染料废水处理技术及实施要点分析

2018-02-03赵韬

中国资源综合利用 2018年4期

赵韬

（遂宁市环境监测站，四川遂宁 629000）

水污染是当前生态建设与可持续发展关注的焦点，而生产废水是水体污染最突出的因素。近年来，染料与印染等行业发展速度较快，生产期间的废水污染对水体造成严重伤害。人们必须积极探索适当的染料废水处理技术，对这类水污染进行有效处理。其染色较深，BOD（生化需氧量）、COD（化学需氧量）值相对较高，如果不能适当处理，将其直接排放到水环境中会对生态环境造成毁灭性伤害。人们要不断研究染料废水处理技术，不断完善其实施要点，促进生态环境建设的可持续发展。

1 染料废水及其对生态环境、水资源的污染分析

近些年，工业发展步伐加快，我国污水排放量也不断上升，染料废水占整体工业废水排放量的35.47%。同时，根据相关染料废水调查研究资料，人们发现，染料废水正以每年2%的速度递增[1]。染料废水排放中，1 t染料废水会对20 t正常水体产生污染。染料在很多行业都有应用，尤其是印染纺织行业。染料废水的排放对城市生态、水资源等造成的污染非常严重，甚至对人体健康产生威胁。染料废水主要来源于使用染料的企业以及生产染料的中间企业，因为印染期间需要染料、助剂等，这些都是威胁生态环境的危险因素。随着印染工业的不断发展，废水污染范围不断扩展。根据世界对染料年产量的统计，当前的年产量为80万～90万t。我国的纺织品生产量逐渐递增，同时我国也是世界上纺织品生产大国，出口额位居首位，在常年生产中会产生大量废水污染。

染料废水具有色度高、碱性大、组成成分复杂以及水量大等特点，也是非常难处理的工业废水类型。染料废水中染料是主要污染物，染料中包含各种类型的显色基团和极性基团，组分十分复杂，大部分都是以杂环或者芳烃等为母体生存，都是非常难降解的污染物。这一直是生态环境建设关注的重点，人们不断探索更科学的污染物降解方法。同时，染料中的有机染料化学性质十分稳定，具有致癌、致畸、致突变等作用。作为典型的有毒、难降解有机污染物，废水染料还会吸收光线，影响水体的透明度，对水生生物、微生物等生长造成影响，降低水体的自净能力，产生视觉污染等。如果将其排入土壤将会严重威胁土壤的有机结构，所以人们必须选择适当的方式进行处理。

2 物理化学法染料废水处理技术

在染料废水处理中，物理化学法主要包含吸附法、膜分离技术、萃取技术。

2.1 吸附法

在染料废水处理中，物理化学法中应用最广泛的便是吸附法。吸附法的原理是利用物理化学方式对染料废水的表面进行吸附，以吸附剂为载体，这样就可以将污染物表面的浓集分子态进行处理，同时以活性炭对其吸附，从而达到处理染料废水的目的[2]。近些年，吸附法使用最多的吸附载体是活性炭纤维，它可以对染料废水表面进行吸附，同时在污染处理方面取得非常显著的成果，因为CIO2氧化积极结合活性炭吸附功能，将染料废水中的污染物吸附。单独使用CIO2氧化与结合活性炭吸附相比，两者结合对染料废水中COD去除污染物、脱色等效率提升明显。粉煤灰价格相对低廉，同时来源广泛，所以它在染料废水处理方面具有很大的开发价值。吸附法处理染料废水，具备投资周期短、处理效率高等优势，非常适合生产规模较小的染料企业。其间，人们要重视对染料吸附之后的处理，可以采取再生或者吸附后续处理等，防止处理不当而产生二次污染。

2.2 膜分离技术

在染料废水污染处理中，膜分离技术具备能量消耗低、不污染环境、工艺简单等优势。对于膜分离技术，冯冰凌等人利用壳聚糖超滤膜的方式对染料废水进行处理，发现染料废水中的COD去除率能够达到80%，同时脱色率高于95%[3]。郭明远等人研制了醋酸纤维素（CA）纳滤膜，发现这种膜分离技术应用到活性染料中，可以对染料废水进行有效处理，同时将染料回收[4]。对于活性炭进行填充的改性壳聚糖超滤膜，比较适合酸性染料分离脱色，能够达到98.8%的脱色率，处理效果非常理想。此外，氧化铝微滤膜能够很好地处理染料废水中的不溶性废料，但是投资费用较高，同时需要频繁更换。所以，它比较适合生产规模较大、资金雄厚的工业企业。

2.3 萃取技术

萃取技术是指利用不溶或者非常难溶的溶剂进行染料分子萃取。电泳萃取技术是一种非常理想的处理技术，近些年发展非常迅速。它以液膜技术为基础，对染料废水进行有效萃取，处理其中的染料物质，具有很大的发展空间与开发价值，经济效益与环境效益都较为突出。目前，这一技术还在不断探索中，所以应用不是非常广泛。

3 生化法染料废水处理技术

生化法具备运行成本低的优势，也是染料废水处理中非常常见的一种技术，尤其是近些年人们深入研究厌氧、好氧、纯氧曝气等生化处理方式，使得该技术逐渐渗透到工业生产中。对于生化法，王冠平等人提出利用好氧处理方式，将原曝气池改造为生物铁屑反应池，对染料废水中的COD进行去除，去除率从原来的30%提升至90%，染料废水中的色度去除率从最初的15%提升至95%[5]。由此可以看出，选育与培育优良的脱色菌株是非常重要的生化法处理方向。生化法处理染料废水主要依靠微生物，其对营养物质、酸碱值以及温度等要求严格。在实际应用中，当染料种类较多或者水质波动较大时，会出现处理效果不佳的现象，因此这种方法还要不断完善。

4 化学法染料废水处理技术

化学法染料废水处理技术主要包括Fenton法、电化学氧化法、光催化氧化法等。

4.1 Fenton法

Fenton法主要是指在废水染料混凝前对其进行预处理，废水染料脱色处理率能够达到95%，相比直接混凝法脱色率高出55%。随着相关研究的不断深入，人们积极将紫外光与草盐酸等引入Fenton工艺中，增强Fenton法对染料废水处理的氧化能力。同时，人们发现，使用少量的紫外光进行可见光照射，能够很好地降解染料废水中的污染物，比Fenton法原有处理能力明显增强，达到提高降解率、缩短降解时间的目的。

应用Fenton处理试剂，选择强氧化处理的方式对染料废水中的有机污染物进行处理，该处理方法比较简单，但是整体的处理成本较高。对于废水染料中毒性较大的污染物，人们需要将这种方法与活性炭法、生物法以及混凝沉降法等相结合，才能很好地将废水染料难氧化或者难降解的有机废水科学处理，同时能够降低废水处理成本，拓展废水处理范围。

4.2 电化学氧化法

随着染料废水处理研究的不断深入，人们开始应用电化学氧化法。该技术以传统的电化学处理方法为基础，在其中融入氧化、光催化氧化、催化氧化等手段，很好地突破传统电化学处理局限，提升微电解应用技术水平。王慧等人运用电化学氧化法对染料废水进行处理，利用电化学电解，结合余氯作用对染料废水中的色度以及COD进行去除，在电解60 min之后，色度与COD去除率能够达到89%、99.9%[6]。将活性炭与氢氧化铁等相结合组成复合催化剂，在控制电压10 V、电流0.1 A、电解时间为1.5 h的条件下，废水染料中的COD去除率能够达到88.75%～92.35%，同时脱色率能够达到99%～100%。章婷曦等人研究发现，利用内电解-催化氧化法对染料废水进行处理，不管是色度还是COD都能够达到96%[7]。祁梦兰等人运用微电解、催化氧化、吸附相结合的方式，对染料废水进行处理，发现色度与COD的去除率分别在99.9%、95%[8]。

电催化氧化法的实用性非常高，是非常有效的催化性能电极处理方式。其中的电极材料能够很好地提高该技术的催化性能，同时提高染料废水处理中的电流效率，帮助弱化其中的电极，降低能源消耗。这也是电化学氧化法的重要研究方向，人们要不断提高其处理效果，结合节能原理，达到处理污染、节省能源的目的。

4.3 光催化氧化法

光催化氧化法的应用的突出优势是节能高效，能够将污染物彻底降解，比较常用的试剂有二氧化钛、草酸铁、过氧化氢等。利用载铂二氧化钛半导体作为光催化氧化剂的主要催化剂，结合3B艳红光催化降解研究，人们发现，对于3B艳红的载铂二氧化钛降解处理，过氧化钛具有明显的助催化效果，染料废水中的脱色率与COD去除率都能够达到97.86%、93.27%。同时，光催化氧化法中的Fe3+、络合物能够与近紫外线可见光区相结合，形成超强的配体，对酸铁或者过氧化氢复合体等反应，对染料废水中的活性艳红X-3B进行水溶脱色，同时降低染料废水中的COD。这种处理方法既能够实现节约能源的目的，还能够维持生态平衡，为染料废水可持续处理与发展奠定基础。当然，这种方法还处于不断完善与优化中，需要进一步升级，不断提高染料废水的处理率。