染料废水处理技术介绍

随着染料生产和印染工业的发展，染料工业废水的排放也急剧增加。据调查，中国每年约有1.6亿立方米的染料废水排放到水环境中。此外，染料废水具有色度高，有机污染物含量高，成分复杂，水质变化大，生物毒性高等特点，难于生化降解，正朝着抗光解，抗污的方向发展。 -氧化。难度进一步增加。印染废水中含有大量有机污染物。排入水体将消耗溶解氧，破坏水的生态平衡，并危及鱼类和其他水生生物的生存。下沉到水底的有机物会由于厌氧分解而产生有害气体，例如硫化氢，并使环境恶化。由于以上几点，已成为国内外难处理的工业废水之一。中国已将染料废水的处理列为环境保护的重点。

染料废水是指从棉，羊毛，化纤等纺织品的预处理，染色，印花和后整理中排出的各种废水的总称。它还具有废水，废水量大，色度高，组成复杂，并且水质变化范围大。很棒的功能。为了解决有机染料对环境的污染，人们采用了不同的方法和技术来尝试各种处理废水的方法。主要目的是：①分离和去除富色物质。 ②销毁发色物质，以达到脱色和降解有机物的目的。

1、染料行业常用废水处理技术

目前，有多种物理和化学方法以及生物学方法可用于染料废水的脱色和降解。国内外工业染料废水处理中常用的方法有：生物处理，化学絮凝，化学氧化，吸附和电化学等方法。诸如膜分离技术和辐照技术之类的其他技术也正在得到推广和应用。在特定的城市下水道和污水处理中，废水首先在工厂中进行预处理，并在达到城市下水道排放标准后进行集中处理。排放前对废水进行预处理可以提高废水的质量，减轻城市污水处理厂的处理负荷，并根据废水的质量，采用不同的预处理方法。在印染废水的最终处理中，有机物的去除通常基于生物方法。对于难以生物降解的印染废水，更适宜采用厌氧（水解）和好氧相结合的处理方法。对于易于生物降解的印染废水，可以使用一个时期的生物处理。色度的去除通常基于物理和化学方法。对于大型和高级工厂，可以使用电解，化学絮凝和臭氧氧化。对于小型工厂，可以使用矿渣过滤。以下是国内外具体印染废水处理工艺的总结。

1. 1生物处理方法

生物处理方法主要通过生物细胞的絮凝，吸附和生物降解来分离和降解废水中的发色物质。生物的絮凝和吸附属于物理过程，不会导致染料分子结构发生化学变化。生物降解利用微生物酶氧化或还原染料分子，破坏其发色基团和不饱和键，并且通过一系列的氧化，还原，水解和复合过程，染料最终被降解为简单的无机物质，或转化为多种营养物质或原生质。废水中的大多数有机物都是可生物降解的。诺卡氏菌和微球菌环菌甚至可以分解苯环结构。在辅酶HSCOA的作用下，苯环分解为有机酸，最后氧化为CO2。和水。因此，自上世纪以来，由于其低的操作成本和经济的应用，生物处理已被广泛用于染料废水处理中。全世界80％以上的染料废水仍以生物处理为主，其中好氧生物处理占绝大多数。

生物处理可分为有氧生物处理和厌氧生物处理。尽管好氧处理的BOD去除率高，但去除率可达到80％，运行成本低。然而，复杂的大分子物质的降解效果很差，仅为约50％。因此，染料废水色度和难处理有机物的去除率往往不理想，尤其是PVA等化学浆料，表面活性剂和灰布碱还原技术得到广泛应用。染料废水的CODcr可达到3000 mg·L-1，生物降解能力明显降低，BOD / CODcr一般低于0.2，仅需氧生物处理，出水难以达到标准。与好氧处理方法相比，厌氧生物处理方法在一定条件下对复杂的高分子物质具有明显的降解作用，是一种很有前途的工业废水处理方法。但是，工业废水的厌氧处理常常伴有腐臭味，仅厌氧处理染料废水的效果并不理想，仍然很难达到排放标准。因此，在当前用于染料工业废水的生物处理装置之后，通常将物理和化学处理（凝结沉淀或气浮）装置串联连接以进行进一步处理。后续处理。基于上述生物处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发展，探索生物处理工艺的最佳组合，并筛选出具有强降解性和高效率的降解细菌絮凝活性已成为当前研究的热点，并取得了令人满意的结果。结果。

1.2絮凝方法

絮凝方法是通过物理或化学作用将某些物质添加到废水中，使最初溶解在废水中或处于细悬浮状态的污染物不易沉降（或漂浮）并过滤成较大的颗粒，因此采用水分离法，以分离和去除废水中富集的发色物质。絮凝方法主要包括凝结沉淀法和凝结气浮法。所用的凝结剂可分为两类：无机和有机。无机凝结剂主要是铝盐和铁盐。常用的凝结剂包括石灰（Ca（OH）2），硫酸铝（Al2（SO4）3·14H2O），氯化铁（FeCl3）和硫酸亚铁（FeSO4），硫酸铁（Fe2（SO4）3）等以及无机高分子聚合物，例如聚氯化铝，聚硫酸铁（PFS），聚硫酸铁等。无机聚合物凝结剂具有腐蚀性低，pH范围宽，凝结和沉降性能好，脱水性能好等优点。废水处理效果好。有机凝结剂是指可以絮凝的天然或人工合成的有机聚合物。根据可解离基团的特性，它们可分为阴离子型（-COOH，-SO3H，-OS3H等）和阳离子型（-NH3OH，-NH2OH，-CONH3OH等），两性的（包含两个基团）。同时）和非离子（不可电离的非电解质）。染料废水中常用的有机高分子絮凝剂有：CG-A，DC-491、611阳离子高分子絮凝剂，mPAM（亚甲基聚丙烯酰胺）等。与无机絮凝剂相比，具有脱色效果好，用量少，pH值范围宽，污泥量少的优点。近年来，在国外使用的有机聚合物凝结剂的数量一直在增加，并且有取代无机凝结剂的趋势，但是有机絮凝剂的高价格影响了其广泛的应用。絮凝经常单独或与生化处理结合用作预处理。

絮凝法对疏水性染料的脱色效率高，色度去除率可达到92％以上，但对亲水性染料的脱色效果低，CODcr去除率低。因此，絮凝经常与其他处理方法（如生化处理，过滤等）结合使用。处理后，CODcr的去除率为70％至80％，BOD5的去除率为90％至96％，色度的去除率可达到70％以上。絮凝被认为是最有效和最经济的脱色技术之一，它比生物处理方法更经济。它具有工程投资少，占地面积小，处理能力大，疏水性染料脱色效率高的优点。但是，絮凝法的缺点是亲水性染料的脱色差，CODcr去除率低，处理时间长，污泥量大，脱水处理困难，这是影响该方法在工程实践中广泛应用的主要原因。因此，新型多功能高效絮凝剂的开发和应用工艺的优化是目前对该方法的研究重点。

1. 3化学氧化法

化学氧化方法是通过氧化破坏染料的共轭体系或发色团。它是印染脱色的一种方法，也是染料废水脱色和降解的主要方法之一。除了常规的氯氧化方法外，国内外的研究主要集中在臭氧氧化，过氧化氢氧化，电解氧化和光氧化。但是，由于氯氧化法会脱色，因此容易产生小分子，更危险，会引起动物肿瘤，损害神经系统和其他有机卤代物质，目前很少使用。同时过氧化氢法和光催化法虽然具有高效，无二次污染的优点，但由于加工成本和能耗的限制，仍与工业应用相距甚远。臭氧是一种很好的脱色氧化剂。对于含有水溶性染料（例如活性染料，直接染料，阳离子染料和酸性染料）的废水，它的脱色率很高。对分散染料也有很好的脱色作用。但是对于悬浮状态下废水中的其他减少量是有效的。 ，硫化和涂层，脱色效果差。臭氧氧化也可以与其他处理技术结合使用。如果使用FeSO4，Fe2（SO4）3和FeCl3，冷凝后用臭氧处理可以改善脱色；臭氧加上紫外线或电离辐射的同时也可以提高氧化效率。臭氧氧化对染料的适应性广，脱色效率高。同时，废水中O3和过量O3的还原产物可以迅速分解为溶液和空气中的O2，不会对环境造成二次污染。因此，O3脱色技术具有一定的工业应用前景。当前臭氧氧化的主要缺点是相对较高的运行成本。因此，目前国内外用于工业废水处理的化学氧化方法主要是臭氧氧化方法。

1.4吸附方式

吸附脱色的主要优点之一是可以通过吸附将染料从水中除去，并且在吸附过程中保留了染料的结构。目前，国内外用于染料工业废水处理的主要吸附剂为：活性炭，硅聚合物，大孔树脂等比表面积大的材料，吸附剂对染料和色度的去除效果较好，但由于其相对较高成本尚未得到广泛推广和应用；低成本材料（例如高岭土和工业炉渣）也可以使染料废水作为吸附剂脱色，但它们仍处于实验探索阶段。目前，用于染料废水工业处理的吸附方法主要是活性炭吸附方法。活性炭已被广泛用作优异的吸附剂，并且仍然是有色废水的最佳吸附剂。活性炭吸附法对去除水溶性有机物非常有效。对阳离子染料，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。脱色率在97％以上，CODcr的去除率在63％〜95％之间。然而，活性炭吸附对高浓度疏水染料废水的处理显示出明显的局限性，并且由于活性炭使用昂贵，因此单位废水处理成本很高。因此，活性炭吸附法通常与其他方法结合使用，主要用于废水的预处理或深度处理。因此，目前应用范围广，吸附效率高，易再生，性能稳定，加工成本低的吸附剂的研究与开发是该技术方法未来发展的重要方向。

1.5电化学方法

电化学方法是其中由电极产生的氧化还原剂破坏染料的分子结构以使染料脱色和降解的方法。电化学方法主要分为：电解法，电浮法和微电池法。研究表明[17]，电化学方法是一种有效的染料废水处理方法，可以有效地处理染料废水的色度，CODcr，BOD和TSS。电解法以石墨，钛板等为极板，以NaCl，Na2SO4或水中的原盐为导电介质电解染料废水。使用电解过程中产生的新生态氧，阳极产生O2或Cl2，阴极产生H2。或NaClO的氧化和H2的还原破坏染料的分子结构并脱色；电浮法以Fe和Al为阳极，通过电极反应生成Fe2 +和Al3 +水解产物，形成絮凝物。絮凝物因吸附而脱色，并且由于阴极产生的H2絮凝物浮起。微型电池方法使用铸铁屑作为过滤材料，然后将染料废水浸入或通过。铁和废水之间的电势差用于产生电极效应，电极反应产生新的生态。 H的高化学活性会引起染料废水中各种成分的氧化还原反应，破坏染料的颜色结构。

染料废水的电化学处理一般不需要添加化学药品，后处理简单，占地面积小，管理方便，被称为清洁处理方法。除阳离子染料外，其他染料废水的电化学法脱色率均在90％以上。然而，在实际操作中，单位功率消耗和所用电极材料的大量使用限制了其发展和广泛的应用。因此，开发高性能，高效电化学反应技术的新型电极材料是该技术实际应用的关键，也是电化学技术改进的重要方向。

2、染料废水处理新技术的研究进展

由于目前应用于实际染料废水的染料废水处理技术在技术和经济方面都难以满足染料企业的需求。因此，许多环境科学技术工作者致力于研发新型染料废水处理技术。近年来，关于染料废水处理的新技术的研究活跃[18]：超临界水氧化技术，高温深度氧化技术，低温等离子体化学技术，超声技术，萃取技术，光催化技术和芬顿氧化技术。

2. 1超临界水氧化技术

超临界水氧化法（SCWO）是指温度和压力高于水的临界温度（374℃）和临界压力（22.1 Mpa）时水中有机物的氧化。随着超临界水汽液相界面的消失，饱和水与干燥饱和蒸汽之间的密度差将为零，从而成为均匀系统。在这个特殊的状态点（临界点），水中有机物的氧化反应速度非常快。在几秒钟到几分钟内，水中几乎所有有机物都会被氧气或空气中的氧气完全氧化分解。分解率可高达99.99％。模型[18]等。对有机碳含量为27. 33 g·L-1的有机废水进行了SCWO实验。当温度t = 550℃时，在1min内，有机氯和有机碳的破坏率分别为99. 99％和99.97％。与其他传统方法相比，超临界水氧化法具有效率高，有毒物质去除率高，氧化彻底，反应器结构简单，处理能力大的优点。然而，在工业应用中仍然存在要解决的技术问题，例如苛刻的反应条件（高温和高压），对反应设备的材料的高要求以及反应器和管道被无机盐阻塞。

2. 2低温等离子体化学

等离子体是在特定条件下通过气体（蒸气）的部分电离产生的非冷凝系统。系统中重离子（例如离子，自由基，中性原子或分子）的温度接近或略高于室温，因此称为等离子体。等离子体是低温等离子体。低温等离子体具有足够高能量的活性物质，可以激发，电离或破坏反应物分子的键。

2. 3超声波技术

超声波技术是指利用超声波辐射产生的空化效应在很短的时间内分解并释放能量，从而形成具有极端物理和化学条件并含有高能量的“微反应器”，并使水分子分裂形成H2O2 ，废水的超声波处理是一种有效的新技术，可以加速染料的脱色和矿化速率。

2. 4提取技术

提取技术主要是通过使提取剂和污染物分子络合来净化废水的技术，或者水中的污染物在载体的作用下通过薄膜进入提取内相。处理染料废水的提取技术的实质是使用不溶性或不溶性溶剂从水中提取染料分子。

2. 5光催化降解技术

光催化氧化技术使用半导体作为催化剂。在光照条件下，半导体的价带中会生成高度氧化的空穴，从而将水中的OH-和H2O分子氧化为强氧化的OH自由基。难降解的有机物通过·OH自由基氧化为CO2和H2O。常用的催化剂是TiO2，H2O2，Fe（C2O4）3和其他无机试剂。光催化氧化技术是近年来出现的新兴技术，具有节能，高效，污染物彻底降解的明显特征。

2. 6 Fenton氧化技术

Fenton氧化技术是一种以H2O2为主体的先进氧化技术。 Fenton试剂由Fe2 +和H2O2组成。由Fe2 +和H2O2反应生成的羟基（·OH）具有很强的氧化性（仅次于氟），并且是非选择性的。它可以氧化并破坏有机聚合物的共轭体系结构，使其持久且难以降解染料有机物。降解为无色有机小分子，达到降解和脱色的目的。而且，芬顿氧化技术具有操作过程简单，反应物容易获得，成本低，无需复杂设备，环境友好的优点。它已逐渐应用于废水处理项目，例如染料，防腐剂，相显影剂和农药。良好的应用前景和巨大的推广价值[20]。然而，从现有的研究结果来看，Fenton氧化技术仍存在需要提高氧化降解能力，污染物矿化缓慢以及废水中铁离子等缺点。改善Fenton反应中羟基自由基（·OH）的生成机理和反应条件，提高羟基自由基（·OH）的生成率和利用率将是该技术发展的必然趋势。

3、结论

尽管使用物理，化学和生化方法作为基本处理单元来处理某些染料废水，但可以达到一定的处理效果。但是到目前为止，染料废水仍然是较难处理的工业废水之一。有必要考虑处理技术的先进性以及基础设施投资和运营成本的可行性。因此，染料废水处理技术主要集中在以下四个方面：高效率，适应性，经济性和清洁性。