表3各类染料废水处理技术及工艺特点

表3各类染料废水处理技术及工艺特点

2010年我国染料产量达到75.6万吨，占世界染料总产量的60％，居世界首位。同时，染料行业也属高能耗、高污染产业。据测算[1]，我国每生产1t染料，大约排放废水744m3。在生产和使用过程中约有10％～20％染料释放到水体中[2]。按2010年我国染料生产总量计算，将有7.56～15.12万吨染料随废水直接进入水体环境。染料生产的基本原料为苯系、萘系、蒽醌、苯胺及联苯胺类化合物，且在生产工艺过程中多与金属、盐类等物质螯合，造成了染料废水多为含盐、含氯化物或溴化物、微酸或微碱、含金属离子、含硫的高化学需氧量（chemicaloxygendemand，COD），高色度，“三致”毒性的难降解有机废水[3-4]。染料废水大量进入我国水体环境，已成为威胁我国水环境安全的重要因素之一。多年来，研究者采用了多种工艺对染料废水进行处理研究。但每种处理工艺各有其优缺点和适用范围，如表1所示。目前，染料工业废水处理的突出问题可归结如下。（１）色度的脱除和复杂难降解有机物的矿化存在技术困难和理论黑箱：根据Wiff氏提出的发色基团理论，要去除染料废水的色度，关键的步骤在于破坏其发色基团的结构；而提高印染废水的可生化性，降低其COD值，则要依靠芳香环的裂解。然而，何种处理技术能够同时解决色度脱除和难降解物质矿化的技术难题；在处理过程中，各类污染物又遵循哪种降解（氧化？还原？）的规律，是亟待解决的理论问题。（２）废水排放量巨大，威胁水环境安全：高毒性废水进入水体环境，在水生生物体内富集；经处理染料废水降解产物可能比母体化合物更具生物毒性，染料废水处理究竟应将产物控制在何种状态，也是研究者面临的理论困境。（３）经济发展水平制约处理技术的推广：从国家发展程度上看，我国尚属发展中国家，染料废水处理的经济性也制约着目前现有染料废水处理技术的推广，亟待提出经济性好的染料废水处理工艺。（４）研究者多关注于将各类处理工艺与污染物组合随机组合，研究缺乏面向污染物分类的系统性工艺研究；即使有研究者关注到按照染料结构开发处理技术，也忽略了从三大类应用最广泛的染料（偶氮染料、蒽醌染料及三苯基甲烷类染料）横向加以比较的研究思路。可见，欲实现染料废水的脱色和矿化高效处理，需从染料的微观结构入手，对其降解机制进行分析，并开发出针对性较好的染料废水处理技术。表３　各类染料废水处理技术及工艺特点处理技术优势适用范围存在问题化学法电化学法电化学氧化及电化学还原处理色度、COD、BOD和TSS有效，工艺灵活，适应性强；工程投资低，处理量大，对疏水性染料脱色效率高。除阳离子染料以外的染料。单位电耗、铁耗大，成本过高；电极材料的制备过程复杂。电凝聚电气浮法分散染料、还原染料、硫化染料。对亲水性染料脱色能力低，COD去除效率低，n产生化学污泥，二次污染。高级氧化法光催化氧化法催化剂投入量小，处理效果好，反应时间短。催化剂价格昂贵及回用问题，光能利用率低，反应器复杂。Fenton及类Fenton氧化法Fenton试剂兼具有氧化和混凝的作用工艺条件苛刻，运转费用高，产生剩余污泥较多。O3氧化占地面积小，容易自动控制，调节方便，不产生污泥，不会二次污染直接染料、酸性染料、碱性染料、活性染料成本高，ＣＯＤ去除率不理想。物理法吸附法废物利用，操作简单水溶性染料、阳离子染料吸附剂再生性差，吸附量不大混凝沉淀法占地少、工程投资低、处理量大、效果显著，对疏水性染料废水脱色率高。分散染料、硫化染料、还原染料对亲水性染料脱色率低、对COD去除率低，且会产生大量泥渣且脱水困难。膜技术脱色效果明显分散染料膜堵塞问题严重，费用高昂生物法好氧法经济性好处理时间长，效果不稳定，抗冲击能力差。厌氧法脱色效果好，停留时间短产生大量苯胺，出水生物毒性大厌氧/好氧法COD去除率高，经济性好抗冲击能力差，适应性差，反应时间过长。