程金苹 李佳钰 李平

摘要：染料废水是较难处理的工业废水之一，本文对染料废水的处理技术进行了分析，总结了染料废水不同处理技术的特点，并对染料废水处理的研究趋势进行了展望。

关键词：染料废水;处理技术;应用前景

中图分类号：X791 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）03-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.056

The study of dye wastewater treatment technology

Cheng Jinping，Li Jiayu，Li Ping

（Shanghai Environmental Design and Research Institute Co.，Ltd.，Shanghai 200072，China）

Abstract：Dye wastewater is one of the industrial wastewater which is difficult to be treated. This paper analyzes the treatment technology of dye wastewater.The characteristics of different treatment technologies of dye wastewater were summarized， and the research trend of dye wastewater treatment was prospected.

Key words：Treatment technology;Dye wastewater;Application prospect

染料的使用使我们的生活绚丽多彩，但我们无法避免染料生产过程中产生的工艺废水——母液水和漂洗水。由于染料废水高色度、高COD、化学性质稳定很难被生物降解等特点，未达标排放的染料废水进入生态系统后，会影响水体和土壤中的生物，对人类的健康造成危害、破坏生态平衡。现阶段常用的染料废水处理方法有物理法、化学法、生物法。

1 物理处理法

1.1 吸附法

吸附法在染料废水处理中较为常见，主要是利用吸附材料巨大的比表面积吸附污染物，从而达到水质净化的目的。常用的吸附剂主要有沸石、分子筛、活性炭、硅胶、腐殖酸类吸附剂等，吸附法的优点是可以快速且高效率去除水中的染料分子，但是仅仅是对水中染料分子进行了简单的转移，并不能降解染料分子使之真正的去除。同时，吸附材料吸附饱和后，吸附材料的再生问题并不能得到很好的解决，因此，更多的研究转向新型吸附材料的研发。徐丽琴[1]制备了一种多孔的生物材料，通过实验研究了该材料对染料废水的吸附性能，在温度为30℃时，在40mg/L中性红染料中投加1g/L的多孔生物材料，其去除率达到了98%，且再生5次后，去除率几乎保持不变。许倩倩[2]利用铁有机骨架材料吸附偶氮型阴离子染料，实验结果表明，在酸性条件下，铁有机骨架材料对染料脱色的效率更好，同时，染料初始浓度增大时，对阴离子染料的吸附效果也增加。新型吸附材料还在不断的研究，若能很好的解决材料再生的问题，吸附法的应用前景会更加的广阔。

1.2 气浮法

气浮法是利用设备产生高度分散的微小气泡，水中的污染物将微小气泡作为载体，污染物负载在气泡上随着浮力上升到液体表面，再由刮渣设备将水面的泡沫刮除，从而达到去除污染物净化水质的目的。Horng和Huang[3]利用气浮法从染料废水中分离出来直接蓝染料。卑蕾蕾[4]利用自制的电解装置，采用电凝聚-气浮法处理活性蓝RBu17和活性绿GR19染料废水，通过实验，当电解质浓度2g/L、pH<7、染料废水的浓度<300mg/L时，活性蓝RBu17和活性绿GR19染料废水的脱色率均达到90%，该方法对染料的脱色有着较为明显的效果，但电解气浮法的电耗高，操作运行管理复杂，且电极易結垢，很难用于大型生产。

1.3 膜分离技术

膜分离技术在废水的深度处理中较为常见，主要是利用膜对染料污水中不同物质的选择透过性来分离污染物。冯冰凌[5]选择壳聚糖超滤膜对染料废水进行处理，脱色效率和COD的去除效率分别达到了可以达到了95%和80%。也有研究人员利用活性炭填充的改性壳聚糖超滤膜处理酸性染料，该膜材料对酸性染料的分离和脱色都有较好的效果。张芸[6]通过组合膜分离技术处理还原性染料废水和活性染料废水，结果表明，采用超滤系统处理的还原染料废水的膜出水水质可以满足污水厂内回用水水质的要求，采用纳滤浓缩活性染料废水可以较好的回收染料。同时采用双膜膜分离系统处理还原性染料废水后，其COD和色度去除率分别达到95.21%和100%，处理活性染料后，其COD和色度去除率也达到了82.85%和99.43%。膜的选择性好、适应能力强，但是投资高，且在一定的压力下，膜易出现栓塞和断丝的问题，因此在利用膜分离技术处理废水时，必须对膜进行定期维护修理，膜分离技术的成本也因此升高。

2 化学处理法

2.1 化学混凝法

化学混凝法是通过投加混凝剂与染料废水发生化学反应使污染物去除、水质净化的方法。混凝法的操作简单、占地面积小、处理量大且可有效降低废水的COD、色度和SS等优点，在染料废水处理过程中使用较为频繁。但对于不同的染料，它的处理效果也并不相同，它对硫化染料和分散染料有很好的去除效果，对酸性染料、活性染料、直接染料和还原染料的去除效果较差。混凝的效果除了受到染料不同的影响，也会受到外界温度、pH等因素的影响，此外，混凝过程中会产生污泥，实际应用考虑到形成污泥需要进一步处理的因素，该方法的使用在一定程度上受到限制。

2.2 电化学法

电化学处理法利用染料废水中的染料分子在电场、电压的作用下，发生氧化还原反应，最终脱色和矿化的方法。唐聪[7]等利用三维电极电芬顿氧化法处理染料废水，在最优工艺条件下，反应进行到2h后，COD和氨氮的去除率分别达到62.8%和42.48%，色度的去除率可达到95%。刘艳[8]采用电化学法对染料废水进行脱色处理，结论显示，在初始染料废水浓度为700mg/L，不投加电解質、不调pH、电流密度5mA/cm2的条件下，COD去除率达到63.28%。同时，试验结果显示，COD的去除率随着pH和初始染料浓度的减小而减小，随着电流密度的增大而增大。相对于传统的染料废水处理方法，电化学法是一种清洁处理法，它的占地面积少，管理方便，但实际运行中，用电量大、能耗大，且电极材料是消耗品，一定程度增加了电化学法的处理成本，因此其发展和应用都受到了一定的限制。

2.3 臭氧氧化法

臭氧氧化法是高级氧化技术中最常见方法之一，它对于难降解的染料废水，有良好处理效果，一般用于染料废水的深度处理，因此受到广泛的关注。臭氧在溶于水的状态下可以产生氧化能力极强的羟基自由基（·OH），·OH对废水中的难降解有机物有较好的氧化分解能力，随着反应的进行，大分子有机物断链开环降解成小分子有机物，再进一步分解成水和无机盐等小分子物质。该方法不仅可以破坏染料废水中的发色集团和助色集团，降低了染料废水的色度，同时可提高了染料废水的可生化性。孙珊珊[9]采用臭氧-生物法联用工艺深度处理苯胺黑染料废水，在最优催化剂条件下，对臭氧处理后的染料废水进行活性污泥法深度处理，当污泥浓度为3000mg/L时最佳曝气时间为6h，出水C苯胺<0.8mg/L、CCOD<72mg/L，水质可达到染料废水排放一级标准。杨素霞[10]研究臭氧—粉末活性炭对经过混凝、生化沉淀后的染料废水进行深度处理，最佳反应时间为臭氧氧化30min，活性炭吸附40min，COD去除率达到87%，通过调节控制pH、反应时间和加药量，可以最大程度的降低投资成本和运营成本。

2.4 光电催化氧化法

光电催化氧化技术是在一定催化条件下，染料废水中的有机物与被激发的自由基作用，将大分子染料有机物氧化为小分子的醇、醛羟酸，最终氧化为小分子的水和CO2。方涛[11]采用光电催化氧化法处理刚果红染料废水，实验结果显示，刚果红染料废水的初始质量浓度30mg/L，pH=5，温度50℃，电解质0.5mol/L，外加1mA的电流的条件下，刚果红染料废水的降解率为86.36%，COD的去除率为70.56%，色度的去除率达到了92.86%。班福忱[12]在传统的电芬顿体系中加入紫外光，采用光电芬顿法处理酸性大红染料废水，光照加速·OH的产生，促进Fe2+铁转化为Fe3+，紫外光和Fe2+对双氧水的分解存在协同效应，可在一定程度上促进反应的进行。结果显示，在最佳脱色工艺条件下的酸性大红染料废水的脱色率达到97%。光电催化氧化技术对染料废水有降解作用十分明显，速度快，效果好，有着广阔的应用前景。

3 生物处理法

3.1 厌氧处理法

厌氧生物处理法一般用于染料废水的前端处理，常用的厌氧生物处理法主要有UASB和水解酸化。UASB厌氧处理设备在染料废水处理中有着广泛的应用，处理高浓度有机染料废水时，良好的颗粒污泥床的形成，有机负荷去除率高，不需要搅拌设备，可以适应负荷冲击、温度和pH的变化，水温在30℃时，负荷可达到10～20kgCOD/（m3·d）。水解酸化法处理染料废水时，可使复杂的染料有机物在厌氧微生物的代谢下，经厌氧发酵和氧化成小分子的有机物。该过程对废水的COD去除效率并不高，但可以使大分子有机物质大量的转化为小分子物质，从而可以提高废水的可生化性。同时，由于染料分子中含有大量的有机氮，水解酸化可将有机氮转化为氨氮，大大降低了后续工艺除氮难度，一般后接A/O、A2/O处理工艺，不单独使用该方法。顾梦琪[13]研究水解酸化+A/O组合工艺对活性艳红印染废水脱氮性能的影响，结果表明，该组合工艺对COD、氨氮和色度的去除率分别达到92.2%、83.5%和71%，该组合工艺对染料废水的脱氮效果十分明显。

3.2 好氧处理法

好氧生物处理法不同于厌氧生物处理法，它是利用好氧微生物的代谢作用将染料废水中的污染物质去除，主要有生物膜法和活性污泥法。该方法较为成熟且经济，处理量大，广泛的用于各类污水的处理。但由于微生物的生长受到温度和pH等因素的影响，处理效率并不十分稳定，占地面积较大且停留时间长。邹海明[14]利用曝气生物膜法深度处理染料废水，在气水比为1.5：1，水力负荷1m3/（m2·h）的条件下，出水色度去除率为85.3%。郑洁[15]采用生物法处理酸性大红废水，当温度在10～30℃之间时，脱色率随着温度的升高而增大，在30℃达到最大。在15h内，100mg/L的酸性大红几乎完全脱色。通过对染料生产企业废水工艺的调查，目前处理效果较好的且成熟的好氧处理工艺主要有A/O、A2/O、SBR和接触氧化法。

4 结语

迄今为止，染料废水仍然是较难治理的工业废水之一，实际工程中企业需要花大量的资金去处理染料废水使其达到排放标准，物理法、化学法和生物法处理染料废水都有其优点和局限性，研发新的处理技术和各种方法耦合联用是染料废水处理的趋势，如何经济且高效的处理染料废水仍是一项重要的研究内容。

参考文献

[1]徐丽琴，李丽颖，张柏赫，等.多孔生物材料对中性红染料废水的吸附效果[J].供水技术，2019，13（2）：19-22.

[2]许倩倩，孙德帅，亓雁飞，等.铁有机骨架材料对偶氮型阴离子染料的吸附[J].环境工程，2019，37（03）：101-106.

[3]HorngJ，Huang S.Removal of organic dye （direct blue） from synthetic wastewater by adsorptive bubble separation techniques[J].AMERICAN CHEMICAL SOCIETY，1993，27（6）：1169-1175.

[4]卑蕾蕾，陶红，张章堂.利用电凝聚-气浮法研究印染废水的脱色性能[J].水资源与水工程学报，2013（03）：89-92.

[5]冯冰凌.壳聚糖醋酸溶液粘度的稳定性及其对壳聚糖超滤膜分离效果的影响[J].广东化工，1999（04）：30-32.

[6]张芸，王晓静，代文臣，等.组合膜分离技术资源化处理印染废水工艺的研究[J].水资源与水工程学报，2015（4）：29-34.

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[13]顾梦琪，尹启东，刘爱科，等.水解酸化/AO组合工艺处理印染废水色度去除与脱氮性能[J].环境科学，2018，39（12）：264-271.

[14]邹海明，于群英，王艳，等.曝气生物膜法深度去除染料废水色度应用研究[J]，膜科学与技术，2012，32（6）：105-108.

[15]郑洁.生物法对偶氮染料废水脱色的研究[J].科技创新与应用，2018，252（32）：70-71.

收稿日期：2020-01-09

作者简介：程金苹（1991-），女，汉族，硕士，研究方向为污水处理。