染料廢水處理技術介紹

隨著染料生產和印染工業(yè)的發(fā)展，染料工業(yè)廢水的排放也急劇增加。據調查，中國每年約有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，有機污染物含量高，成分復雜，水質變化大，生物毒性高等特點，難于生化降解，正朝著抗光解，抗污的方向發(fā)展。 -氧化。難度進一步增加。印染廢水中含有大量有機污染物。排入水體將消耗溶解氧，破壞水的生態(tài)平衡，并危及魚類和其他水生生物的生存。下沉到水底的有機物會由于厭氧分解而產生有害氣體，例如硫化氫，并使環(huán)境惡化。由于以上幾點，已成為國內外難處理的工業(yè)廢水之一。中國已將染料廢水的處理列為環(huán)境保護的重點。

染料廢水是指從棉，羊毛，化纖等紡織品的預處理，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，組成復雜，并且水質變化范圍大。很棒的功能。為了解決有機染料對環(huán)境的污染，人們采用了不同的方法和技術來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。 ②銷毀發(fā)色物質，以達到脫色和降解有機物的目的。

1、染料行業(yè)常用廢水處理技術

目前，有多種物理和化學方法以及生物學方法可用于染料廢水的脫色和降解。國內外工業(yè)染料廢水處理中常用的方法有：生物處理，化學絮凝，化學氧化，吸附和電化學等方法。諸如膜分離技術和輻照技術之類的其他技術也正在得到推廣和應用。在特定的城市下水道和污水處理中，廢水首先在工廠中進行預處理，并在達到城市下水道排放標準后進行集中處理。排放前對廢水進行預處理可以提高廢水的質量，減輕城市污水處理廠的處理負荷，并根據廢水的質量，采用不同的預處理方法。在印染廢水的最終處理中，有機物的去除通?；谏锓椒āτ陔y以生物降解的印染廢水，更適宜采用厭氧（水解）和好氧相結合的處理方法。對于易于生物降解的印染廢水，可以使用一個時期的生物處理。色度的去除通常基于物理和化學方法。對于大型和高級工廠，可以使用電解，化學絮凝和臭氧氧化。對于小型工廠，可以使用礦渣過濾。以下是國內外具體印染廢水處理工藝的總結。

1. 1生物處理方法

生物處理方法主要通過生物細胞的絮凝，吸附和生物降解來分離和降解廢水中的發(fā)色物質。生物的絮凝和吸附屬于物理過程，不會導致染料分子結構發(fā)生化學變化。生物降解利用微生物酶氧化或還原染料分子，破壞其發(fā)色基團和不飽和鍵，并且通過一系列的氧化，還原，水解和復合過程，染料最終被降解為簡單的無機物質，或轉化為多種營養(yǎng)物質或原生質。廢水中的大多數有機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)結構。在輔酶HSCOA的作用下，苯環(huán)分解為有機酸，最后氧化為CO2。和水。因此，自上世紀以來，由于其低的操作成本和經濟的應用，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。

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，但去除率可達到80％，運行成本低。然而，復雜的大分子物質的降解效果很差，僅為約50％。因此，染料廢水色度和難處理有機物的去除率往往不理想，尤其是PVA等化學漿料，表面活性劑和灰布堿還原技術得到廣泛應用。染料廢水的CODcr可達到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，出水難以達到標準。與好氧處理方法相比，厭氧生物處理方法在一定條件下對復雜的高分子物質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，仍然很難達到排放標準。因此，在當前用于染料工業(yè)廢水的生物處理裝置之后，通常將物理和化學處理（凝結沉淀或氣?。┭b置串聯連接以進行進一步處理。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，并篩選出具有強降解性和高效率的降解細菌絮凝活性已成為當前研究的熱點，并取得了令人滿意的結果。結果。

1.2絮凝方法

絮凝方法是通過物理或化學作用將某些物質添加到廢水中，使最初溶解在廢水中或處于細懸浮狀態(tài)的污染物不易沉降（或漂?。┎⑦^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。絮凝方法主要包括凝結沉淀法和凝結氣浮法。所用的凝結劑可分為兩類：無機和有機。無機凝結劑主要是鋁鹽和鐵鹽。常用的凝結劑包括石灰（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）等以及無機高分子聚合物，例如聚氯化鋁，聚硫酸鐵（PFS），聚硫酸鐵等。無機聚合物凝結劑具有腐蝕性低，pH范圍寬，凝結和沉降性能好，脫水性能好等優(yōu)點。廢水處理效果好。有機凝結劑是指可以絮凝的天然或人工合成的有機聚合物。根據可解離基團的特性，它們可分為陰離子型（-COOH，-SO3H，-OS3H等）和陽離子型（-NH3OH，-NH2OH，-CONH3OH等），兩性的（包含兩個基團）。同時）和非離子（不可電離的非電解質）。染料廢水中常用的有機高分子絮凝劑有：CG-A，DC-491、611陽離子高分子絮凝劑，mPAM（亞甲基聚丙烯酰胺）等。與無機絮凝劑相比，具有脫色效果好，用量少，pH值范圍寬，污泥量少的優(yōu)點。近年來，在國外使用的有機聚合物凝結劑的數量一直在增加，并且有取代無機凝結劑的趨勢，但是有機絮凝劑的高價格影響了其廣泛的應用。絮凝經常單獨或與生化處理結合用作預處理。

絮凝法對疏水性染料的脫色效率高，色度去除率可達到92％以上，但對親水性染料的脫色效果低，CODcr去除率低。因此，絮凝經常與其他處理方法（如生化處理，過濾等）結合使用。處理后，CODcr的去除率為70％至80％，BOD5的去除率為90％至96％，色度的去除率可達到70％以上。絮凝被認為是最有效和最經濟的脫色技術之一，它比生物處理方法更經濟。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。但是，絮凝法的缺點是親水性染料的脫色差，CODcr去除率低，處理時間長，污泥量大，脫水處理困難，這是影響該方法在工程實踐中廣泛應用的主要原因。因此，新型多功能高效絮凝劑的開發(fā)和應用工藝的優(yōu)化是目前對該方法的研究重點。

1. 3化學氧化法

化學氧化方法是通過氧化破壞染料的共軛體系或發(fā)色團。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，國內外的研究主要集中在臭氧氧化，過氧化氫氧化，電解氧化和光氧化。但是，由于氯氧化法會脫色，因此容易產生小分子，更危險，會引起動物腫瘤，損害神經系統(tǒng)和其他有機鹵代物質，目前很少使用。同時過氧化氫法和光催化法雖然具有高效，無二次污染的優(yōu)點，但由于加工成本和能耗的限制，仍與工業(yè)應用相距甚遠。臭氧是一種很好的脫色氧化劑。對于含有水溶性染料（例如活性染料，直接染料，陽離子染料和酸性染料）的廢水，它的脫色率很高。對分散染料也有很好的脫色作用。但是對于懸浮狀態(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結合使用。如果使用FeSO4，Fe2（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也可以提高氧化效率。臭氧氧化對染料的適應性廣，脫色效率高。同時，廢水中O3和過量O3的還原產物可以迅速分解為溶液和空氣中的O2，不會對環(huán)境造成二次污染。因此，O3脫色技術具有一定的工業(yè)應用前景。當前臭氧氧化的主要缺點是相對較高的運行成本。因此，目前國內外用于工業(yè)廢水處理的化學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)點之一是可以通過吸附將染料從水中除去，并且在吸附過程中保留了染料的結構。目前，國內外用于染料工業(yè)廢水處理的主要吸附劑為：活性炭，硅聚合物，大孔樹脂等比表面積大的材料，吸附劑對染料和色度的去除效果較好，但由于其相對較高成本尚未得到廣泛推廣和應用；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，但它們仍處于實驗探索階段。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?；钚蕴课椒▽θコ苄杂袡C物非常有效。對陽離子染料，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合使用，主要用于廢水的預處理或深度處理。因此，目前應用范圍廣，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發(fā)是該技術方法未來發(fā)展的重要方向。

1.5電化學方法

電化學方法是其中由電極產生的氧化還原劑破壞染料的分子結構以使染料脫色和降解的方法。電化學方法主要分為：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或水中的原鹽為導電介質電解染料廢水。使用電解過程中產生的新生態(tài)氧，陽極產生O2或Cl2，陰極產生H2。或NaClO的氧化和H2的還原破壞染料的分子結構并脫色；電浮法以Fe和Al為陽極，通過電極反應生成Fe2 +和Al3 +水解產物，形成絮凝物。絮凝物因吸附而脫色，并且由于陰極產生的H2絮凝物浮起。微型電池方法使用鑄鐵屑作為過濾材料，然后將染料廢水浸入或通過。鐵和廢水之間的電勢差用于產生電極效應，電極反應產生新的生態(tài)。 H的高化學活性會引起染料廢水中各種成分的氧化還原反應，破壞染料的顏色結構。

染料廢水的電化學處理一般不需要添加化學藥品，后處理簡單，占地面積小，管理方便，被稱為清潔處理方法。除陽離子染料外，其他染料廢水的電化學法脫色率均在90％以上。然而，在實際操作中，單位功率消耗和所用電極材料的大量使用限制了其發(fā)展和廣泛的應用。因此，開發(fā)高性能，高效電化學反應技術的新型電極材料是該技術實際應用的關鍵，也是電化學技術改進的重要方向。

2、染料廢水處理新技術的研究進展

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

2. 1超臨界水氧化技術

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）時水中有機物的氧化。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)。在這個特殊的狀態(tài)點（臨界點），水中有機物的氧化反應速度非?？?。在幾秒鐘到幾分鐘內，水中幾乎所有有機物都會被氧氣或空氣中的氧氣完全氧化分解。分解率可高達99.99％。模型[18]等。對有機碳含量為27. 33 g·L-1的有機廢水進行了SCWO實驗。當溫度t = 550℃時，在1min內，有機氯和有機碳的破壞率分別為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，有毒物質去除率高，氧化徹底，反應器結構簡單，處理能力大的優(yōu)點。然而，在工業(yè)應用中仍然存在要解決的技術問題，例如苛刻的反應條件（高溫和高壓），對反應設備的材料的高要求以及反應器和管道被無機鹽阻塞。

2. 2低溫等離子體化學

等離子體是在特定條件下通過氣體（蒸氣）的部分電離產生的非冷凝系統(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，可以激發(fā)，電離或破壞反應物分子的鍵。

2. 3超聲波技術

超聲波技術是指利用超聲波輻射產生的空化效應在很短的時間內分解并釋放能量，從而形成具有極端物理和化學條件并含有高能量的“微反應器”，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，可以加速染料的脫色和礦化速率。

2. 4提取技術

提取技術主要是通過使提取劑和污染物分子絡合來凈化廢水的技術，或者水中的污染物在載體的作用下通過薄膜進入提取內相。處理染料廢水的提取技術的實質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

光催化氧化技術使用半導體作為催化劑。在光照條件下，半導體的價帶中會生成高度氧化的空穴，從而將水中的OH-和H2O分子氧化為強氧化的OH自由基。難降解的有機物通過·OH自由基氧化為CO2和H2O。常用的催化劑是TiO2，H2O2，Fe（C2O4）3和其他無機試劑。光催化氧化技術是近年來出現的新興技術，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

Fenton氧化技術是一種以H2O2為主體的先進氧化技術。 Fenton試劑由Fe2 +和H2O2組成。由Fe2 +和H2O2反應生成的羥基（·OH）具有很強的氧化性（僅次于氟），并且是非選擇性的。它可以氧化并破壞有機聚合物的共軛體系結構，使其持久且難以降解染料有機物。降解為無色有機小分子，達到降解和脫色的目的。而且，芬頓氧化技術具有操作過程簡單，反應物容易獲得，成本低，無需復雜設備，環(huán)境友好的優(yōu)點。它已逐漸應用于廢水處理項目，例如染料，防腐劑，相顯影劑和農藥。良好的應用前景和巨大的推廣價值[20]。然而，從現有的研究結果來看，Fenton氧化技術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。改善Fenton反應中羥基自由基（·OH）的生成機理和反應條件，提高羥基自由基（·OH）的生成率和利用率將是該技術發(fā)展的必然趨勢。

3、結論

盡管使用物理，化學和生化方法作為基本處理單元來處理某些染料廢水，但可以達到一定的處理效果。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的先進性以及基礎設施投資和運營成本的可行性。因此，染料廢水處理技術主要集中在以下四個方面：高效率，適應性，經濟性和清潔性。