臭氧氧化技术在处理印染废水中的应用
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摘 要： 印染废水因其水质特点，常规的处理方法难以达到预期的处理效果。臭氧氧化法可以有效进行处理。文章介绍了臭氧的产生与作用机理，臭氧氧化技术在印染废水处理领域的应用现状和发展趋势，以期有助于臭氧氧化技术的进一步深入研究，适应社会发展的要求。
近年来我国印染工业飞速发展，产量巨大，产生的大量印染废水已成为当前重要的水体污染源之一。印染工业在生产过程中产生的废水包括预处理阶段（包括烧毛、退浆、煮炼、漂白、丝光等工序）排出的退浆废水、煮炼废水、漂白废水和丝光废水，染色工序阶段排出的染色废水，印花工序阶段排出的印花废水和皂液废水，整理工序阶段排出的整理废水。
国内外印染废水的处理方法不同可大致分为三类，即生化法、物化法和化学法。采用臭氧氧化法能取得良好的处理效果，且臭氧氧化不产生污泥和二次污染，有一定的工业应用前景。
1.臭氧氧化法的作用机理
（1）臭氧，常温下为无色气体，有一股特殊的草腥味，稳定性极差。在浓度超过25%时极易发生爆炸。当浓度低于1%时，臭氧在常温常压下的空气中分解，半衰期为16h左右。臭氧在水中的分解速度快于在空气中的分解速度，水中臭氧浓度为3mg/L，其半衰期仅为15～30min。水温、pH值的提高可以加快臭氧在水中的分解速度。
（2）臭氧是氧的同素异形体，其分子含有三个氧原子，分子式为O3，具有极强的氧化性，它在水中的氧化还原电位为2.07V，仅次于氟（2.5V），氧化能力高于氯（1.36V）和二氧化氯（1.5V），臭氧的杀菌能力不受pH值变化和氨的影响，它的氧化能力高于氯一倍，杀菌能力比氯大600—3000倍，它的灭菌、消毒作用几乎是瞬时发生的，在水中臭氧浓度0.3—2mg/L时，0.5～1min内就可以致死细菌。
（3）由于臭氧不稳定、易分解，无法作为一般的产品贮存。目前生产臭氧的方法有：无声放电法、放射法、紫外线法、等离子射流法和电解法等。
（4）臭氧氧化法的作用机理是利用臭氧的强氧化性，在与水中有机污染物反应时，臭氧的氧化作用可导致不饱和的有机分子的破裂而发生臭氧分解。即臭氧分子在极性有机分子原来的双键位置上发生反应，把其分子分裂为两个羧酸类分子。臭氧化物的自发性分裂产生一个羧基化合物和带有酸性和碱性基团的两性离子，后者是不稳定的，可分解成酸和醛，最终形成简单的有机物或稳定的无机物。
2.臭氧氧化技术在印染废水处理中的应用
臭氧是良好的强氧化脱色剂，对大多数染料能获得良好的脱色效果。臭氧对印染废水中的直接染料、酸性染料、碱性染料、活性染料等亲水性染料的脱色速度较快、效果较好；对分散染料、还原染料、硫化染料等疏水性染料的脱色速度较慢，效果较差且臭氧用量较大。
将臭氧氧化法与其他技术联合使用，既能提高处理效率，又能减少臭氧的用量。在实际应用中通常采用臭氧低投量法，将大分子分解为小分子，有害物分解为无害物，难降解物质转化为可降解物质，再辅以其他方法，如在处理含中等和高浓度染料的印染废水，应用臭氧氧化法加PAC絮凝处理，则可以强化臭氧处理效果。臭氧与絮凝过程连用可以将去除率提高到70%，降低化学除色药剂费用30%。印染废水经臭氧化处理12min后，染料COD值降低60—80%，AOX降低60%，聚乙烯醇的浓度降低50%，从而使此前不能通过生物降解的物质得以部分氧化，利于下一步的生物处理。
3.臭氧氧化技术与其他技术的组合
（1）混凝与臭氧氧化技术有效结合。混凝阶段所处理的对象主要是水中的悬浮物和胶体物质。混凝目的在于向水中投加混凝剂后，使水中难以自然沉降的胶体颗粒通过混凝剂与胶体颗粒间的压缩双电层作用、吸附电中和作用、吸附架桥作用或者沉淀物网捕作用互相聚合，提高至能自然沉淀的程度，达到净化水质的目的。
（2）生物活性炭法是一种将臭氧氧化、活性炭吸附及生物处理相结合的工艺，原水经预臭氧化，可以将大分子有机物分解成小分子有机物，有机物的可生化性并提供充足的氧气，从而使这些有机物更易被活性炭吸附，被吸附的有机物又为维持炭床中的微生物的生命活动提供了营养。由于供氧充分，好氧微生物在活性炭表面繁殖生长成生物膜，降解吸附的小分子有机物。这就使炭床上活性炭吸附和微生物降解同时进行，从而大大延长了活性炭的工作周期和效率。另外，由于炭粒比重小，在水、气同相活动的作用下处于微动状态，提供了臭氧进炭孔隙中与被吸附的有机物相遇的机会。
（3）O■/H■O■法主要用于处理高浓度有机废水及含酚废水。O■与H■O■结合，其氧化能力不是简单的相加，H■O■可强化水中的羟基自由基（.OH）的产生，而（.OH）是水中氧化能力最强的氧化剂（氧化还原电位2.8），其氧化能力远强于O■。
（4）O■/UV法是目前应用较广泛的复合臭氧化工艺，主要用于解决难降解物质（如铁氰络盐）及饮用水的处理，光催化臭氧化的机理是，臭氧在水中首先光解产生H■O■，H■O■在紫外光的照射下产生（.OH），进水中（.OH）的反应循环。用O■/UV法氧化酚及小分子有机物（C■—C■），其氧化速度远远超过单独使用UV或O■，且可以迅速氧化O■难以降解的多氯联苯、THM等物质。其他复合臭氧氧化处理技术还有臭氧—电解法、臭氧—辐射法等，其处理效果均优于单独使用臭氧。
臭氧氧化技术具有反应速度快、反应完全和二次污染小等诸多优点，通过臭氧氧化法与各种水处理技术组合，形成氧化性更强、反应选择性较低的羟基自由基，使污染物的去除变得更经济和有效。而且在污废水处理中的其他领域：常规污废水处理、含酚废水、农药生产废水、造纸废水、表面活性剂废水、石油化工废水等的处理中，也发挥了至关重要的作用。
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