一、印染廢水處理分類(lèi)及研究進(jìn)展
印染廢水是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，因治理困難，處理成本高，成為環(huán)境治理的重點(diǎn)對(duì)象。在選擇印染廢水處理工藝時(shí)需根據(jù)水質(zhì)特征進(jìn)行技術(shù)分析，選擇出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，又可兼顧成本的處理工藝。本文主要介紹的處理方法包括物化處理法、化學(xué)處理法和生化處理法。
1.1 物化處理法
物化處理法是指利用物理作用和化學(xué)反應(yīng)組成廢水處理系統(tǒng)，分離和去除印染廢水中的不溶性污染物和部分可溶性有機(jī)污染物。在物化處理法中處理效果較好的方法有吸附法和膜分離法。
吸附法是利用溶質(zhì)對(duì)水的疏水性和吸附劑對(duì)溶質(zhì)的親和力，將污染物從水中轉(zhuǎn)移到吸附劑上。常見(jiàn)的吸附劑有活性炭和硅膠等。雖然利用吸附法可以有效去除印染廢水中的色度和有機(jī)污染物，但吸附劑的吸附容量有限，吸附飽和后再生難度較大等原因，因此吸附法在一般廢水處理中使用較少，常用在印染廢水的深度處理中
膜分離法是指根據(jù)濾膜的顆?？讖綄⒉荒芡ㄟ^(guò)的污染物從水中截流到濾膜表面，從而達(dá)到凈化水體的目的。一般可分為滲透和滲析，具有出水水質(zhì)好，適應(yīng)性強(qiáng)和效率高等優(yōu)點(diǎn)，但存在濾膜易污染，運(yùn)行費(fèi)用高等問(wèn)題。馬江權(quán)等人采用氧化鋯微濾膜和聚酰胺納濾膜共同處理印染廢水，取得較好處理效果，達(dá)到工業(yè)水回用標(biāo)準(zhǔn)。陳啟斌等人通過(guò)研究不同影響因素對(duì)絮凝效果的影響，研究結(jié)果表明當(dāng)MBF(微生物絮凝劑)與CaCl2質(zhì)量比為1∶32時(shí)絮凝效果最好，經(jīng)處理后COD去除率可達(dá)96.07%。
1.2 化學(xué)處理法
化學(xué)處理法是指通過(guò)物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)改變污染物的物理化學(xué)性質(zhì)，使其降解成大分子顆粒物，進(jìn)而從廢水中去除的目的。在化學(xué)處理法中研究較多的是高級(jí)氧化法和電化學(xué)法。
高級(jí)氧化法(AOP)是由Glaze等首次提出，是利用羥基自由基(•OH)的強(qiáng)氧化性，與水中污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而將污染物從水中去除。本文主要介紹高級(jí)氧化法中臭氧氧化法，F(xiàn)enton試劑氧化法和光化學(xué)氧化法。
臭氧氧化法處理污染物分為兩種途徑，一種途徑是臭氧直接將污染物氧化為無(wú)機(jī)物。另一種是通過(guò)臭氧分解產(chǎn)生羥基自由基OHo，利用強(qiáng)氧化性，使污染物發(fā)色基團(tuán)中的不飽和鍵斷裂。盧昶雨等通過(guò)對(duì)3種不同模擬廢水連續(xù)通30min臭氧處理測(cè)定吸光度，結(jié)果表明臭氧氧化對(duì)三種印染廢水效果均在90%左右。董姣等采用8種不同活性染料研究單一染料配水和混合染料配水經(jīng)臭氧/微電解處理后的出水效果，處理水質(zhì)較好，滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn)。
Fenton試劑氧化法是指H2O2在Fe2+離子的催化下，具有強(qiáng)氧化作用，利用Fenton試劑氧化法可將廢水中的有機(jī)污染物氧化去除。張曉東等將Fenton試劑法與混凝法相結(jié)合，在fenton試劑中加入CPAM(陽(yáng)離子聚丙烯酰胺)共同處理印染廢水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)處理后COD與濁度去除率可達(dá)51.22%和79.17%。程然將Fenton試劑氧化法與生物法聯(lián)用處理印染廢水，取得較好出水水質(zhì)。
光化學(xué)氧化法是通過(guò)氧化作用和光催化協(xié)同促進(jìn)反應(yīng)速率和氧化能力的一種水處理技術(shù)。光化學(xué)氧化法可分為直接氧化與間接氧化，其中光分解，光敏化氧化是在光照條件下，直接使水中污染物分解。光激化氧化和光催化氧化是通過(guò)產(chǎn)生•OH間接氧化污染物。陳志錚等利用UV/TiO2光催化氧化法處理印染廢水，印染廢水處理效果良好。崔迪等通過(guò)光催化氧化裝置處理印染廢水，出水水質(zhì)較好。
電化學(xué)氧化法根據(jù)氧化原理分為兩個(gè)過(guò)程，一是通過(guò)陽(yáng)極直接將污染物氧化為無(wú)害物質(zhì)，二是通過(guò)陽(yáng)極產(chǎn)生可變價(jià)的金屬鹽溶液，通過(guò)鹽溶液氧化作用，將污染物氧化降解成無(wú)害物質(zhì)。王昭陽(yáng)等利用三維電解法催化處理羅丹明B模擬印染廢水，羅丹明B降解率為80%～90%。譚順意等通過(guò)微電解法催化處理印染廢水，取得較好處理效果。
1.3 生化處理法
生化處理法按需氧量可分為好氧生物法和厭氧生物法。好氧生物法是利用好氧微生物和兼性厭氧微生物的生化作用來(lái)完成處理廢水的過(guò)程。通過(guò)向廢水中通入氧氣提高好氧微生物的生化作用，利用生化作用轉(zhuǎn)化廢水中難降解污染物。好氧法由于單一處理效果并不理想且后期運(yùn)行費(fèi)用高，一般應(yīng)用于廢水深度處理。
厭氧生物法是在厭氧條件下，通過(guò)厭氧微生物和兼性厭氧微生物的代謝作用，將廢水中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。厭氧生物法同時(shí)適用于不同濃度廢水，對(duì)染料中的偶氮基、蒽醌基和三苯甲烷基均可降解，因耗能少而被廣泛應(yīng)用好氧-厭氧技術(shù)的主要原理是利用好氧作用和厭氧作用相結(jié)合，通過(guò)生物降解作用協(xié)同處理廢水中難降解有機(jī)污染物，并且厭氧反應(yīng)能降解部分有機(jī)酸。宋夢(mèng)琪等對(duì)聚乙烯醇(PVA)印染廢水先進(jìn)行厭氧階段的水解酸化過(guò)程，后進(jìn)行好氧處理，結(jié)果表明經(jīng)水解酸化后的印染廢水通過(guò)好氧處理后出水水質(zhì)更好。
二、活性炭吸附法及其組合工藝在印染廢水處理中的研究進(jìn)展
活性炭是將有機(jī)原料，如煤炭、木料、硬果殼、樹(shù)脂等為原料，在高溫下碳化、活化而成?；钚蕴靠紫堵蚀?，表面具有無(wú)數(shù)細(xì)小空隙，因此具有優(yōu)良的吸附性和極大的吸附容量。但由于微孔直徑在2～50nm之間，同時(shí)具有強(qiáng)親水性，限制了大分子及疏水性染料在活性炭?jī)?nèi)部的擴(kuò)散。因此活性炭吸附法對(duì)中低分子和水溶性染料吸附性較好，對(duì)于大分子和疏水性染料吸附性能較差。因此單獨(dú)使用活性炭法處理印染廢水的效果并不能滿(mǎn)足我們對(duì)水質(zhì)的要求，采用組合工藝可提高出水質(zhì)量，去除多種污染物并且能降低處理成本。目前，活性炭組合工藝處理印染廢水主要包括化學(xué)氧化-活性炭法，臭氧-活性炭法和微波-活性炭發(fā)。
2.1 化學(xué)氧化-活性炭法
化學(xué)氧化-活性炭法是將化學(xué)氧化法和吸附法相結(jié)合，先利用氧化法將印染廢水中的有機(jī)污染物氧化成無(wú)機(jī)物和小分子顆粒，然后通過(guò)活性炭將廢水中的小分子顆粒吸附到活性炭上，再將活性炭從廢水中分離，從而凈化水體。而與此過(guò)程相反的活性炭-化學(xué)氧化法的作用機(jī)理則是先通過(guò)活性炭的吸附作用，將印染廢水中有機(jī)污染物轉(zhuǎn)移到活性炭表面，維持有機(jī)污染物的高濃度，在活性炭表面與污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，提高污染物去除率。兩種方法適用的印染廢水濃度不同。前者適用于高濃度印染廢水，后者適用于中低濃度廢水。朱洪濤等利用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)比Fenton試劑氧化和活性炭組合處理印染廢水，結(jié)果表明Fenton氧化和活性炭組合處理印染廢水脫色率可達(dá)90.1%，相對(duì)于單獨(dú)Fenton和單獨(dú)活性炭吸附提高了18%和20.9%;孫曉旭等采用Fenton-活性炭，活性炭-Fenton和Fenton與活性炭同時(shí)處理印染廢水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明同時(shí)處理時(shí)出水水質(zhì)最好，這可能是活性炭和Fenton試劑之間的協(xié)同作用造成的。
2.2 臭氧-活性炭法
臭氧-活性炭法是將活性炭物理吸附作用，臭氧氧化作用，生物降解作用三者融合為一體的新型水處理技術(shù)。臭氧具有強(qiáng)氧化性和促進(jìn)絮凝的作用。臭氧-活性炭法先通過(guò)臭氧氧化分解水中的有機(jī)污染物，促進(jìn)水中部分膠體和可溶性有機(jī)物絮凝沉淀，同時(shí)臭氧使廢水中有機(jī)污染物通過(guò)開(kāi)環(huán)和斷鏈氧化成小分子物質(zhì)，更易被活性炭所吸附，并產(chǎn)生少量溶解氧維持活性炭上附著的微生物活性，提高活性炭使用周期。這使得在保持臭氧和活性炭本身優(yōu)勢(shì)的同時(shí)協(xié)同作用，提高出水水質(zhì)。馮癑等通過(guò)采用活性炭催化臭氧氧化對(duì)印染廢水進(jìn)行深度處理，取得較好處理效果。沈擁軍等人通過(guò)對(duì)甲基紅模擬印染廢水采用臭氧/活性炭聯(lián)用工藝處理，利用正交實(shí)驗(yàn)研究臭氧流量、廢水溫度、pH和活性炭投加量對(duì)處理效果的影響，結(jié)果表明最佳運(yùn)行條件下色度去除率和COD去除率分別為97.4%和85.2%，并且通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明臭氧-活性炭法處理效果優(yōu)于單獨(dú)使用臭氧和單獨(dú)活性炭法。
2.3 微波-活性炭法
微波-活性炭法是利用微波的輻射性能和活性炭的吸附性能結(jié)合的新型處理工藝，微波具有很強(qiáng)的穿透能力，使廢水中的極性分子高速旋轉(zhuǎn)達(dá)到熱效應(yīng)，產(chǎn)生的高溫使得有機(jī)污染物降解成無(wú)機(jī)物，并通過(guò)活性炭的吸附作用吸附去除。同時(shí)微波的非熱效應(yīng)可以加快有機(jī)污染物分子鍵的斷裂，提高有機(jī)污染物的去除率并且不會(huì)產(chǎn)生二次污染。陳紅英等采用微波處理法和活性炭吸附法協(xié)同處理模擬印染廢水，結(jié)果表明出水水質(zhì)良好，并且通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明二者聯(lián)合處理印染廢水優(yōu)于單一處理方法。陳俊平等通過(guò)微波強(qiáng)化作用，促進(jìn)Fenton-活性炭法處理印染廢水，處理效果良好，經(jīng)處理后出水COD和色度去除率可達(dá)73.7%和93.2%。
三、結(jié)語(yǔ)
印染廢水變化無(wú)常，成分復(fù)雜，在工業(yè)廢水中屬于難治理一類(lèi)，需要根據(jù)印染廢水的組成及物化性質(zhì)，綜合考慮各種處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇合適的組合工藝進(jìn)行處理。但由于印染染料之間的差異和印染廢水本身的復(fù)雜性，活性炭工藝技術(shù)尚未成熟。日后的主要研究方向分為兩種，一是研究新型活性炭，降低成本及提高去除率。二是研究活性炭和其他工藝的新型組合工藝。通過(guò)組合工藝，不斷彌補(bǔ)自身不足，提高去除率，將對(duì)環(huán)境的影響降到最低。
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