高级氧化技术在印染废水处理中的应用

陈银霞

【摘 要】印染企业是我国的污染大户，目前主要采用生化与物化的方法处理印染废水。高级氧化技术具有效率高、反应快、污染小等优点，汇集了现代光、电、声、磁、材料等各相近学科的最新研究成果。论文对湿式氧化、超声波氧化、芬顿氧化、臭氧氧化及电化学氧化这五种方法进行了综合阐述，并对高级氧化法的发展趋势和前景做了总结。

【Abstract】The printing and dyeing enterprise is a big polluter in China. At present， we mainly uses biochemical and physical methods to deal with printing and dyeing wastewater. Advanced oxidation technology has the advantages of high efficiency， fast reaction， small pollution and so on. It collects the latest research results of modern light， electricity， sound， magnetism， materials and other similar subjects. In this paper， the five methods of wet oxidation， ultrasonic oxidation， Fenton oxidation， ozone oxidation and electrochemical oxidation are elaborated， and the development trend and prospect of advanced oxidation method are summarized.

【關键词】高级氧化技术；印染废水；应用

【Keywords】advanced oxidation technology； printing and dyeing wastewater； application

【中图分类号】R123.3 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）05-0172-02

1 引言

纺织印染企业是我国的支柱产业，同时也是污染大户。目前，我国国内多数印染厂采用物化与生化相结合的方法处理印染废水，但普遍由于印染废中的偶氮染料稳定性高、水溶性大、难降解，此方法难以取得令人满意的效果。高级氧化技术具有广谱、高效等优点，近年来越来越多的被用于去除染料和印染废水的色度和难降解有机物。

2 高级氧化技术在印染废水处理中的应用简述

高级氧化（AOP）技术又称作深度氧化技术，以产生具有强氧化能力的羟基自由基（·OH）为特点，在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。根据产生自由基的方式和反应条件的不同，可将其分为湿式氧化、超声波氧化、Fenton氧化、臭氧氧化、电化学氧化等。

2.1 湿式氧化

湿式氧化法是在高温（125～320℃）、高压（0.5～20MPa）的条件下，在液相中借助空气或者氧气作为氧化剂，氧化水中悬浮状态或者溶解状态的有机物的一种处理方法[1]。湿式氧化法适用于可生化性差的高浓度有机废水，可降低废水COD浓度，提高B/C比。经过几十年的不断研发，国内外已成功将湿式氧化法应用于印染废水的处理。湿式氧化法反应条件为高温高压，在实际工程应用中有一定的局限性。

2.2 超声波氧化

在印染废水处理中，常采用超声波氧化作为辅助处理，提高水体B/C比。超声波在声波负压作用下会在水中产生空化气泡，该气泡在形成和破裂的过程中会瞬时引起局部升温，产生高温高压的热解反应，并且生成羟基自由基（·OH），达到降解有机物的目的[2]。超声波氧化与臭氧联用可提高臭氧处理能力，但由于超声波装置的造价较高、能耗较大，目前还处于实验室小试和中试阶段。

2.3 芬顿氧化

芬顿（Fenton）氧化，也叫做芬顿试剂氧化，技术源自法国学者芬顿。早在上世纪末，科学家芬顿就创造了苹果酸的亚铁盐氧化方法。Fenton试剂氧化法的主要原理是利用亚铁离子作为过氧化氢分解的催化剂，反应过程中产生具有极强氧化能力的羟基自由基（标准电极电位为2.80）羟基自由基进攻有机质分子，从而破坏有机质分子并使其矿化直至转化为CO2等无机质。Fenton试剂除了通过氧化作用去除有机物，还通过铁离子络合物的吸附混凝作用去除有机物。后续常与曝气生物滤池（biological aerated filter，简称BAF）联用，可进一步去除废水中的有机物，降低COD和色度。

Fenton氧化一般用于处理有机物浓度较高的废水，作为废水预处理或者中水回用系统的浓水深度处理。当COD

含量超过150mg/L，根据不同的硫酸亚铁、双氧水和硫酸的投加配比，可降废水COD降低至80mg/L以下。在色度去除方面，运用芬顿试剂可以获得95%或者更高的废水脱色率，处理含次甲基与偶氮的废水，可去除97%左右的色度，效果显著。

Fenton氧化法投资较低、运行成本较高，可通过添加一定量的催化剂可减少加药量。此法在造纸、化学品、印染、日用化工、皮革等工业污水处理中均适用。

2.4 臭氧氧化

臭氧氧化是高级氧化中最具代表性的一种。臭氧作为高效的无二次污染的氧化剂，是常用氧化剂中氧化能力最强的（O3>ClO2>Cl2>NH2Cl），其氧化能力是氯的2倍，能够氧化去除无机还原物质，具有较强的脱色、脱嗅能力。臭氧和废水中的有机物以直接和间接两种方式进行反应。直接反应指的是臭氧分子直接和有机物分子进行反应，间接反应是指部分臭氧分子先分解，产生了·OH自由基再与有机物进行反应。

臭氧在溶液里有三种去向，第一是直接从溶液里逸出，第二是分解产生·OH自由基，第三是和溶液里的有机物污染物发生氧化反应。

臭氧技术也可与BAF联用，提高有机物去除率。臭氧技术适用于COD浓度较低的印染废水，COD浓度小于150mg/L时，通入50～100ppm的臭氧可将COD降低至80mg/L以下。

臭氧氧化法投资较高，但运行成本为芬顿氧化法的60%左右，在印染废水处理、饮用水消毒、空气除味与杀菌或者果蔬消毒等方面均可使用。

2.5 电化学氧化法

电化学氧化法的机理主要是通过电极材料的作用产生超氧自由基（O2-）、H2O2、羟基自由基（·OH）等活性基团来氧化水体中的有机物[3]。电化学氧化反应条件温和，无二次污染，操作方便，具有灵活性、便捷性等技术优势。缺点是设备投资较高，能耗较高。

3 高级氧化技术的应用前景和趋势

最近20年内，高级氧化技术获得了迅速的发展，是一种新兴的水处理技术。与传统的生化、物化工艺相比，高级氧化技术具有处理效率高、适用性强、氧化彻底、无二次污染等明显优势。随着环保局势日益紧迫，人们环境保护意识的日益增强，越来越多的企业、单位尝试寻找合适的高级氧化工艺。通过高级氧化技术与传统物化、生化技术的结合，可大大提高处理效率，降低成本，具有良好的应用前景。

4 结语

通过以上五种高级氧化工艺的综述对比可知：在印染废水处理中，芬顿氧化法与臭氧氧化法是两种运用较多的高级氧化工艺。湿式氧化法反应条件为高温高压，在实际工程应用中有一定的局限性。超声波装置的造价较高、能耗较大，目前还处于实验室小试和中试阶段。电化学氧化法设备投资较高，能耗较高，稳定性较差。如果湿式氧化法、超声波氧化法和电化学氧化法能攻克各自的领域的难关，突破瓶颈，降低成本，那么这三种工艺也将越来越多地为人们所接受，高级氧化这条道路将越来越宽广。

【参考文献】

【1】卢徐节，刘琼玉，刘延湘，等. 高级氧化技术在印染废水处理中的应用[J]. 印染助剂，2011（05）：7-11.

【2】林丽英. 高级氧化技术在印染废水处理中应用的探讨[J]. 辽宁化工，2014（01）：37-38+41.

【3】張治宏，王彩花，王晓昌. 高级氧化技术在印染废水处理中的研究进展[J]. 工业安全与环保，2012（08）：19-21.