浅析臭氧催化氧化技术在印染废水深度处理中的重要性

冯樱艳

摘要：印染废水是棉麻、化学纤维等纺织物在印染加工过程中产生的废水。废水中含有大量复杂的化学成分，如染料、表面活性剂、后处理剂等。印染废水悬浮物高、色度高、有毒性、臭味大，其可生化性差，污染物难彻底降解，传统废水臭氧处理工艺难以达标。臭氧催化氧化处理技术，是将臭氧强氧化性和臭氧催化剂的吸附、催化特性结合起来，能高效地解决污水有机物降解不完全的问题，该技术用于印染废水深度处理时，COD去除率50%【1】以上，出水无色无味，且不产生污泥，拥有更好的应用前景。

关键词：印染废水；臭氧催化氧化；深度处理

一、前言

1.1研究背景

印染行业是以加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主，对不同的加工原料会采用不同的加工工艺，且产生的废水水量和水质均有不同【2】。据国家环保部统计，中国纺织业每年排放约25亿吨废水，其中印染废水占排放总量的80%。印染废水具有碱性和有机污染物高、水质变化大、色度深的特点，印染废水处理的难度大一直是废水处理工艺研究的难点。目前常用的印染废水深度处理方法包括活性炭吸附法、臭氧氧化法和膜过滤法等，其中膜过滤法是一种高效的分离技术，通过膜的过滤作用，能够去除废水中的悬浮物、有机物、重金属等污染物等优势，但膜成本昂贵且易堵塞，且系统维护要求高。

1.2研究目的和意义

纺织业作为传统行业在为我国经济发展做出杰出贡献的同时，也产生了大量的纺织废水，其废水排放量及COD排放量均占工业废水排放总量的10％以上。染整加工是纺织工业产业链中高技术含量环节之一，也是纺织印染污染最严重的环节，其废水排放量占纺织印染工业总排放量的80％。其中，退浆废水产生的COD负荷量约占印染废水COD总量的50％。

为了应对印染废水处理问题，针对现有工艺处理存在的问题分析找出有效处理印染废水的改进措施，使我们生活的家园随着城市的发展也能越变越美丽，人民的幸福指数增加。

二、印染废水的发展及臭氧催化氧化技术原理

2.1印染废水的起源发展

印染废水的起源可以追溯到古代，当时人们已经开始使用各种天然染料对纺织品进行染色。随着工业革命的发展，印染行业得到了迅速发展，但同时也带来了严重的环境污染问题。在印染过程中，大量废水被排放到环境中，其中含有各种染料、化学助剂、重金属等有害物质。这些废水不仅对水体造成严重污染，还会对人类和生态系统造成危害。

2.2印染废水的水质特性

印染废水一般具有温度高，含有毒有害成分及色度高等特点。一般印染废水pH值为6-13，色度可高达1000倍，COD为400-4000mg/L，BOD5为100-1000mg/L。

印染废水的水质特性主要表现为以下几个方面：

1. 高色度：由于印染过程中使用的染料和颜料，使得废水呈现出深浅不一的颜色，增加了处理的难度。

2. 种类多：印染废水中含有大量的有机物，如纤维素、蛋白质、脂肪等，这些有机物在微生物的作用下易产生恶臭。

3. 含有毒性物质：印染过程中使用的染料、颜料和一些化学药剂可能含有重金属、苯系物等有毒物质，对环境和人体健康造成危害。

2.3臭氧催化氧化技术深度处理印染废水的技术原理

臭氧氧化法是一种强氧化剂，利用其强氧化性能对废水中的有机物进行有效的分解和杀菌消毒。通过表面富集——催化活化——表面富集和活化协同作用（氧化降解），大幅度提高废水中残余有机物降解反应速度和效率，将臭氧的强氧化性和催化剂的催化活性特性结合起来，更有效地解决臭氧利用率低、运行费用高等问题。

臭氧催化剂具有以下优势特点：

（1）高效：比在没有催化剂的条件下，臭氧催化效率提高4倍以上。

（2）颠覆性：寿命长，可长期保持活性，冲洗干净即可恢复活性，无二次污染。

（3）利用率高：臭氧被充分利用，残留少。

（4）改造方便：只需在原有工艺中增加催化单元（加入催化剂材料），即可达到提标目的，其它系统无需做大的改动，简单方便。

图1：臭氧催化剂

该催化剂在印染废水臭氧催化氧化工艺中作为固定床催化剂，能显著提高臭氧氧化效率，使废水COD去除率提高60%以上，并提高废水的可生化性，出水BOD/COD值从0.1提高至0.35以上。【3】

三、臭氧催化氧化技术工艺深度处理印染废水的应用效果及优势

3.1臭氧催化氧化技术在印染废水中的应用效果

臭氧以其氧化能力强、反应速度快、且不产生污泥及二次污染，在废水处理特别是后期的深度处理上被广泛应用。但单独使用臭氧，存在水中溶解度低，对有机物氧化选择范围狭窄等问题，导致臭氧利用率低。而臭氧催化氧化工艺是在工艺中合理添加使用催化剂，能促进臭氧在水中分解出氧化能力更强的羟基自由基，加快对有机物的氧化速率，极大的提高臭氧利用率。

臭氧催化氧化工艺是使用臭氧催化剂和臭氧相结合，通过吸附富集——催化活化——吸附和活化协同作用（氧化降解），大幅度提高废水中有机物降解反应速度和效率，将臭氧的强氧化性和催化剂的催化特性结合起来，该方法具有处理效果显著、反应速度快、无二次污染等优点。

3.2臭氧催化氧化技术在印染废水中的应用优势

印染污水含有各种浆料助剂（表面活性剂）染料、纤维、碱、漂白剂、无机盐等，色度深，水温高，难降解有机物比例高。进水CODCr≤1500 mg/L，BOD5为300~600 mg/L，色度500~1000倍。

污泥采用“污泥浓缩机+带式压滤机”。 各项出水指标要求达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)3中Ⅰ级标准。要求CODcr≤100 mg/L， BOD5≤25 mg/L， SS≤70 mg/L，色度≤40倍。由于用水指标限制，企业需要扩大产能时必然面临用水量和污水处理压力，常用方案是增加双膜法，将中水通过膜分离后进行回用。膜分离的浓水回流调节池导致污水生化处理系统负荷增高，因此增加了污水超标排放的风险。

废水排放增加处理工艺是作为深度处理是简单可行的办法，常用方法有芬顿法和臭氧催化氧化法。芬顿法需要的反应池和沉淀池通常占地面积较大，是臭氧催化氧化法的5倍以上。同时芬顿工艺加药对操作人员技术水平要求较高，自动化程度低，不及臭氧催化氧化法可以实现完全自动化，而两者运行成本几乎相当。      

臭氧催化氧化工艺不产生污泥，反应器尾气经过臭氧破环器处理后，对环境不造成污染，有机物经过分解氧化变为水和二氧化碳。为了保证催化剂表面清洁，反洗风机进行气洗，搓洗浑浊污水排放至调节池。经过臭氧催化氧化耦合反应器出水清澈透明，各种水质指标均满足排放标准。

四、结语

印染废水深度处理是至关重要的环保工作。我们需要采取科学合理的方法和技术手段，加强监管力度，提高企业的环保意识，共同保护环境并实现可持续发展。只有通过不断的技术创新和实践经验的积累，才能更好地应对印染废水带来的环境问题，实现经济和环境的双赢效益。

参考文献：

【1】王睿涵黄云驰何鸿昶陈阳李健臭氧高级氧化在印染废水中的中试实验;《化工管理》 2021年第3期139-140

【2】杨明，刘琪，孙健，等.印染废水深度处理研究及应用进展（J）,净水技术，2020,39（10）:109-115.

【3】广州桑尼环保科技有限公司[P].一种高效球形颗粒臭氧氧化催化剂及其制备方法: 中国, 201410186473.5. 2018.10.16