染料廢水處理技術及實施要點分析

趙 韜

（遂寧市環境監測站，四川 遂寧 629000）

水污染是當前生態建設與可持續發展關注的焦點，而生產廢水是水體污染最突出的因素。近年來，染料與印染等行業發展速度較快，生產期間的廢水污染對水體造成嚴重傷害。人們必須積極探索適當的染料廢水處理技術，對這類水污染進行有效處理。其染色較深，BOD（生化需氧量）、COD（化學需氧量）值相對較高，如果不能適當處理，將其直接排放到水環境中會對生態環境造成毀滅性傷害。人們要不斷研究染料廢水處理技術，不斷完善其實施要點，促進生態環境建設的可持續發展。

1 染料廢水及其對生態環境、水資源的污染分析

近些年，工業發展步伐加快，我國污水排放量也不斷上升，染料廢水占整體工業廢水排放量的35.47%。同時，根據相關染料廢水調查研究資料，人們發現，染料廢水正以每年2%的速度遞增[1]。染料廢水排放中，1 t染料廢水會對20 t正常水體產生污染。染料在很多行業都有應用，尤其是印染紡織行業。染料廢水的排放對城市生態、水資源等造成的污染非常嚴重，甚至對人體健康產生威脅。染料廢水主要來源于使用染料的企業以及生產染料的中間企業，因為印染期間需要染料、助劑等，這些都是威脅生態環境的危險因素。隨著印染工業的不斷發展，廢水污染范圍不斷擴展。根據世界對染料年產量的統計，當前的年產量為80萬～90萬t。我國的紡織品生產量逐漸遞增，同時我國也是世界上紡織品生產大國，出口額位居首位，在常年生產中會產生大量廢水污染。

染料廢水具有色度高、堿性大、組成成分復雜以及水量大等特點，也是非常難處理的工業廢水類型。染料廢水中染料是主要污染物，染料中包含各種類型的顯色基團和極性基團，組分十分復雜，大部分都是以雜環或者芳烴等為母體生存，都是非常難降解的污染物。這一直是生態環境建設關注的重點，人們不斷探索更科學的污染物降解方法。同時，染料中的有機染料化學性質十分穩定，具有致癌、致畸、致突變等作用。作為典型的有毒、難降解有機污染物，廢水染料還會吸收光線，影響水體的透明度，對水生生物、微生物等生長造成影響，降低水體的自凈能力，產生視覺污染等。如果將其排入土壤將會嚴重威脅土壤的有機結構，所以人們必須選擇適當的方式進行處理。

2 物理化學法染料廢水處理技術

在染料廢水處理中，物理化學法主要包含吸附法、膜分離技術、萃取技術。

2.1 吸附法

在染料廢水處理中，物理化學法中應用最廣泛的便是吸附法。吸附法的原理是利用物理化學方式對染料廢水的表面進行吸附，以吸附劑為載體，這樣就可以將污染物表面的濃集分子態進行處理，同時以活性炭對其吸附，從而達到處理染料廢水的目的[2]。近些年，吸附法使用最多的吸附載體是活性炭纖維，它可以對染料廢水表面進行吸附，同時在污染處理方面取得非常顯著的成果，因為CIO2氧化積極結合活性炭吸附功能，將染料廢水中的污染物吸附。單獨使用CIO2氧化與結合活性炭吸附相比，兩者結合對染料廢水中COD去除污染物、脫色等效率提升明顯。粉煤灰價格相對低廉，同時來源廣泛，所以它在染料廢水處理方面具有很大的開發價值。吸附法處理染料廢水，具備投資周期短、處理效率高等優勢，非常適合生產規模較小的染料企業。其間，人們要重視對染料吸附之后的處理，可以采取再生或者吸附后續處理等，防止處理不當而產生二次污染。

2.2 膜分離技術

在染料廢水污染處理中，膜分離技術具備能量消耗低、不污染環境、工藝簡單等優勢。對于膜分離技術，馮冰凌等人利用殼聚糖超濾膜的方式對染料廢水進行處理，發現染料廢水中的COD去除率能夠達到80%，同時脫色率高于95%[3]。郭明遠等人研制了醋酸纖維素（CA）納濾膜，發現這種膜分離技術應用到活性染料中，可以對染料廢水進行有效處理，同時將染料回收[4]。對于活性炭進行填充的改性殼聚糖超濾膜，比較適合酸性染料分離脫色，能夠達到98.8%的脫色率，處理效果非常理想。此外，氧化鋁微濾膜能夠很好地處理染料廢水中的不溶性廢料，但是投資費用較高，同時需要頻繁更換。所以，它比較適合生產規模較大、資金雄厚的工業企業。

2.3 萃取技術

萃取技術是指利用不溶或者非常難溶的溶劑進行染料分子萃取。電泳萃取技術是一種非常理想的處理技術，近些年發展非常迅速。它以液膜技術為基礎，對染料廢水進行有效萃取，處理其中的染料物質，具有很大的發展空間與開發價值，經濟效益與環境效益都較為突出。目前，這一技術還在不斷探索中，所以應用不是非常廣泛。

3 生化法染料廢水處理技術

生化法具備運行成本低的優勢，也是染料廢水處理中非常常見的一種技術，尤其是近些年人們深入研究厭氧、好氧、純氧曝氣等生化處理方式，使得該技術逐漸滲透到工業生產中。對于生化法，王冠平等人提出利用好氧處理方式，將原曝氣池改造為生物鐵屑反應池，對染料廢水中的COD進行去除，去除率從原來的30%提升至90%，染料廢水中的色度去除率從最初的15%提升至95%[5]。由此可以看出，選育與培育優良的脫色菌株是非常重要的生化法處理方向。生化法處理染料廢水主要依靠微生物，其對營養物質、酸堿值以及溫度等要求嚴格。在實際應用中，當染料種類較多或者水質波動較大時，會出現處理效果不佳的現象，因此這種方法還要不斷完善。

4 化學法染料廢水處理技術

化學法染料廢水處理技術主要包括Fenton法、電化學氧化法、光催化氧化法等。

4.1 Fenton法

Fenton法主要是指在廢水染料混凝前對其進行預處理，廢水染料脫色處理率能夠達到95%，相比直接混凝法脫色率高出55%。隨著相關研究的不斷深入，人們積極將紫外光與草鹽酸等引入Fenton工藝中，增強Fenton法對染料廢水處理的氧化能力。同時，人們發現，使用少量的紫外光進行可見光照射，能夠很好地降解染料廢水中的污染物，比Fenton法原有處理能力明顯增強，達到提高降解率、縮短降解時間的目的。

應用Fenton處理試劑，選擇強氧化處理的方式對染料廢水中的有機污染物進行處理，該處理方法比較簡單，但是整體的處理成本較高。對于廢水染料中毒性較大的污染物，人們需要將這種方法與活性炭法、生物法以及混凝沉降法等相結合，才能很好地將廢水染料難氧化或者難降解的有機廢水科學處理，同時能夠降低廢水處理成本，拓展廢水處理范圍。

4.2 電化學氧化法

隨著染料廢水處理研究的不斷深入，人們開始應用電化學氧化法。該技術以傳統的電化學處理方法為基礎，在其中融入氧化、光催化氧化、催化氧化等手段，很好地突破傳統電化學處理局限，提升微電解應用技術水平。王慧等人運用電化學氧化法對染料廢水進行處理，利用電化學電解，結合余氯作用對染料廢水中的色度以及COD進行去除，在電解60 min之后，色度與COD去除率能夠達到89%、99.9%[6]。將活性炭與氫氧化鐵等相結合組成復合催化劑，在控制電壓10 V、電流0.1 A、電解時間為1.5 h的條件下，廢水染料中的COD去除率能夠達到88.75%～92.35%，同時脫色率能夠達到99%～100%。章婷曦等人研究發現，利用內電解-催化氧化法對染料廢水進行處理，不管是色度還是COD都能夠達到96%[7]。祁夢蘭等人運用微電解、催化氧化、吸附相結合的方式，對染料廢水進行處理，發現色度與COD的去除率分別在99.9%、95%[8]。

電催化氧化法的實用性非常高，是非常有效的催化性能電極處理方式。其中的電極材料能夠很好地提高該技術的催化性能，同時提高染料廢水處理中的電流效率，幫助弱化其中的電極，降低能源消耗。這也是電化學氧化法的重要研究方向，人們要不斷提高其處理效果，結合節能原理，達到處理污染、節省能源的目的。

4.3 光催化氧化法

光催化氧化法的應用的突出優勢是節能高效，能夠將污染物徹底降解，比較常用的試劑有二氧化鈦、草酸鐵、過氧化氫等。利用載鉑二氧化鈦半導體作為光催化氧化劑的主要催化劑，結合3B艷紅光催化降解研究，人們發現，對于3B艷紅的載鉑二氧化鈦降解處理，過氧化鈦具有明顯的助催化效果，染料廢水中的脫色率與COD去除率都能夠達到97.86%、93.27%。同時，光催化氧化法中的Fe3+、絡合物能夠與近紫外線可見光區相結合，形成超強的配體，對酸鐵或者過氧化氫復合體等反應，對染料廢水中的活性艷紅X-3B進行水溶脫色，同時降低染料廢水中的COD。這種處理方法既能夠實現節約能源的目的，還能夠維持生態平衡，為染料廢水可持續處理與發展奠定基礎。當然，這種方法還處于不斷完善與優化中，需要進一步升級，不斷提高染料廢水的處理率。

5 其他處理方法

除了上述染料廢水處理方法之外，還有很多其他處理方法。例如，處理難降解的染料廢水時，人們可以采用低溫等離子體化學法或者超臨界水氧化技術等，這些都是當前不斷深入研究的新技術。此外，臭氧-生化法、射線輻射法、濕式空氣氧化法等都是染料廢水處理的有效方法。

6 結語

染料廢水處理方法較多，但是各種方法都存在優勢和不足。人們需要不斷研究和完善處理方法，從而提高染料廢水處理效率，推動社會經濟實現可持續發展。

1 陳 躍.染料廢水處理技術及研究趨勢[J].湖北理工學院學報，2017，27（1）：8-14.

2 陳嬋維，付忠田，于洪蕾，等.染料廢水處理技術進展[J].環境保護與循環經濟，2017，30（4）：37-40.

3 馮冰凌.殼聚糖醋酸溶液粘度的穩定性及其對殼聚糖超濾膜分離效果的影響[J].廣東化工，1999，（4）：27-29.

4 郭明遠，樊芷蕓，楊牛珍，等.醋酸纖維素超濾膜低溫氧等離子體表面改性[J].膜科學與技術，1997，（6）：10-15.

5 王冠平，許建華，肖羽堂.生物接觸氧化池兩種不同曝氣方式的充氧性能的比較研究[J].凈水技術，1999，（4）：11-14.

6 王 慧，王建龍，占新民，等.電化學法處理含鹽染料廢水[J].中國環境科學，1999，19（5）：441-444.

7 章婷曦，周 建.內電解-催化氧化法治理染料廢水[J].南京理工大學學報（自然科學版），1999，23（6）：546-549.

8 祁夢蘭，韓兆瑞，李趕響，等.電解-催化氧化-吸附法處理活性染料生產廢水[J].河北科技大學學報，2000，21（3）：62-65.