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【www.mrvz.cn南京純水設(shè)備】隨著印染工業(yè)的快速發(fā)展，廢水排放量與日俱增，對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重威脅。由于印染廢水成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、難生化降解，印染廢水的處理已成為廢水處理領(lǐng)域的一道難題。本文綜述了目前用于印染廢水處理的生物法、萃取法、吸附法、化學(xué)氧化法及高級氧化法（濕式氧化法、光催化氧化法、超臨界水氧化法、芬頓氧化法、電化學(xué)氧化法）等方法的特點和研究進(jìn)展，并指出開發(fā)多種方法聯(lián)合使用的聯(lián)用方法是未來發(fā)展趨勢。

印染廢水主要指印染加工各工序階段排放的廢水，包括退漿廢水、絲光廢水、染色廢水、印花廢水和整理廢水等廢水。隨著我國印染行業(yè)的迅速發(fā)展，廢水排放量日益增加，對生態(tài)環(huán)境安全及人類身體健康造成嚴(yán)重威脅。南京純水設(shè)備據(jù)不完全統(tǒng)計，我國印染相關(guān)企業(yè)每天排放廢水量超過 400 萬 t，印染廢水己成為工業(yè)廢水領(lǐng)域的重要組成部分。長期以來，印染廢水由于有機(jī)物濃度高、含鹽量高、有機(jī)物難生化降解，成為工業(yè)廢水治理領(lǐng)域的難點。由于染料品種多，成分復(fù)雜，并朝著抗光解、抗氧化、抗生化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的染料廢水處理工藝受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)，已難以滿足廢水處理排放的要求。因此，開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的印染廢水處理方法或技術(shù)日益成為廢水處理行業(yè)關(guān)注的重點。本文簡要綜述了各種印染廢水處理方法的特點及研究進(jìn)展，對印染廢水處理方法的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

1 萃取法

萃取法是利用與水互不相溶，但對有機(jī)污染物溶解能力強(qiáng)的非水溶劑，使其與廢水充分混合后將廢水中的污染物轉(zhuǎn)移至非水溶劑中，通過分離水和溶劑，從而去除水體中有機(jī)污染物。目前，萃取法僅適用于少數(shù)有機(jī)廢水的處理，處理效果及費用主要取決于所使用的萃取劑。另外，由于萃取劑在處理過程中難免有少量溶解進(jìn)入水體，可能處理后的廢水難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此常需要結(jié)合其他方法作進(jìn)一步的處理。采用萃取法對酸性紫紅 -10B 印染廢水進(jìn)行處理，考察正辛醇分?jǐn)?shù)、油 / 水體積、三辛胺分?jǐn)?shù)、溶液 pH、靜置時間和攪拌時間對萃取效率的影響。研究結(jié)果表明，萃取劑正辛醇組成分?jǐn)?shù)和油 / 水體積比對萃取效率有顯著影響，最佳工藝條件下萃取率可達(dá) 99.26%。

2 生物法

生物法是目前應(yīng)用較廣泛的一種印染有機(jī)廢水處理方法，主要包括好氧活性污泥法、厭氧法、生物膜法和酶生物法等。該法利用微生物的新陳代謝，通過凝聚、吸附、氧化分解等作用達(dá)到處理污水中有機(jī)污染物的目的。生物法具有應(yīng)用范圍廣、處理廢水量大、處理成本低等優(yōu)點，但也存在處理周期長、污泥資源化利用率低、廢水中部分有機(jī)污染物會對微生物有毒害作用或難生化降解等問題，因此通常難以在短期內(nèi)獲得滿意的廢水處理效果。采用一體化生物流化床 - 生物濾池反應(yīng)器對印染廢水進(jìn)行處理,結(jié)果表明，經(jīng)過 20 d 培養(yǎng)，廢水 COD 去除率在 83%以上，氨氮去除率可達(dá) 73%，總氮去除率可達(dá) 67%。結(jié)果表明，適當(dāng)提高溶解氧濃度，延長水力停留時間，有利于提高 COD、氨氮和總氮的去除效果。

3 化學(xué)氧化法

化學(xué)氧化法是采用 KMnO4、ClO2、H2O2 等強(qiáng)氧化劑，使水中有機(jī)污染物因氧化而被降解的處理方法。其優(yōu)點是工藝、設(shè)備簡單，缺點是處理費用高、有機(jī)物效果一般、易引起二次污染。實際廢水處理過程中，化學(xué)氧化法常用作預(yù)處理方法或與其他方法聯(lián)合使用。采用KMnO4預(yù)氧化混凝處理印染廢水，可有效提高廢水中溶解性有機(jī)物的去除效果。研究指出，該法對大分子溶解性有機(jī)物的去除率尤為顯著，但混凝出水中小分子親水性溶解性有機(jī)物含量增多，仍需與其他能去除親水性、小分子溶解性有機(jī)物的處理工藝結(jié)合，以提高總體去除效率。

4 吸附法

吸附法主要有交換吸附、物理吸附和化學(xué)吸附等方式。吸附效果受吸附劑的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和操作工藝等因素的影響。南京實驗室純水設(shè)備目前，應(yīng)用較多的吸附劑有活性炭、活化煤、硅藻土、膨潤土、爐渣、木屑、粉煤灰和生物質(zhì)炭等。吸附法具有設(shè)備投資少、處理效果好、占地面積小等優(yōu)點，但其吸附容量有限，易造成二次污染。將高溫焙燒和鋁鹽活化法改性的膨潤土用于印染廢水處理。研究結(jié)果表明，當(dāng)其他條件一定時，改性膨潤土對甲基橙吸附能力明顯高于原土的吸附能力，在投加量為 20 ～ 25 g/L，溫度為 20 ～ 40℃，pH 值為 6.0 ～ 8.0，處理時間為 10 ～15 min 時，甲基橙的脫色速率可達(dá) 95%。

5 高級氧化法

高 級 氧 化 法（Advanced Oxidation Processes， 簡稱 AOP）是指在水處理過程中通過產(chǎn)生羥基自由基等自由基將水體中大分子難降解有毒有機(jī)物氧化成低毒或無毒的小分子物質(zhì)，甚至直接礦化成為 CO2 和 H2O的新型水處理方法。

5.1 光催化氧化法

光催化氧化法是指在紫外光或可見光作用下，通過催化劑氧化去除水體中污染物。該方法具有效率高、工藝簡單、產(chǎn)物無二次污染等優(yōu)點。但由于印染廢水中污染物自身的特性，反應(yīng)過程易產(chǎn)生有毒性物質(zhì)。另外，催化劑性能衰減及回收問題也在一定程度限制了該方法的應(yīng)用。南京工業(yè)純水設(shè)備目前對于光催化氧化法的改進(jìn)主要集中在制備新型催化劑和改性傳統(tǒng)催化劑等方面。采用石墨烯為新型光催化劑，研究光催化氧化法對亞甲基藍(lán)印染廢水的去除效果。其通過單因素和正交設(shè)計等研究發(fā)現(xiàn)，在最佳工藝條件（石墨烯投加量 2.68 mg、溶液 pH 為 12、廢水初始質(zhì)量濃度為 19.34 mg/L）下，亞甲基藍(lán)降解率達(dá)到100%。張理元等通過 N 摻雜改性 TiO2 納米管，并將其用于光催化氧化降解甲基橙印染廢水。結(jié)果表明，相比未摻雜的 TiO2，N 摻雜 TiO2 對甲基橙的降解效率提高了 11.1%。其進(jìn)一步指出，光催化活性改善的主要原因是 N 摻雜有效降低了 TiO2 的禁帶寬度及光生電子 - 空穴對的復(fù)合概率。

5.2 濕式氧化法

濕式氧化法（Wet Air Oxidation，WAO）是在高溫（125 ～ 374℃）、高壓（0.5 ～ 20.0 MPa）和液相條件下，利用空氣中的氧氣等氧化劑將水中有機(jī)物氧化為 CO2 和 H2O 等無機(jī)物或小分子有機(jī)物。濕式氧化法是 20 世紀(jì) 50 年代發(fā)展起來的一種處理高濃度難降解有機(jī)廢水的有效方法。我國對于濕式氧化法的研究起源于 20 世紀(jì) 80 年代，該法目前在我國尚處于試驗研究階段。雖然該法相比于傳統(tǒng)有機(jī)廢水處理方法效率大大提高，但因其通常要在高溫、高壓下進(jìn)行，對設(shè)備要求相對較高，因此在實際印染廢水處理中的應(yīng)用受到一定限制。采用催化濕式氧化法對實際印染廢水進(jìn)行處理，結(jié)果表明，處理后廢水的可生化性提高，COD、BOD5 均可達(dá)到三級標(biāo)準(zhǔn)，色度和 pH 均可達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)。

5.3 超臨界水氧化法

超臨界水氧化法是利用超臨界水作為介質(zhì)和反應(yīng)物，在氧化劑（如氧氣、空氣、H2O2 等）存在條件下，通過自由基氧化、高溫分解等過程將水體中有機(jī)或無機(jī)污染物去除的一種新型氧化方法。由于超臨界水與常規(guī)水相比具有極低的介電常數(shù)和良好的擴(kuò)散、傳遞性能，顯示出非極性物質(zhì)的性質(zhì)，因此其可與苯、甲苯等有機(jī)物以及氧氣、氫氣、氮氣等氣體按任意比例互溶。超臨界水的溶解特性使超臨界水氧化反應(yīng)成為均相反應(yīng)，廢水中難降解有機(jī)物可在短時間內(nèi)（幾秒至幾十秒）徹底氧化成 CO2 和 H2O。采用超臨界水氧化法對印染廢水進(jìn)行處理，研究發(fā)現(xiàn) 550℃，2.0 倍氧化系數(shù)時，處理后廢水的COD 去除率達(dá)到 96.6%，揮發(fā)酚和重金屬銻的濃度均大幅降低，均達(dá)到國標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。采用超臨界水氧化法處理高含量印染廢水，考察了pH、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力等工藝條件對廢水 COD 去除率的影響。結(jié)果表明，超臨界水氧化法能夠有效去除高含量印染廢水的 COD，工藝條件中 pH 對廢水 COD 去除效果影響較大。在 pH 為 9.1、反應(yīng)溫度為 580℃、壓力為 27 MPa，過氧量為 200% 的條件下，處理后廢水 COD 去除率達(dá)到 99.8%，達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)。雖然超臨界水氧化法在處理印染廢水方面具有許多優(yōu)點，但實際工業(yè)應(yīng)用中仍存在儀器成本高、反應(yīng)條件苛刻（高溫、高壓）、設(shè)備易腐蝕、固體 / 鹽的析出堵塞反應(yīng)器管路等問題。超臨界水氧化法的廣泛應(yīng)用，除了需要解決目前的問題外，還需要進(jìn)一步完善超臨界水氧化法的相關(guān)理論、建立反應(yīng)模型、研發(fā)新型反應(yīng)器及催化劑材料。

5.4 電化學(xué)氧化法

電化學(xué)氧化法是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)，它是指在電解條件下，通過電極（陽極）反應(yīng)直接或間接氧化降解廢水中的有機(jī)物。電化學(xué)氧化降解有機(jī)物是一個復(fù)雜的過程，其機(jī)理研究還在探索之中。有研究者認(rèn)為，陽極表面上的氧化過程分多個階段進(jìn)行，首先 H2O（酸性溶液）或 -OH（堿性溶液）先在陽極表面放電生成·OH 自由基，然后吸附態(tài)·OH 中的氧轉(zhuǎn)移至 MOx 晶格中形成 MOx+1，進(jìn)一步 MOx+1 與有機(jī)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將有機(jī)污染物去除。南京反滲透純水設(shè)備電極是電化學(xué)反應(yīng)的核心，需具備電導(dǎo)率高、穩(wěn)定性好、抗中毒能力強(qiáng)等特點。

與其他處理方法相比，電化學(xué)氧化法具有無需添加氧化還原劑、無二次污染、反應(yīng)可控強(qiáng)、處理效率高、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點。在實際應(yīng)用過程中，電化學(xué)氧化法也存在電流效率不高、電極性能衰減、反應(yīng)機(jī)理不清楚等問題。因此，電化學(xué)氧化法與其他方法協(xié)同使用的聯(lián)用方法在印染廢水處理領(lǐng)域受到越來越多研究者的關(guān)注。采用鋼渣粒子電極三維電催化法處理模擬印染廢水。結(jié)果表明，利用磁性鋼渣粒子電極的三維電化學(xué)氧化系統(tǒng)降解模擬印染廢水中羅丹明 B 具有較好的處理效果，在初始質(zhì)量濃度 5 mg/L，槽電壓 5 V，pH 為 4，支持電解質(zhì)濃度為 0.15 mol/L 的最佳條件下，羅丹明 B 去除率接近 90%。利用二維電催化裝置，研究了電催化氧化法、臭氧氧化法與電催化 + 臭氧氧化聯(lián)用法處理工業(yè)印染廢水的效果。結(jié)果表明，電化學(xué)與臭氧協(xié)同的處理方法對廢水具有最好的降解效果，COD 去除率達(dá)到 61.76%。

5.5 芬頓氧化法

芬頓（Fenton）氧化法是以過氧化氫為氧化劑、亞鐵鹽為催化劑的一種高級氧化法。在偏酸性條件下，反應(yīng)中產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性自由基能迅速氧化廢水中的污染物。與其他方法相比，芬頓氧化法具有反應(yīng)條件溫和（通常在常溫常壓下進(jìn)行）、運(yùn)行成本低、工藝簡單、處理效率高等特點。由于亞鐵離子與酸性體系一般穩(wěn)定存在，因此芬頓反應(yīng)通常需要在偏酸性條件下進(jìn)行，這對芬頓反應(yīng)裝置和反應(yīng)體系提出了更高的要求。同時，芬頓反應(yīng)對于亞鐵離子的依賴性也在一定程度限制了芬頓氧化法的廣泛應(yīng)用。目前對于芬頓氧化法的改進(jìn)研究，主要集中在開發(fā)芬頓與其他處理方法的聯(lián)用方法，探索可替代亞鐵離子的其他過渡金屬離子，構(gòu)筑非均相類芬頓反應(yīng)，研制可回收或循環(huán)利用的固相鐵基催化劑等領(lǐng)域。

采用芬頓氧化法對蘇州工業(yè)園某廠印染廢水進(jìn)行處理研究，系統(tǒng)考察廢水 pH、反應(yīng)時間、藥劑（雙氧水、硫酸亞鐵和殼聚糖）投加量等工藝條件對 COD 去除效果的影響。南京超純超純水結(jié)果表明，pH 對廢水處理效果影響最大。在廢水 pH 為 3，反應(yīng)時間為 40 min，硫酸亞鐵投加量為 1 250 mg/L、30% 雙氧水投加量為1.5 g/L、殼聚糖投加量為 3 mg/L 的最佳工藝條件下，廢水的 COD 去除率達(dá)到 80%。研究超聲強(qiáng)化三維電極 / 電 -Fenton 聯(lián)合法處理孔雀石綠印染廢水的效果。結(jié)果表明，與單獨超聲和三維電極 / 電 -Fenton處理廢水相比，超聲強(qiáng)化三維電極 / 電 -Fenton 法對廢水的處理效果好，在反應(yīng)時間為 120 min，pH 為 3、電解質(zhì) Na2SO4 為 5 g/L、電壓為 14 V、極板間距為 9 cm、曝氣強(qiáng)度為 0.8 L/min 的最佳反應(yīng)條件下，COD 和色度去除率分別達(dá)到 85.42% 和 99.85%。

總體而言，目前印染廢水的處理方法較多，但單獨使用某一種方法處理廢水時都還存在處理成本高、反應(yīng)裝置復(fù)雜、處理效率不高等問題。因此，充分利用各種處理方法的優(yōu)點，開發(fā)多種方法聯(lián)合使用的聯(lián)用技術(shù)是未來印染廢水處理方法發(fā)展的趨勢。