臭氧技术在印染废水处理中的应用

　　

臭氧技术在印染废水处理中的应用

周旭东¹*，王兴翠²

（1.山东省轻工业设计院，山东 济南 250014；

2.滨州市经济开发区高新设计有限公司，山东 滨州 256657）

摘要：本文介绍了O₃/H₂O₂、O₃/UV、催化臭氧化等臭氧高级氧化技术在印染废水处理中的应用，简述了臭氧与生化法组合工艺的优势，指出臭氧技术与生化处理组合工艺在印染废水处理中有广阔的应用前景。

关键词：印染废水；臭氧；高级氧化

The Application of Ozone Technology in Printing and Dyeing wastewater treatment

ZHOU Xu-dong¹，WANG Xing-cui²

（1.Shandong Light Industry Design Institute，Jinan 250014，China；

2.Gao Xin Design Co., LTD in Binzhou Economic Development Zone，Binzhou 256657，China）

Abstract：Introduced the application of advanced oxidation technology, such as O₃/H₂O₂, O₃/UV and Catalytic ozonation, in Printing and Dyeing wastewater treatment. Described the advantages of the combination of ozone and biochemical method, and pointed out that the combination of ozone technology and biochemical treatment had broad application prospects in treating dyeing and printing wastewater.

Key words：printing and dyeing wastewater；ozone；advanced oxidation processes

印染废水具有水量大，有机污染物含量高、难降解物质多，色度深，以及组分复杂，可生化性差等特点，属于难处理的工业废水^[1]。针对印染废水色度高和可生化性差的特点，采用臭氧进行脱色和提高可生化性的研究和应用越来越多。

臭氧具有极强的氧化性和杀菌性能，是自然界最强的氧化剂之一，常用来进行杀菌消毒、除臭、脱色等。臭氧对印染废水有很好的脱色效果，而且能有效提高可生化性，但是单独臭氧氧化利用率低，氧化产物通常为小分子的羧酸、酮和醛类等，不能彻底降解为CO₂、H₂O和无机物，臭氧在印染废水处理中的应用一般是辅助以化学和物理方法使其形成高级氧化体系，或者采用臭氧氧化技术与生物处理的组合工艺。

1 臭氧高级氧化技术

高级氧化技术(Advanced Oxidation Tecnologies，简称AOT)是一种能有效处理难降解有机废水的化学氧化技术，其基础是运用电、光辐照、催化剂、有时还与氧化剂结合，在反应中产生活性极强的羟基自由基(·OH)，其氧化能力(氧化还原电位为2.80V)仅次于氟(氧化还原电位为2.87V)，是目前已知在水处理中应用的最强的氧化剂^[2-3]。由于·OH的氧化性极强，氧化反应没有选择性，能快速与大部分有机物进行反应，而且对传统生化法难处理的有机物能有效降解，所以随着环保要求的不断提高，高级氧化技术受到越来越多的关注^[4]。

臭氧高级氧化技术就是通过辅助以化学和物理方法促进O₃分解，形成氧化性更强、反应选择性较低的羟基自由基·OH来氧化分解水中有机污染物^[5]。其中O₃/H₂O₂、O₃/UV、催化臭氧化等较为有效，不仅可以提高氧化速率，而且能够氧化臭氧单独作用时难以氧化降解的有机污染物^[6]，对于印染废水中难降解有机物和色度有较好的去除效果，常用于印染废水深度处理中。

1.1 O₃/H₂O₂

O₃/H₂O₂是一种有效降解废水中污染物的高级氧化技术，可直接将污染物氧化为CO₂和H₂O，其反应机理^[7]如下：

H₂O₂ H⁺+HO₂ˉ

O₃ +OHˉ ·HO₂+·O₂ˉ

O₃ +HO₂ˉ ·OH+O₂+·O₂ˉ

O₃ +·O₂ˉ ·O₃ˉ+O₂

·O₃ˉ + H⁺ ·HO₃

·HO₃ ·OH+O₂

O₃ +·OH ·HO₂+O₂

H₂O₂+·OH ·HO₂+H₂O

HO₂ˉ +·OH ·HO₂+OHˉ

·OH+污染物 产物

在此过程中，H₂O₂部分离解产生的HO₂ˉ可引起链反应生成更多的羟基自由基·OH，O₃/H₂O₂体系反应速率取决于两种氧化剂的初始浓度，臭氧与非解离态过氧化氢的反应可以忽略不计。臭氧和过氧化氢的最佳投加量取决于废水的性质、促进剂与抑制剂的种类和浓度，因此获得最佳的O₃和H₂O₂物质的量的比是非常重要的，过氧化氢浓度过低，与臭氧的协同作用不明显，浓度过高会使H₂O₂转化为氧化还原电位较低的·HO₂^[8]。

Kurbus等^[9]采用H₂O₂（质量分数为35%）4.5mL/L、O₃浓度0.0813mol/m³的O₃/H₂O₂系统降解COD_Cr=200 mg/L的活性蓝220模拟染料废水，在pH=12的条件下，脱色率可达99%，COD_Cr去除率可达90%。

胡俊生等^[10]研究臭氧氧化技术处理印染废水，控制不同的H₂O₂和O₃物质的量的比对印染废水二级处理出水的COD_Cr、色度和UV₂₅₄去除率效果进行了考察，在试验废水循环流量为15L/h，O₃投加量为5.3 mg/ (L·min)，H₂O₂和O₃物质的量比为0.8的条件下，臭氧氧化30min后，废水的COD_Cr、色度和UV₂₅₄去除率分别为42.3%、94.0%和64.7%，试验结果表明在臭氧反应体系中投加H₂O₂可以明显提高降解速率，缩短处理时间，降低O₃耗量。

王炜^[11]对O₃/H₂O₂法处理印染废水二级出水进行了试验研究，在臭氧浓度3.6mg/L，氧气流量40L/h，废水500mL，反应时间20min条件下，考察了废水pH值、H₂O₂投加量和投加方式、自由基捕获剂对O₃/H₂O₂工艺的影响，试验结果表明O₃/H₂O₂工艺的最佳H₂O₂投加量随废水pH值的增加而减少；采用间歇投加方式投加H₂O₂，从长时间看有利于提高COD_Cr去除率，但在大部分时间内，其去除效率都不及一次投加方式；自由基捕获剂的实验表明，相比于臭氧单独氧化工艺，O₃/H₂O₂工艺产生的·OH更多，COD_Cr去除率比臭氧单独氧化提高了7.9%。

1.2 O₃/UV

O₃/UV技术也是人们研究较多的一种臭氧类高级氧化技术，O₃/UV高级氧化过程可以通过O₃的光解引发，生成中间产物H₂O₂，H₂O₂在O₃/UV降解某些有机物(主要是指芳族类和带不饱和键的化合物)过程中起到了至关重要的作用，其直接导致体系形成O₃/H₂O₂和H₂O₂/UV这2种高级氧化技术^[12-13]。其反应机理^[14]可表示为：

O₃ + hv O₂+O

O+ H₂O H₂O₂

H₂O₂+ hv ·OH

朱辉^[15]采用O₃ /UV工艺对生化处理后的低浓度印<

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