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臭氧高级氧化技术处理印染废水

文档作者：李飞跃，王艳，李孝良，邹海明，李粉茹，唐艳超，金亮杰文档来源：安徽科技学院城建与环境学院		点击数：	更新时间： 2025年07月16日
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第42卷第3期
2013年3月
应用化工
Applied Chemical Indust~
Ve1．42 No．3
Mar．2013
臭氧高级氧化技术处理印染废水
李飞跃，王艳，李孝良，邹海明，李粉茹，唐艳超，金亮杰
(安徽科技学院城建与环境学院，安徽凤阳233100)
摘要：研究了臭氧(O )氧化技术对染料废水的处理效果，并探讨了O，投加量和处理时间对染料废水化学需氧量
(COD )和色度去除效果的影响，同时比较了0，和臭氧／紫外(0 ／UV)两种方法对染料废水的去除效果。结果显
示，0，投加量和处理时间是影响染料废水COD 和色度去除效率的重要因素，O，投加量为2 g／(L·h)，处理
20 min时，COD 的去除率达到52％ ，色度的去除率达88％ ；O 投加量为1 (L·h)，处理60 min时，CODc 的去除
率达到64％ ，色度的去除率达96％ 。采用O3／UV方法，0 投加量为1 g／(L·h)，处理60 rain，CODc 的去除效率
72％ ，对色度去除效率为97％ 。
关键词：臭氧氧化；高级氧化技术；降解；印染废水
中图分类号：TQ 016；TQ 085；X 703．1 文献标识码：A 文章编号：1671—3206(2013)03—0453—04
The treatment of dyeing wastewater with advanced
oxidation technology of ozonization
L／Fei—yue，WANG Yah，LI Xiao—liang，ZOU Hai—ming，LI Fen—m ，
TANG Yah—chao，JlN Liang-jie
(College of Urban Construction and Environment Science，Anhui Science and Technology
University，Fengyang 233 100，China)
Abstract：The advanced oxidation processes of ozonization technique was used in treatment of dyeing
wastewater and the effect of O3 dosage and treatment time on removal rates of COD cr and chroma were in—
vestigated．Also the treatment effect of dyeing wastewater in 03 and 03／UV methods were compared．The
result showed that O3 dosage and treatment time were two important factors influenced removal rate of
CODc and chroma in dyeing wastewater．When the dosage of 03 was 2 g／(L·h)，the treatment time was
20 min，the removal rates of CODc and chroma were 52％ and 88％ respectively．When the dosage of 03
was 1 g／(L·h)，the treatment time was 60 min，the removal rates of CODcr and chroma were 64％ and
96％ respectively．Under this condition，using O3／UV method，the removal rates of CODc and chroma
were 72％ and 97％ respectively．
Key words：ozonization；advanced oxidation technology；degradation；dyeing wastewater
我国是染料生产大国，年产量约为42万t，占世
界产量的45％左右⋯ 。每生产1 t染料，将有2％ 的
产品随废水流失，造成了严重的环境污染 J。染料
废水成分复杂、有机物含量高、色度深、毒性大、可生
化性差、难降解，其处理已成为国内外环保领域水处
理的难点之一L3j。目前依靠常规的物理方法、化学
方法和生物处理工艺都很难达到理想的处理效果。
探讨染料废水的有效处理方法，对防止染料废水污
染环境具有重大意义。
高级氧化技术(AOPs)是2O世纪80年代发展
起来的一种用于处理难降解有机废水的新技术。它
是利用复合氧化剂或光照等催化途径产生大量非常
活泼的羟基自由基·OH，其氧化电位(2．80 V)仅次
于氟(2．87 V)，具有较强的氧化能力，它是目前已
知在水处理中应用最强的氧化剂，·OH作为反应
的中间产物，它可以诱发后面的链反应，它对有机物
收稿日期：2013-01-08 修改稿日期：2013-01 18
基金项目：安徽省自然科学基金研究项目(KJ2012B054)；安徽科技学院科学研究项目(ZRC2012328)
作者简介：李飞跃(1983一)，男，安徽蚌埠人，安徽科技学院助教，工学硕士，主要从事环境污染治理相关的教学与研究。
电话：0550—6732055，E—mail：lifeiyue0523@163．con
454 应用化工 第42卷
的降解无选择性，能将其降解为二氧化碳、水和无害
盐，不会产生二次污染 。 ，
为此，本文研究了0 高级氧化处理印染废水的
效果及其影响因素，并和0 ／UV氧化技术进行了比
较，为0 氧化技术处理印染废水的工业应用提供数
据参考。
1 实验部分
1．1 试剂与仪器
某染料厂未经生化处理的初沉池出水口废水，
其水质见表1；氧气。
表1 印染废水的水质指标
Table 1 W ater quality indexes of dyeing wastewater
指标 数值
COD。／(mg·L )
色度／倍
pH值
2 640
6 200
7．2O
PHS-3C pH计。
1．2 实验方法
实验装置见图l，采用0 氧化和UV(15 w)光
催化作用分离进行、动态循环的工艺流程。在进水
箱中先配好一定量的实验用水(稀释1O倍原水水
样)，通过进水泵输送到反应管内，使得反应管内废
水体积为3 L，关闭进水泵；打开纯氧钢瓶，控制一
定的气体流量，启动臭氧发生器制备臭氧，制备的臭
氧通过反应器底部的臭氧曝气头进入反应管内参与
反应，实验用水以40 L／h的流量经循回流泵在反应
器中循环流动，通过控制紫外线反应器的关闭，达到
0。氧化和0，／UV氧化工艺处理废水，0 采用连续
投加方式，根据实验设定的时间，从采样阀处取样进
行测定。反应管中产生的尾气经活性炭吸附后排
出
r_—__ 尾气排放
鬻 一 颗粒活
反应管
一 、 ． 取样阀
⋯
图I 实验装置示意
Fig．1 The map of experimental device
1．3 分析方法
COD 用重铬酸钾法测定，色度采用稀释倍数
法测定。。 。
，1
去除率(叼)=(1一 )×100％ (1)
0
式中，C。为初始的COD (或色度)，C为处理
后的COD (或色度)。
2 结果与讨论
2．1 O3投加量对CODc 和色度处理效果的影响
实验进行了20 min，0 氧化实验结果见图2和
图3。
由图2可知，随着0，投加量的增加，COD 去除
率增大，但COD 去除率在开始时随着0 投加量增
凰流泵
加较快，之后趋于平缓，0 投加量为2 g／(L·h)时，
COD 的去除率达到52％。
薅
篮
0
U
o。投加量／(g·L一．h )
图2 03投加量对COD 去除率的影响
Fig．2 Effect of O3 dosage Oll removal rate of CODc
由图3可知，使用臭氧氧化处理染料废水有很
第3期 李飞跃等：臭氧高级氧化技术处理印染废水 455
好的效果，对色度的去除非常快，0 投加量为
0．33 g／(L·h)时，色度去除率仅为27％ ，投加
2 g／(
瓣
稍
脚
O教加量，(g‘L～‘h )
图3 0 投加量对色度去除率的影响
Fig．3 Efect of O3 dosage on removal rate of chroma
胡俊生等研究了不同O 投加量对酸性红B染
料废水COD 和色度去除率的影响，结果表明，随着
O 投加量的增加，COD 和色度去除率显著提高后
趋于平缓，处理30 rain时，O，投加量为180 mg／L，
色度去除率达到99．5％ ，COD ，去除率达37．9％ 。
许正等研究了O 消耗量与COD 和色度去除率之
间的关系，O3消耗量为182．9 mg／L，COD cr的去除
率为33％ ，色度被完全去除 8 J。0 对印染废水的
COD。去除效率不高，对色度去除效果显著。本实
验中，03投加2 g／(L·h)时，CODc 的去除率52％ ，
色度去除率88％ ，0 氧化法处理染料废水色度的去
除效果要优于COD 的去除效果的结论是一致的。
2．2 反应时间对COD 和色度处理效果的影响
臭氧投加量控制为1 g／(L·h)，O，氧化结果
见图4和图5。
0
8
图4 处理时间对COD 去除率的影响
Fig．4 Efect of treatment time on removal rate of CODc
由图4可知，染料废水COD 的变化趋势可以
分为两个阶段，5～30 min，随着反应时间的增加，
CODcr的去除率显著增加，30～60 min，随着反应时
间的增加COD 去除率变化趋于平缓，60 rain时
COD 的去除率达到64％ 。
处理时间／min
图5 处理时间对色度去除率的影响
Fig．5 Effect of treatment time on removal rate of ehroma
由图5可知，0 氧化处理染料废水，对色度的
去除非常快，反应进行5min时，色度的去除率仅为
12％ ，到50 rain时，色度的去除率达到94％ ，之后随
反应时间增加，色度去除率变化不大，60 min时，色
度的去除率达96％。COD 和色度的去除率与时间
的关系，符合正常的反应动力学过程，其它相关的实
验也有相似的变化趋势 J。
2．3 臭氧(03)和臭氧+紫外(0。／UV)对废水CODc
处理效果的影响
臭氧投加量控制为1 g／(L·h)，O。和O3／UV
氧化实验结果见图6和图7。
薄
0
U
反应时间／rain
图6 O，和O，／UV对COD 的去除率与处理时间的关系
Fig．6 The relationship between removal rate of CODc
and treatment time in O3 and O3／UV method
龉
皿
反应时间／rain
图7 O，和O，／UV对色度的去除率与处理时间的关系
Fig．7 The relationship between removal rate of chroma and
treatment time in 03 and O3／UV method
∞ ∞ 舯∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 伯O
、醉笾
456 应用化工 第42卷
由图6可知，O 和O ／UV 方法对染料废水
COD 去除率的变化趋势相同，都是30 rain前去除
效率增高较快，30 rain后COD 去除率变化趋于平
缓。另外，20 rain前，0 ／UV法对COD cT的去除效率
大于单独0 氧化法对COD 的去除效率，20～
50 min，两种方法对COD 的去除效率差异不大，
60 min时，0 和0 ／UV两种方法对COD cr的去除效
率分别为64％和72％ 。
由图7可知，O 和O，／UV方法对染料废水色
度去除率的变化趋势相同，5 min时，0，和0。／UV
两种方法对色度的去除效率分别为12％和39％ ，其
它时间段，两种方法对色度去除率变化很小，基本相
同；60 min后，0 和0，／UV方法对色度的去除效率
分别为96％和97％ 。
0 与废水中的有机物反应有两种途径：一是
0 直接与有机分子发生氧化反应；二是0，分解产
生·OH与有机物发生间接反应¨。。。直接反应速度
较慢，有选择性，而间接反应基本没有选择性，反应
迅速，去除有机物能力强。0，／UV法中的氧化反应
为间接反应，即液相的0 在uV照射下会产生具有
强氧化能力的羟基自由基(·OH)，·OH与水中的
溶解物进行反应，达到去除水中污染物的目的 J。
Hayashi等的研究表明，0 ／UV体系对有机物的氧
化能力比单独使用O 时增加了1O倍以上 。翁
棣研究了在有或无紫外线(uV)照射的条件下臭氧
(O )对磺基水杨酸废水的处理效果，结果表明，用
O 与uV协同处理磺基水杨酸废水比仅用O 的处
理效果好得多，其COD 和色度的去除率大于后
者 。本实验反应前20 min，O3／UV法对CODcr的
去除效率大于单独0 氧化法对COD 的去除效率
(图6)，这和上述实验结果是一致的。对比两种方
法COD 和色度的去除率的变化，可以看出，染料废
水中可能含有部分无色有机染料。统计分析表明，
两种方法对染料废水色度去除效率差异不显著(P
>0．05)，一方面，这可能和染料废水组成复杂有
关；另一方面，可能是废水循环流速过快，uV功率
较低，导致uV利用率低，光化学反应速率较低。
3 结论
采用0，高级氧化技术处理染料废水，O，投加
量为2 g／(L·h)，处理20 rain时，CODc 的去除率达
到52％ ，色度的去除率达88％ ；O。投加量为
1 g／(L·h)，处理60 min时，COD 的去除率达到
64％ ，色度的去除率达96％ 。
0 ／UV对染料废水处理60 rain，COD 的去除
效率72％ ，对色度去除效率为97％ 。但与0。方法
色度处理效果差异不显著。
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