【困擾】染料廢水治理太頭痛？別擔心，技術大咖來解憂！
文章作者: 宏森環保
染料廢水中含酸、堿、銅鋅等金屬鹽、硫化堿等還原劑、氯化鈉等氧化劑以及中間體等，還含有色懸浮物(100~500mg/L)和溶解物(3000~16000mg/L)等成分。當前，國內外處理工業染料通常技術主要有廢水吸附法、生物處理法、化學絮凝法、化學氧化法和電化學法等。除這些較為成熟的方法之外，還有一些正被推廣應用的如輻照、膜分離等技術，但由于廢水處理成本、效率的制約，一些新技術推廣應用也有一定的局限性。
四類問題困擾廢水治理
近年來，隨著染料工業的發展和產業生態化的要求，一些研究者對染料廢水研究采用了多種工藝進行處理。但每種處理工藝各有其適用范圍與優缺點。目前，染料工業廢水處理的突出問題可歸結如下：
一是排放廢水量巨大，對水環境安全威脅嚴重。
水體環境一旦流入高毒性廢水，就會富集在水生生物體內，經處理染料廢水降解產物可能比母體化合物更具生物毒性，染料廢水處理究竟應將產物控制在何種狀態，也是研究者面臨的理論困境和實際工作的難題所在。
二是存在理論黑箱與技術困難。
主要表現在復雜難降解有機物的礦化以及色度的脫除方面。根據Wiff氏提出的發色基團理論，破壞染料廢水發色基團結構是色度去除的關鍵步驟，而COD值的降低、可生化性的提高，則需靠裂解芳香環。問題是哪種處理技術能夠同時解決難降解物質礦化與色度脫除的技術難題，以及在處理過程中，各類污染物又遵循哪種降解的規律，是亟待解決的理論問題。
三是處理技術推廣受國內經濟發展水平的制約。
在發展中國家，染料廢水處理要考慮其經濟性，推出經濟性好的染料廢水處理工藝成為當務之急。
四是研究者對各類處理工藝與污染物組合隨機組合關注度高，但面向污染物分類的系統性工藝研究較為缺乏。
即使有研究者關注到按照染料結構開發處理技術，也忽視了從偶氮染料、蒽醌染料及三苯基甲烷類染料三大類應用最廣泛的染料加以橫向比較的研究思路。
面向未來的解決方案
由于當前應用于實際染料廢水處理技術均難以在技術、經濟兩方面滿足染料企業的需要，所以，新型染料廢水處理技術的研究開發成為眾多環保科技工作者努力的方向。近年來，研究較為活躍的染料廢水處理新技術主要有：Fenton氧化技術、光催化技術、超臨界水氧化技術、高溫深度氧化技術、低溫等離子體化學技術、超聲波技術、萃取技術等。
1.Fenton氧化技術
目前，對于難生化降解的有機廢水處理技術中，Fenton氧化法備受人們關注。Fenton試劑由Fe2++和H2O2組成。Fe2+與H2O2反應生成的羥基自由基(˙OH)具有很強的氧化性(僅次于氟)，且無選擇性，能夠氧化打破有機高分子共軛體系結構，降解持久性難降解染料有機物，使之成為無色的有機小分子，從而達到降解脫色的目的。且Fenton氧化技術反應物易得、操作過程簡單、無須復雜設備、費用便宜且對環境友好性等優點，決定了其有極大的推廣價值及廣泛的應用前景。對染料廢水中大部分難降解的有機物，傳統的水處理工藝處理效果不好，而Fenton氧化技術具有使染料廢水中大部分難降解的有機物完全降解，且無毒害作用的中間產物形成，使用的催化劑安全、容易獲取等。但該技術仍存在羥基自由基利用率較低、鐵離子含量高易產生二次污染以及有效pH范圍窄等問題。
2.光催化降解技術
利用半導體作為催化劑的光催化氧化技術也大有前景。有研究文獻表明，在光照的條件下，在半導體價帶產生具有極強氧化性的空穴，將水中OH-和H2O分子氧化成具有強氧化性的˙OH自由基，通過˙OH自由基將難降解的有機物氧化成為CO2和H2O。常用的催化劑有TiO2、H2O2等無機試劑。光催化氧化技術是近年出現的一種新興技術，對污染物降解徹底，具有明顯的節能高效等特點。從目前研究成果看，光催化降解技術是一項應用前景廣泛的廢水處理技術，是未來染料廢水處理解決方案之一。
3.萃取技術
萃取技術主要是通過萃取劑和污染物分子絡合，或是水中的污染物在載體的作用下透過很薄的膜層進入萃取內相而凈化廢水的技術。萃取技術處理染料廢水實質就是利用不溶或難溶于水的溶劑將染料分子從水中萃取出來。實驗研究表明，萃取法實現了廢水治理和資源化的統一，不僅可使廢水CODcr值大幅度降低，而且可從廢水中回收寶貴的原料或中間體，具有明顯的經濟效益和環境效益，是一項前景良好的清潔生產環保技術。但將萃取技術應用于生產實踐，還為時過早，在萃取過程中尚可能存在有機溶劑的溶解和夾帶而流失到水相，造成運行成本增加和二次污染。
4.超聲波技術
超聲波處理廢水是一種有效的、能夠加快染料脫色和礦化速率的新技術。超聲波技術是指利用超聲輻射所產生的空化效應在極短的時間內崩潰釋能，形成具有極端物化條件和含有高能量的“微反應器”，并導致水分子裂解形成H2O2、˙H、˙OH，將溶解于水中的有機大分子化合物分解為環境可以接受的小分子化合物的廢水處理技術。雖然超聲波技術是具有良好應用前景的染料廢水處理技術，有可能成為未來染料廢水處理解決方案，但從現有研究成果看，超聲降解染料廢水在技術上可行，但仍存在著費用高、降解效率低等局限性。要使其走向工業化，必須進一步強化創新，加強攻關。
近年來，染料廢水處理新技術研究取得飛速進展，未來一些新技術、新工藝、新的成果將不斷涌現。在創新基礎上的搭配聯用、取長補短，將是未來染料廢水處理解決方案，例如根據不同性質的染料廢水采用不同的混搭辦法如活性炭吸附與臭氧聯合法等。與此同時，欲實現染料廢水礦化高效處理與脫色，需從染料微觀結構入手，分析其降解機制，并協同配合、系統開發出針對性較好的染料廢水處理技術。
