各種廢水處理技術(shù)對(duì)比

　化學(xué)處理化學(xué)處理主要包括傳統(tǒng)電化學(xué)法和高級(jí)氧化法。

1　電化學(xué)法電化學(xué)法主要缺點(diǎn)為能耗大，成本高。目前的研究主要是研制新型電極材料，提高電極析氫析氧過(guò)電位等。Xu 等[11] 開發(fā)出TiO2/Ti 轉(zhuǎn)盤光電催化(PEC) 反應(yīng)器處理羅明B 染料廢水。高效薄膜PEC 反應(yīng)器，圓盤上部為鍍膜光陽(yáng)極，廢水在電極表面形成一層薄膜暴露于空氣中，使用紫外線對(duì)廢水進(jìn)行輻射誘導(dǎo)，其余部分浸沒(méi)于水中。盤電極以恒定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，持續(xù)更新了光陽(yáng)極表面的液膜，提高了上部及水體中污染物的傳質(zhì)效率和降解。20~150 mg/L 羅明B 在1 h 內(nèi)，色度脫除27%~84%，TOC 去除率為7%~48%。轉(zhuǎn)盤型光電催化反應(yīng)器為染料廢水處理提供了新的選擇。Zhou 等[12] 采用混合金屬氧化物和硼摻雜電極對(duì)偶氮染料甲基橙進(jìn)行了降解試驗(yàn)，考察了電流密度、電解液類型、pH 及初始污染物濃度等對(duì)染料廢水色度、COD 及TOC 去除效果的影響。結(jié)果表明：污染物在2 種電極上的降解存在差異。硼摻雜電極較混合金屬氧化物電極對(duì)染料廢水有著更廣的工藝適用性。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，硼摻雜電極對(duì)染料礦化是更好的選擇。

2　高級(jí)氧化法高級(jí)氧化技術(shù)是在處理過(guò)程中產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基(·OH)，使許多結(jié)構(gòu)穩(wěn)定甚至很難被微生物分解的有機(jī)分子轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害的可生物降解的低分子物質(zhì)，反應(yīng)最終產(chǎn)物大部分為二氧化碳、水和無(wú)機(jī)離子等，并且無(wú)剩余污泥和濃縮物產(chǎn)生，主要包括光催化氧化法、Fenton 氧化法以及臭氧氧化及超聲- 臭氧聯(lián)合法。Sema 等[13] 以水熱法制備二氧化鈦，在可見光的誘導(dǎo)下對(duì)剛果紅廢水進(jìn)行降解研究。20 mg/L 的剛果紅廢水在光照30 min，0.25% 納米二氧化鈦系統(tǒng)中可被輕松降解。Muhammad 等[14] 采用溶膠- 凝膠法制備含Cr3+的Cr-TiO2 催化劑，輔以紫外線誘導(dǎo)，處理甲基藍(lán)廢水。結(jié)果表明：pH=7 時(shí)，70% 的甲基藍(lán)可被降解，反應(yīng)符合假二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。Sun 等[15] 研究了過(guò)氧化氫濃度、反應(yīng)溫度、溶液pH、氯離子濃度及染料濃度等對(duì)Fenton 體系處理橙G 的影響。結(jié)果表明：初始pH=4.0，H2O2 濃度為1.0×10-2 mol/L，過(guò)氧化氫∶ Fe2+=286 ︰ 1 時(shí)處理效果最好。60 min 內(nèi)橙G 的脫色率可達(dá)94.6%。脫色過(guò)程符合假二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。Fenton 法處理廢水存在反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，試劑用量多，過(guò)量Fe2+ 將增大廢水COD ，從而產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題。研究者將紫外線、可見光等引入Fenton 體系，并采用其他過(guò)渡金屬替代Fe2+，這些方法可增強(qiáng)對(duì)有機(jī)物的氧化降解能力，減少試劑用量，從而降低處理成本，被統(tǒng)稱為類Fenton 反應(yīng)。李太友[16]、程蒼蒼[17] 等均使用TiO2-Fenton 試劑復(fù)合體系降解有機(jī)物。結(jié)果表明：TiO2 與Fenton 試劑之間存在協(xié)同效應(yīng)。TiO2 對(duì)Fe3+ 的催化還原作用提高了反應(yīng)系統(tǒng)中Fe3+ 的濃度，促進(jìn)了Fenton 反應(yīng)的進(jìn)行，使系統(tǒng)中·OH 的產(chǎn)率和濃度增大，氧化降解有機(jī)物的能力增強(qiáng)。另外，電子接受體Fe3+ 的還原作用也有利于抑制TiO2 光催化電子- 空穴對(duì)的復(fù)合，提高TiO2 本身光催化的量子效率，從而增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)光解有機(jī)物的效果。Zhang 等[18] 利用20 kHz 超聲與臭氧聯(lián)合，對(duì)酸性橙7 進(jìn)行降解研究，考察了功率密度、氣流速度、初始pH、自由基清除劑及染料濃度等因素對(duì)脫色率的影響。結(jié)果表明：酸性橙7 的脫色動(dòng)力學(xué)符合假0.5級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。超聲的熱輻射作用對(duì)于促進(jìn)酸性橙7的降解作用明顯。

3　生物法具有能耗低，經(jīng)濟(jì)性較好，但處理周期較長(zhǎng)，處理范圍較窄等特點(diǎn)，通常與物化法、化學(xué)法聯(lián)用以提高處理效率，主要包括厭氧生物降解，好氧生物降解以及厭氧- 好氧聯(lián)用法。宓益磊等[19] 采用一種電場(chǎng)和生物耦合的新型技術(shù)處理酸性大紅GR 模擬廢水，并與單純電化學(xué)法和好氧生物法進(jìn)行對(duì)照。結(jié)果表明：反應(yīng)6 h 后，電化學(xué)法、好氧生物法、電- 好氧生物耦合技術(shù)對(duì)酸性大紅GR 的去除率分別為15.7%、25.8% 和71.2%，耦合技術(shù)能明顯提高酸性大紅GR 的去除效果，起到強(qiáng)化生物處理的作用。在15 mA 微電流條件下，電-生物技術(shù)能克服50 mg/L 酸性大紅GR 對(duì)好氧生物處理的抑制作用，為高濃度難降解染料廢水的生物強(qiáng)化處理提供了可能。Somasiri 等[20] 采用升流式厭氧污泥床(UASB) 反應(yīng)器對(duì)紡織廢水進(jìn)行脫色及還原性COD 去除的研究。結(jié)果表明：UASB 反應(yīng)器能夠去除超過(guò)90% 的還原型COD ，超過(guò)92% 的色度被脫除。單純的厭氧過(guò)程對(duì)染料廢水色度的脫除效果顯著；而厭氧過(guò)程后，染料多被還原為胺類化合物，胺類對(duì)于微生物的毒害作用較大，且廢水中有機(jī)物也得不到徹底去除，出水COD 較大，最終開環(huán)礦化為CO2，該過(guò)程COD 大幅下降。因此，強(qiáng)化的厭氧/ 好氧組合式工藝，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的最終礦化，從而實(shí)現(xiàn)脫毒處理，并達(dá)到污染物去除的目的。對(duì)幾種紡織染料廢水，Kulla 等[21] 對(duì)比了厭氧、好氧聯(lián)合預(yù)處理與單獨(dú)的好氧處理，發(fā)現(xiàn)偶氮染料的脫色主要發(fā)生在厭氧段，而進(jìn)一步降解主要發(fā)生在好氧段，厭氧處理增加了好氧段的可生物降解性。

4　各種處理方法比較多年來(lái)，研究者采用了多種工藝對(duì)染料廢水進(jìn)行處理研究，但每種處理工藝各有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，如表1。