工业染料废水处理工艺研究综述

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摘要：染料废水成分复杂，色度深，COD含量高，是最难处理的工业废水之一，因此人们要合理选择染料废水处理方法。目前，物理法、化学法和生物法是常用的三种基本工业染料废水处理方法。本文综述了工业染料废水处理工艺的研究进展，分析了染料废水处理问题，展望了工业染料废水处理工艺的未来发展趋势。

关键词：染料废水；物理法；化学法；生物法

随着社会的进步，人们的生活更加丰富多彩，染料工业也得到了发展，我国已成为印染业第一大国，每年染料产量为20～25万t。染料废水具有成分复杂、色泽深、毒性大、酸碱性强、含盐量高等特点[1]，如果不经处理直接排放到水体中，会造成相当大的污染。由于染料废水成分复杂且含量高，处理难度非常大，除了少数的大型染料生产企业对废水采用多级处理外，大部分企业只对废水进行一级处理，甚至不经处理直接排放。染料废水的直接排放不仅会对生物的生命活动造成影响，还会严重影响人体健康和正常生活，更会对生态环境造成不可弥补的损失[2]。目前，广泛使用的染料废水处理方法主要有物理法、化学法和生物法三种[3-4]。

1物理法

1.1膜分离

膜分离以选择性透过膜作为分离介质，在某种推动力作用下，选择性透过某些物质，并在溶液中留下其他组分，以达到分离提纯的效果[5-6]。这种方法的优点是处理方法简单，能耗低，无二次污染，处理后的水可以回收二次利用。刘恩华等[7]等利用管式超滤和纳滤技术处理分散染料废水，可以有效截留废水中的分散染料颗粒，每吨废水可回收分散染料10kg以上。

1.2吸附法

吸附法是指用吸附剂将水体污染物中的一种或多种组分聚集，使其凝缩在表面进而达到分离的目的。吸附法的应用范围广、吸附效率高、方法简单易行[8-9]。吸附剂一般为多孔固体，例如，活性炭和离子交换树脂等就经常作为吸附剂处理污水[10]。如今，生物炭作为一种价格便宜、来源广泛、易获得的吸附剂得到了广泛应用。它的物理性质和化学性质稳定，含碳量非常高，具有较大的孔隙且比表面积大，因此吸附性能很好[11-12]。Ghaedi等[13]将镉碲化物纳米颗粒负载于活性炭上，对晚霞黄染料进行吸附试验，结果表明，该吸附剂可以有效吸附晚霞黄染料，吸附效率超过97%。

1.3磁化分离

磁化分离是在磁场力的作用下，根据污染物的磁性不同进行分离的一种方法。磁化分离技术主要去除的污染物为悬浮固体及总磷，对COD也有一定的去除效果，还可降低色度，控制排入水体的污染负荷。这种方法设备简单，价格低廉，便于维护，在处理低浓度染料废水时，具有效果好且速率快的优点[14]。马锋锋等[15]等利用磁化生物炭处理染料中的对硝基苯酚，在外加磁场下，能快速将固液进行分离，经再生后，磁化生物炭有良好的循环再生性。

2化学法

2.1高级氧化法

近年来，高级氧化法成为处理染料废水的新兴技术，该技术在处理过程中利用强氧化性的羟基自由基，将结构稳定难处理的有机分子转化为无毒无害的、可生物降解的低分子物质，以便更好地去除[16]。施银桃等[17]采用臭氧氧化法处理活性艳红K-2BP和分散兰2BLN染料水溶液，结果发现，pH对处理效果影响较大，碱性条件有利于有机物的矿化。李甲亮等[18]采用Fenton氧化正交试验法对活性红、蓝、黑3种单体活性染料配制的模拟废水和实际印染废水进行了脱色和去除COD的研究。结果表明，Fenton法对印染废水色度有90%以上的脱色效果；在废水有效脱色的同时，还能使实际印染废水COD去除率达91.88%，降解效果明显。

2.2化学混凝法

化学混凝法是指在被污染的水中加入混凝剂，使污染物凝聚形成胶粒，再通过混凝沉淀或气浮的方法来去除污染物[19]。其中，混凝剂在处理过程中起决定性作用，混凝剂分为无机混凝剂和有机高分子混凝剂。目前使用最多的无机混凝剂是铝盐和铁盐，如硫酸铝和三氯化铁。混凝法处理效果好，使用方便，价格低廉，货源充足，对人体健康无害。刘歆等[20]将脱色剂和助凝剂引入利用化学絮凝法的处理体系中，三者共同作用，显著提高了废水的处理效果，絮凝效果好，明显降低了废水的色度和COD。

2.3电化学氧化法

电化学氧化法处理染料废水，通过添加少量或不添加化学试剂，在电极材料的作用下，通过利用电解氧化、电解还原等方法，产生羟基自由基等活性基团，破坏染料分子的结构，降低水中污染物的浓度，实现染料的脱色[21-22]。电化学氧化法降解后的产物一般没有毒性，不污染环境，绿色环保，操作简便，脱色效果好，反应条件简单易于控制，受到广泛关注。杨振北等[23]采用动态电化学氧化方法，通过调整氯化钠用量，实时在线测定了模拟酸性大红GR染料废水原水和出水的pH、电导率以及电流，并离线测定了出水的脱色率与COD。

3生物法

生物法处理染料废水是指生物菌体对染料进行絮凝、吸附和降解，将染料从废水中分离或将其转化为中间产物或简单无机物。生物法主要分为好氧生物处理和厌氧生物处理两种。好氧微生物的特点是易培养、繁殖快，能耗少，价格低廉。但是，染料废水浓度高、水质复杂，好氧生物处理法可能会出现效果不稳定、处理时间长、抗冲击能力差的缺点。厌氧生物处理是指在无氧的条件下，通过厌氧菌和兼性厌氧菌将有机大分子污染物降解为无机物，如二氧化碳和甲烷[24]。Isik等[25]利用连续流式厌氧-好氧反应器对模拟染料废水进行处理，处理后COD去除率为91%～97%，色度去除率为84%～91%。

4结论

物理法、化学法和生物法能有效降低染料废水的浓度，但也有各自的优缺点。物理法只是将污染物进行简单的转移，不能将污染物彻底清除，只适用于预处理和深度处理阶段。电化学法设备小、占地少、运行管理简单，但对COD含量高、色度深的废水处理效果不好；生物法能提高生化性，运行费用低，可去除部分有机物，但反应速度慢，水质不稳定。因此，染料废水的处理还有许多困难亟待解决。随着染料行业的不断壮大，新型染料大量涌现，处理染料废水的难度也越来越大，能耗低、效果好、适用范围广、绿色环保、经济节约的处理方法将成为研究的重点。工艺的联合使用将成为主要研究方向，尤其是生物化学和物理化学相结合的方法；根据不同染料废水的水质和污染物，选择更适合的工艺，确定合适的运行参数；多利用自然界的可再生资源对染料废水进行处理，不仅大大节约经济成本，还能提高废水处理效率；染料的清洁生产也具有良好的发展前景，要想从根本上解决问题，必须从源头抓起，减少废水排放量，调整产业结构，采用更为环保经济的生产技术。

作者：国泛函 单位：中铁第五勘察设计院集团有限公司