，因此采用水分離法，以分離和去除廢水中富集的發(fā)色物質(zhì)。絮凝方法主要包括凝結(jié)沉淀法和凝結(jié)氣浮法。所用的凝結(jié)劑可分為兩類(lèi)：無(wú)機(jī)和有機(jī)。無(wú)機(jī)凝結(jié)劑主要是鋁鹽和鐵鹽。常用的凝結(jié)劑包括石灰（Ca（OH）2），硫酸鋁（Al2（SO4）3·14H2O），氯化鐵（FeCl3）和硫酸亞鐵（FeSO4），硫酸鐵（Fe2（SO4）3）等以及無(wú)機(jī)高分子聚合物，例如聚氯化鋁，聚硫酸鐵（PFS），聚硫酸鐵等。無(wú)機(jī)聚合物凝結(jié)劑具有腐蝕性低，pH范圍寬，凝結(jié)和沉降性能好，脫水性能好等優(yōu)點(diǎn)。廢水處理效果好。有機(jī)凝結(jié)劑是指可以絮凝的天然或人工合成的有機(jī)聚合物。根據(jù)可解離基團(tuán)的特性，它們可分為陰離子型（-COOH，-SO3H，-OS3H等）和陽(yáng)離子型（-NH3OH，-NH2OH，-CONH3OH等），兩性的（包含兩個(gè)基團(tuán)）。同時(shí)）和非離子（不可電離的非電解質(zhì)）。染料廢水中常用的有機(jī)高分子絮凝劑有：CG-A，DC-491、611陽(yáng)離子高分子絮凝劑，mPAM（亞甲基聚丙烯酰胺）等。與無(wú)機(jī)絮凝劑相比，具有脫色效果好，用量少，pH值范圍寬，污泥量少的優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，在國(guó)外使用的有機(jī)聚合物凝結(jié)劑的數(shù)量一直在增加，并且有取代無(wú)機(jī)凝結(jié)劑的趨勢(shì)，但是有機(jī)絮凝劑的高價(jià)格影響了其廣泛的應(yīng)用。絮凝經(jīng)常單獨(dú)或與生化處理結(jié)合用作預(yù)處理。

絮凝法對(duì)疏水性染料的脫色效率高，色度去除率可達(dá)到92％以上，但對(duì)親水性染料的脫色效果低，CODcr去除率低。因此，絮凝經(jīng)常與其他處理方法（如生化處理，過(guò)濾等）結(jié)合使用。處理后，CODcr的去除率為70％至80％，BOD5的去除率為90％至96％，色度的去除率可達(dá)到70％以上。絮凝被認(rèn)為是最有效和最經(jīng)濟(jì)的脫色技術(shù)之一，它比生物處理方法更經(jīng)濟(jì)。它具有工程投資少，占地面積小，處理能力大，疏水性染料脫色效率高的優(yōu)點(diǎn)。但是，絮凝法的缺點(diǎn)是親水性染料的脫色差，CODcr去除率低，處理時(shí)間長(zhǎng)，污泥量大，脫水處理困難，這是影響該方法在工程實(shí)踐中廣泛應(yīng)用的主要原因。因此，新型多功能高效絮凝劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工藝的優(yōu)化是目前對(duì)該方法的研究重點(diǎn)。

1. 3化學(xué)氧化法

化學(xué)氧化方法是通過(guò)氧化破壞染料的共軛體系或發(fā)色團(tuán)。它是印染脫色的一種方法，也是染料廢水脫色和降解的主要方法之一。除了常規(guī)的氯氧化方法外，國(guó)內(nèi)外的研究主要集中在臭氧氧化，過(guò)氧化氫氧化，電解氧化和光氧化。但是，由于氯氧化法會(huì)脫色，因此容易產(chǎn)生小分子，更危險(xiǎn)，會(huì)引起動(dòng)物腫瘤，損害神經(jīng)系統(tǒng)和其他有機(jī)鹵代物質(zhì)，目前很少使用。同時(shí)過(guò)氧化氫法和光催化法雖然具有高效，無(wú)二次污染的優(yōu)點(diǎn)，但由于加工成本和能耗的限制，仍與工業(yè)應(yīng)用相距甚遠(yuǎn)。臭氧是一種很好的脫色氧化劑。對(duì)于含有水溶性染料（例如活性染料，直接染料，陽(yáng)離子染料和酸性染料）的廢水，它的脫色率很高。對(duì)分散染料也有很好的脫色作用。但是對(duì)于懸浮狀態(tài)下廢水中的其他減少量是有效的。 ，硫化和涂層，脫色效果差。臭氧氧化也可以與其他處理技術(shù)結(jié)合使用。如果使用FeSO4，F(xiàn)e2（SO4）3和FeCl3，冷凝后用臭氧處理可以改善脫色；臭氧加上紫外線或電離輻射的同時(shí)也可以提高氧化效率。臭氧氧化對(duì)染料的適應(yīng)性廣，脫色效率高。同時(shí)，廢水中O3和過(guò)量O3的還原產(chǎn)物可以迅速分解為溶液和空氣中的O2，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。因此，O3脫色技術(shù)具有一定的工業(yè)應(yīng)用前景。當(dāng)前臭氧氧化的主要缺點(diǎn)是相對(duì)較高的運(yùn)行成本。因此，目前國(guó)內(nèi)外用于工業(yè)廢水處理的化學(xué)氧化方法主要是臭氧氧化方法。

1.4吸附方式

吸附脫色的主要優(yōu)點(diǎn)之一是可以通過(guò)吸附將染料從水中除去，并且在吸附過(guò)程中保留了染料的結(jié)構(gòu)。目前，國(guó)內(nèi)外用于染料工業(yè)廢水處理的主要吸附劑為：活性炭，硅聚合物，大孔樹(shù)脂等比表面積大的材料，吸附劑對(duì)染料和色度的去除效果較好，但由于其相對(duì)較高成本尚未得到廣泛推廣和應(yīng)用；低成本材料（例如高嶺土和工業(yè)爐渣）也可以使染料廢水作為吸附劑脫色，但它們?nèi)蕴幱趯?shí)驗(yàn)探索階段。目前，用于染料廢水工業(yè)處理的吸附方法主要是活性炭吸附方法?；钚蕴恳驯粡V泛用作優(yōu)異的吸附劑，并且仍然是有色廢水的最佳吸附劑。活性炭吸附法對(duì)去除水溶性有機(jī)物非常有效。對(duì)陽(yáng)離子染料，直接染料，酸性染料，活性染料和其他水溶性染料具有良好的吸附性能。脫色率在97％以上，CODcr的去除率在63％?95％之間。然而，活性炭吸附對(duì)高濃度疏水染料廢水的處理顯示出明顯的局限性，并且由于活性炭使用昂貴，因此單位廢水處理成本很高。因此，活性炭吸附法通常與其他方法結(jié)合使用，主要用于廢水的預(yù)處理或深度處理。因此，目前應(yīng)用范圍廣，吸附效率高，易再生，性能穩(wěn)定，加工成本低的吸附劑的研究與開(kāi)發(fā)是該技術(shù)方法未來(lái)發(fā)展的重要方向。

1.5電化學(xué)方法

電化學(xué)方法是其中由電極產(chǎn)生的氧化還原劑破壞染料的分子結(jié)構(gòu)以使染料脫色和降解的方法。電化學(xué)方法主要分為：電解法，電浮法和微電池法。研究表明[17]，電化學(xué)方法是一種有效的染料廢水處理方法，可以有效地處理染料廢水的色度，CODcr，BOD和TSS。電解法以石墨，鈦板等為極板，以NaCl，Na2SO4或水中的原鹽為導(dǎo)電介質(zhì)電解染料廢水。使用電解過(guò)程中產(chǎn)生的新生態(tài)氧，陽(yáng)極產(chǎn)生O2或Cl2，陰極產(chǎn)生H2?；騈aClO的氧化和H2的還原破壞染料的分子結(jié)構(gòu)并脫色；電浮法以Fe和Al為陽(yáng)極，通過(guò)電極反應(yīng)生成Fe2 +和Al3 +水解產(chǎn)物，形成絮凝物。絮凝物因吸附而脫色，并且由于陰極產(chǎn)生的H2絮凝物浮起。微型電池方法使用鑄鐵屑作為過(guò)濾材料，然后將染料廢水浸入或通過(guò)。鐵和廢水之間的電勢(shì)差用于產(chǎn)生電極效應(yīng)，電極反應(yīng)產(chǎn)生新的生態(tài)。 H的高化學(xué)活性會(huì)引起染料廢水中各種成分的氧化還原反應(yīng)，破壞染料的顏色結(jié)構(gòu)。

染料廢水的電化學(xué)處理一般不需要添加化學(xué)藥品，后處理簡(jiǎn)單，占地面積小，管理方便，被稱為清潔處理方法。除陽(yáng)離子染料外，其他染料廢水的電化學(xué)法脫色率均在90％以上。然而，在實(shí)際操作中，單位功率消耗和所用電極材料的大量使用限制了其發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)高性能，高效電化學(xué)反應(yīng)技術(shù)的新型電極材料是該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵，也是電化學(xué)技術(shù)改進(jìn)的重要方向。

2、染料廢水處理新技術(shù)的研究進(jìn)展

由于目前應(yīng)用于實(shí)際染料廢水的染料廢水處理技術(shù)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面都難以滿足染料企業(yè)的需求。因此，許多環(huán)境科學(xué)技術(shù)工作者致力于研發(fā)新型染料廢水處理技術(shù)。近年來(lái)，關(guān)于染料廢水處理的新技術(shù)的研究活躍[18]：超臨界水氧化技術(shù)，高溫深度氧化技術(shù)，低溫等離子體化學(xué)技術(shù)，超聲技術(shù)，萃取技術(shù)，光催化技術(shù)和芬頓氧化技術(shù)。

2. 1超臨界水氧化技術(shù)

超臨界水氧化法（SCWO）是指溫度和壓力高于水的臨界溫度（374℃）和臨界壓力（22.1 Mpa）時(shí)水中有機(jī)物的氧化。隨著超臨界水汽液相界面的消失，飽和水與干燥飽和蒸汽之間的密度差將為零，從而成為均勻系統(tǒng)。在這個(gè)特殊的狀態(tài)點(diǎn)（臨界點(diǎn)），水中有機(jī)物的氧化反應(yīng)速度非常快。在幾秒鐘到幾分鐘內(nèi)，水中幾乎所有有機(jī)物都會(huì)被氧氣或空氣中的氧氣完全氧化分解。分解率可高達(dá)99.99％。模型[18]等。對(duì)有機(jī)碳含量為27. 33 g·L-1的有機(jī)廢水進(jìn)行了SCWO實(shí)驗(yàn)。當(dāng)溫度t = 550℃時(shí)，在1min內(nèi)，有機(jī)氯和有機(jī)碳的破壞率分別為99. 99％和99.97％。與其他傳統(tǒng)方法相比，超臨界水氧化法具有效率高，有毒物質(zhì)去除率高，氧化徹底，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理能力大的優(yōu)點(diǎn)。然而，在工業(yè)應(yīng)用中仍然存在要解決的技術(shù)問(wèn)題，例如苛刻的反應(yīng)條件（高溫和高壓），對(duì)反應(yīng)設(shè)備的材料的高要求以及反應(yīng)器和管道被無(wú)機(jī)鹽阻塞。

2. 2低溫等離子體化學(xué)

等離子體是在特定條件下通過(guò)氣體（蒸氣）的部分電離產(chǎn)生的非冷凝系統(tǒng)。系統(tǒng)中重離子（例如離子，自由基，中性原子或分子）的溫度接近或略高于室溫，因此稱為等離子體。等離子體是低溫等離子體。低溫等離子體具有足夠高能量的活性物質(zhì)，可以激發(fā)，電離或破壞反應(yīng)物分子的鍵。

2. 3超聲波技術(shù)

超聲波技術(shù)是指利用超聲波輻射產(chǎn)生的空化效應(yīng)在很短的時(shí)間內(nèi)分解并釋放能量，從而形成具有極端物理和化學(xué)條件并含有高能量的“微反應(yīng)器”，并使水分子分裂形成H2O2 ，廢水的超聲波處理是一種有效的新技術(shù)，可以加速染料的脫色和礦化速率。

2. 4提取技術(shù)

提取技術(shù)主要是通過(guò)使提取劑和污染物分子絡(luò)合來(lái)凈化廢水的技術(shù)，或者水中的污染物在載體的作用下通過(guò)薄膜進(jìn)入提取內(nèi)相。處理染料廢水的提取技術(shù)的實(shí)質(zhì)是使用不溶性或不溶性溶劑從水中提取染料分子。

2. 5光催化降解技術(shù)

光催化氧化技術(shù)使用半導(dǎo)體作為催化劑。在光照條件下，半導(dǎo)體的價(jià)帶中會(huì)生成高度氧化的空穴，從而將水中的OH-和H2O分子氧化為強(qiáng)氧化的OH自由基。難降解的有機(jī)物通過(guò)·OH自由基氧化為CO2和H2O。常用的催化劑是TiO2，H2O2，F(xiàn)e（C2O4）3和其他無(wú)機(jī)試劑。光催化氧化技術(shù)是近年來(lái)出現(xiàn)的新興技術(shù)，具有節(jié)能，高效，污染物徹底降解的明顯特征。

2. 6 Fenton氧化技術(shù)

Fenton氧化技術(shù)是一種以H2O2為主體的先進(jìn)氧化技術(shù)。 Fenton試劑由Fe2 +和H2O2組成。由Fe2 +和H2O2反應(yīng)生成的羥基（·OH）具有很強(qiáng)的氧化性（僅次于氟），并且是非選擇性的。它可以氧化并破壞有機(jī)聚合物的共軛體系結(jié)構(gòu)，使其持久且難以降解染料有機(jī)物。降解為無(wú)色有機(jī)小分子，達(dá)到降解和脫色的目的。而且，芬頓氧化技術(shù)具有操作過(guò)程簡(jiǎn)單，反應(yīng)物容易獲得，成本低，無(wú)需復(fù)雜設(shè)備，環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)。它已逐漸應(yīng)用于廢水處理項(xiàng)目，例如染料，防腐劑，相顯影劑和農(nóng)藥。良好的應(yīng)用前景和巨大的推廣價(jià)值[20]。然而，從現(xiàn)有的研究結(jié)果來(lái)看，F(xiàn)enton氧化技術(shù)仍存在需要提高氧化降解能力，污染物礦化緩慢以及廢水中鐵離子等缺點(diǎn)。改善Fenton反應(yīng)中羥基自由基（·OH）的生成機(jī)理和反應(yīng)條件，提高羥基自由基（·OH）的生成率和利用率將是該技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

3、結(jié)論

盡管使用物理，化學(xué)和生化方法作為基本處理單元來(lái)處理某些染料廢水，但可以達(dá)到一定的處理效果。但是到目前為止，染料廢水仍然是較難處理的工業(yè)廢水之一。有必要考慮處理技術(shù)的先進(jìn)性以及基礎(chǔ)設(shè)施投資和運(yùn)營(yíng)成本的可行性。因此，染料廢水處理技術(shù)主要集中在以下四個(gè)方面：高效率，適應(yīng)性，經(jīng)濟(jì)性和清潔性。