高级氧化法(臭氧加活性炭)处理染料废水条件的确定.doc

高级氧化法（臭氧加活性炭）处理染料废水条件的确定前言在染料废水的处理过程中，各种处理技术都有其局限性，根据废水成分与性质、存在的形式、回收利用的深度、排放方式以及环境和经济的要求等因素，通常采用不同的处理方法，以实现良好的处理效果，同时可节省成本。由于染料废水中有较多的大分子物质而难以应用成本较低的生物处理方法，因此物理化学方法和化学氧化法成为染料废水处理的主要方法。目前高级氧化法和活性炭吸附方法是常用的处理方法。本研究所用的废水是按照红，蓝，黑3:3:4比例配制模拟染料废水，本研究通过臭氧高级氧化、活性炭吸附相结合的处理方法处理模拟染料废水，以寻找适合此种废水的最佳处理方法及最佳处理参数，达到去除颜色和减小COD的目的，为染料废水处理技术在实际中的应用提供依据。211概述1.1染料废水的概述染料的分类按染料结构分类按染料分子相同的基本化学结构或共同的集团以及染料共同合成方法和性质分类。(1) 偶氮染料 (2)蒽醌染料 (3)靛旋染料 (4)硫化染料 (5)菁染料 (6)三芳基甲烷染料 (7)含有杂环结构的染料 按染料的应用分类：（1）直接染料（2）硫化染料 （3）还原染料 （4）酸性染料（5）酸性络合染料（6）反应性染料（7） 冰染染料 (纳夫妥染料)（8）氧化染料（9）分散染料（10）阳离子染料 印染废水来源及水质状况染料工业废水特点： (1)废水种类繁多染料工业主要废水:含盐有机物有色废水，无机盐浓度在15%-25%，主要是氯化钠，少量硫酸钠、氯化钾及其他金属盐类;氯化或滨化废水;含有微酸微碱的有机废水;含有铜、铅、铬、锰、汞等金属离子的有色废水;含硫的有机物废水1。 (2)废水有机物成分复杂且浓度高精细化工染料、颜料等行业生产流程长，从原料到成品往往伴随有硝化、还原、氯化、缩合、偶合等单元操作过程，副反应多，产品收率低，染料生产过程损失率约2%，染色过程损失率10%，所以废水中有机物和含盐量都比较高，成分非常复杂。染料、颜料等高浓度有机废水，COD高达数十万mg/L，有机磷数百到数千mg/L2。 (3)废水量大，色度高，毒性大。染料、颜料等采用以水为溶剂，用水量大，且分离、精制、水洗、抽滤等工序排出大量的废水。精细化工行业都有偶合反应工序，废水中含有-N-等发色基团，色度都比较高，如碱性玫瑰精红色滤液色度高达100-150万倍，一般说来染料、颜料废水色度高于纺织印染废水4。高浓度有机废水排入公共水系会严重污染环境，而重金属污染有时会造成很大危害。 (4)废水排放间歇、多变性精细化工产品往往具有多品种小批量的特点。染料、颜料等企业，每年要生产十几种甚至几十种产品，而且产品制造大部分是间歇性操作，所以精细化工废水具有间歇性排放，水质水量随时间变化较大，给废水处理工程设计、运行管理增加许多困难。1.1.1染料废水的定义，特征和来源染料工业废水是指用苯、甲苯及萘等为原料经硝化、碘化生产中间体，然后再进行重氮化、偶合及硫化反应制造染料、颜料生产过程中排出的废水。由于生产的染料、颜料及其中间体种类繁多，废水的性质各不相同。一般分为酸性废水，碱性废水。废水中含酸、碱、铜锌等金属盐、硫化碱等还原剂、氯化钠等氧化剂以及中间体等。另外还带色悬浮物（100-500mg/L）和溶解物（3000-16000 mg/L）。废水主要来自反应器、过滤机及设备和地面清洗。生产每吨染料产生废水30-100m3，废水处理方法“凝聚沉淀、活性炭过滤、超滤等方法。染料废水的特征： 水量大。 浓度高。大部分废水呈弱酸性，COD较高，色泽深。 水质波动大。印染厂的生产工艺和所用染化料，随纺织品种类和管理水平的不同而异。而对于每个工厂，其产品都在不断变化，因此，废水的污染物成分浓度的变化与波动十分频繁。 以有机物污染为主。除酸、碱外，废水中的大部分污染物是天然或合成有机物。 处理难度较大。染料品种的变化以及化学浆料的大量使用，使废水含难生物降解的有机物，可生化性差。因此，染料废水是较难处理的工业废水之一。 部分废水含有毒有害物质。如印花雕刻废水中含有六价铬，有些染料（如苯胺类染料）有较强的毒性。1.1.2 废水的危害染料废水含大量的有机污染物，排入水体将消耗溶解氧，破坏水生态平衡，危及鱼类和其它水生生物的生存。沉于水底的有机物，会因厌氧分解而产生硫化氢等有害气体，恶化环境。染料废水的色泽深，严重影响受纳水体外观。造成水体有色的主要因素是染料。目前全世界染料年总生产量在60万吨以上，其中50%以上用于纺织品染色；而在纺织品印染加工中，有10%20%的染料作为废物排出。染料废水的色度尤为严重，用一般的生化法难以去除。有色水体还会影响日光的透射，不利于水生物的生长。在使用化学氧化法去除色度时，虽然能使水溶性染料的发色基被破坏而褪色，但其残余物的影响仍然存在。染料废水大部分偏弱酸性，进入农田，会使土地盐酸化；染色废水的硫酸盐在土壤的还原条件下可转化为硫化物，产生硫化氢。1.2染料废水的处理技术目前处理方法主要有：物理法，物理化学法和高级氧化法物理处理法：包括吸附法，超滤脱色法，辐射降解法。1.2.1物理化学处理法1.2.1.1絮凝法 染料废水的絮凝脱色技术，投资费用低，设备占地少，处理量大，是一种被普遍采用的脱色技术。某染料厂采用混凝脱色悬浮曝气生物滤池工艺处理主要含活性染料的废水，原水CODCr的平均质量浓度为296mg/L 和平均色度为550倍，处理后出水水质相应各项指标分别为40mg/L 和10 倍，其去除率分别为87%和98%10。在染料废水中使用的絮凝剂很多，大致可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂和微生物絮凝剂三类，其中，有机絮凝剂还分为天然有机高分子絮凝剂、合成有机高分子絮凝剂。由于染料废水水质比较复杂，无机单盐絮凝剂在水解絮凝过程中，未能完成具有优势絮凝效果的形态，投药量大，絮凝效果差；无机高分子絮凝剂可以较好地除去废水中大部分悬浮态染料，但对于水溶性染料中分子量小、不容易形成胶体的废水则难以处理；有机高分子絮凝剂对于水溶性染料等废水具有很好的脱色性能，但单独使用效果差，而且易于产生有毒物质；因此，开发研制价廉、无毒、高效的新型有机絮凝剂，已成为目前絮凝法的主要研究方向之一。 复合絮凝剂则能同时发挥几种絮凝剂的优点，使絮凝法用于染料废水处理既经济，又适用。如将有机絮凝剂与无机絮凝剂复配使用,充分发挥有机高分子絮凝剂的吸咐架桥性能和无机絮凝剂的电性中和能力，可以使处理出水达到较好的效果。此外，淀粉衍生物、木质素衍生物、羧甲基壳聚糖11等天然高分子具有无毒、原料广、价廉和可生物降解等优点,也得到科研工作者的高度重视。另外，微生物絮凝剂是利用生物技术，从微生物体或其分泌物提取、纯化而获得的一种安全、高效，且能自然降解的新型水处理剂。与普通的絮凝剂相比，有固液易于分离，沉淀少，适用性广等优点，因此微生物絮凝剂的研究正成为当今世界絮凝剂方面研究的重要课题12。总之，高效、无毒、无害的环境友好性絮凝即将在染料废水处理中有广阔的应用前景。絮凝法虽然是含染料废水处理的常用方法，但对于许多可溶性好的染料，处理效果往往不佳。因此，复合絮凝法将成为工业废水处理工艺研究的主要内容和发展方向。根据实际出水要求，采用适当的预处理和后处理手段，发挥絮凝工艺与其它工艺的协同工作的优势，以达综合治理的目的，这对于提高染料废水的处理效果，降低处理成本具有极其重要的意义。 然而，用絮凝法进行废水脱色依然存在以下几个方面的问题：产生大量的淤泥；由于废水水质变化大，每批废水脱色前均需要进行预试验，以确定最佳条件，提高了成本，又费时。过量的阳离子絮凝剂会在废水中产生大量氮的化合物，它们对鱼类有毒且难以生物降解和硝酸化抑制，絮凝剂过量也可能导致沉淀重新溶解。脱色效率低，不符合排放标准。因此，实际生产中，应根据实际出水要求，采用适当的预处理和后处理手段，发挥混凝工艺与其它工艺的协同工作的优势，以达综合治理的目的，这对于提高染料废水的处理效果,降低处理成本具有极其重要的意义。1.2.2化学氧化法是染料废水脱色处理的主要方法，其机理是利用氧化剂将染料不饱和的发色基团打破而脱色。氯气、次氯酸钠等是一般采用的氧化剂。常见的有组合法和催化氧化法等。如采用混凝-二氧化氯组合法的优点在于ClO2氧化能力强，是HClO的9倍多，且无氯气氧化法处理废水时可能与水中有机物结合生成氯代有机物(AOX)15。 化学氧化法能有效地去除染料废水中的色度，但不能很好地去除废水中的COD，对此有人提出了不完全氧化的方法，即只部分氧化，使有机物通过自由基耦合降低水溶性而絮凝去除。.盛翼春17通过研究发现，采用新型电催化氧化对染料浓度高达0.3g/l的水溶性染料废水在2分钟内脱色率高达95%以上。 同时，随着太阳能技术的发展进步，光催化氧化也越来越受到人们的重视。夏金虹18用纳米TiO2粉体光催化降解印染废水，脱色率为96%，CODCr去除率为86%，TiO2催化性能比较稳定，可重复使用。光催化氧化技术具有工艺设备简单、操作条件易控制、处理成本较低、氧化能力强、无二次污染等突出优点，在有机废水处理中有着广阔的应用前景。但悬浮体系的纳米TiO2颗粒由于粒径极为细小，存在着难以回收、容易中毒、不易分散等缺点，需通过先进的负载技术或光化学反应器，甚才会获得更高催化效率。因此，纳米TiO2光催化剂的负载技术对其实现大规模实用化、商品化和工业化具有重大的实际意义，是今后TiO2研究的主要方向19。 总之，氧化法是一种优良的印染废水脱色方法，但也有其自身的缺憾。如果氧化程度不足，染料分子的发色基团可能被破坏而脱色，但其中的COD仍未除尽；若将染料分子充分氧化， 能量、药剂量消耗可能会过大， 成本太高, 所以氧化法一般用于氧化- 絮凝或絮凝- 氧化工艺。采用氧化- 絮凝工艺，目的是通过氧化法将水溶性染料分子变为疏水性或使阳离子染料分子转变为中性， 阴性分子， 以絮凝除去。反之，采用絮凝- 氧化工艺则是将氧化作为后处理步骤，对印染废水做深度处理经进一步去除残余色度及COD20。1.2.3 高级氧化法1.2.3.1 高级氧化法的由来目前废水处理最常用的生物法对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难，而化学氧化法可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时还对环境类激素等微量有害化学物质的处理方面有很大的优势。然而O3、H2O2和Cl2等氧化剂的氧化能力不强且有选择性等缺点难以满足要求。1987年Gaze等人提出了高级氧化法（Advanced Oxidation processible, 简称AOPs)，它克服了普通氧化法存在的问题，并以其独特的优点越来越引起重视。Gaze等人将水处理过程中以羟基自由基为主要氧化剂的氧化过程称为AOPs过程，用于水处理则称为AOP法。典型的均相AOPs过程有O3/UV, O3/H2O2, UV/H2O2, H2O2/Fe2+(Fenton试剂）等，在高pH值情况下的臭氧处理也可以被认为是一种AOPs过程，另外某些光催化氧化也是AOP过程。1.2.3.2 高级氧化法的介绍高级氧化法最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加OH的链式反应，或者通过生成有机过氧化自由基后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O, 从而达到氧化分解有机物的目的。与其他传统的水处理方法相比，高级氧化法具有以下特点：产生大量非常活泼的羟基自由基OH其氧化能力（2.80）仅次于氟（2.87），它作为反应的中间产物，可诱发后面的链反应，羟基自由基与不同有机物质的反应速率常数相差很小，当水中存在多种污染物时，不会出现一种物质得到降解而另一种物质基本不变的情况；OH无法选择地直接与废水中的污染物反应将其降解为二氧化碳、水和无害物，不会产生二次污染；普通化学氧化法由于氧化能力差，反应有选择性等原因，往往不能直接达到完全去除有机物降低COD的目的，而高级氧化法则基本不存在这个问题，氧化过程中的中间产物均可以继续同羟基自由基反应，直至最后完全被氧化成二氧化碳和水，从而达到了彻底去除COD的目的；由于它是一种物理化学过程，很容易加以控制，以满足处理需要，甚至可以降低10-9级的污染物；同普通的化学氧化法相比，高级氧化法的反应速度很快，一般反应速率常数大于109mol/Ls-1, 能在很短时间内达到处理要求；既可作为单独处理，又可与其他处理过程相匹配，如作为生化处理的预处理，可降低处理成本。前人的研究成果已证实了高级氧化法在废水处理中的实用性，并在水处理领域显示了广泛的处理前景。实际上在国外，尤其是欧洲，高级氧化法处理废水早已经在一些对经济成本不敏感的工业过程中得到了广泛的应用，在国内近年来也应用UV/H2O2过程处理造纸厂废水并取得显著进展，O3/UV系统处理废气的研究早已展开。近年来，高级氧化过程应用领域已扩展到水体中难降解的持久性污染物。此外，高级氧化过程所需的新型反应器、撞击流反应器、高级氧化法偶合的研究也正在展开，以便进一步强化废水的降解和提高其处理效果。在城市污水消毒、医院污水处理，以及野外污水处理等方面高级氧化过程也有应用的实例。随着对高级氧化的深入研究，可望在不久的将来在更多的领域内有广泛的应用，也会产生新的理论和技术。1.2.4活性炭吸附法 由于单独用臭氧法进行曝气对染料废水的色度，COD以及DO的处理效果比较一般，而且曝气时间越长，所需的费用就会随着增多，因此单独用臭氧曝气并不是一个非常理想的方法，所以本实验在臭氧曝气的基础上在废水中加入一定浓度的活性炭来提高废水处理的效率。活性炭吸附法是一种应用较早的方法。该法对去除水中溶解性有机物非常有效。但它再生比较困难,处理成本较高，因此应用面窄.一般可用于浓度较低的染料废水处理或深度处理。 活性炭吸附法是一种应用较早的方法.该法对去除水中溶解性有机物非常有效。但它再生比较困难,处理成本较高，因此应用面窄。一般可用于浓度较低的染料废水处理或深度处理4 。活性炭是由微小结晶和非结晶部分混合组成的碳素物质，活性炭表面含有大量的酸性或碱性基团。这些酸性或碱性基团的存在，特别是羟基、酚羟基的存在，使活性炭不仅具有吸附能力，而且还具有催化能力。臭氧活性炭协同作用过程中。在活性炭的作用下使臭氧加速变成羟基自由基。从而提高了氧化效率。PCCFaria等16采用臭氧活性炭协同降解染料废水。结果表明，单靠活性炭的吸附作用不能完全去除染料的色度，单独臭氧氧化虽可以很好地去除色度但COD的去除率不高：而臭氧活性炭联用技术可以很好地去除染料的色度和COD。OSGPSoares等继续研究了臭氧活性炭连续运行处理染料废水，结果表明，臭氧活性炭联用技术中活性炭起到了吸附剂和催化剂的作用。刘时松等“引考察了多种染料利用臭氧活性炭在线脱色效果。发现该方法对大部分染料废水脱色率达到90%以上，并能除去大部分COD，有的可高达80以上。1.2.4.1 活性炭对不同染料的吸附 对于染料工业，活性炭能有效去除废水中的活性染料、酸性染料、碱性染料、偶氮染料。活性炭在吸附水溶性染料时吸附率高，但不能吸附悬浮固体和不溶性染料5。现时国内对多种染料进行活性炭吸附，其中对红色、黑色的染料研究较多，如酸性品红、碱性品红、活性艳红、活性黑、耐晒黑等等，普遍的脱色率达90%以上7。 不同的染料吸附的平衡时间也不一样，并在吸附动力学上有不同的表现。活性炭使一些染料脱色能较快达到平衡，一些则需要较长时间，平衡时间由3h到17h不等2。另外，各种染料的吸附等温线一般都符合 Frendlich方程2、4、6。 1.2.4.2 pH值对活性炭吸附染料的影响 几乎所有研究活性炭对染料吸附影响因素的文献都对pH值对活性炭吸附染料的影响作了实验分析。pH对活性炭吸附染料的影响不能一概而论，其结果与染料废水本身的组成与性质有关。例如，酸性染料的脱色率会随pH增加而降低，碱性染料的脱色率则会随pH增加而增加，而pH呈中性的染料的脱色率跟pH值的变化没有太大的关系。但总体说来，pH值对活性炭吸附染料无任何影响或影响不大。 如在研究活性炭对酸性品红、碱性品红、活性黑的吸附得出，染料废水的 pH值在 211之间变化时，酸性品红、碱性品红、活性黑B-113 的脱色率分别在91% 95%、97. 5% 100%、92. 5% 97. 5%之间变化.从整体来看，pH值的变化对废水脱色率没有太大的影响2。 1.2.4.3其它因素对活性炭吸附染料的影响 除了染料种类和pH值以外，还有其它一些会影响对活性炭吸附染料的因素，比如活性炭的的孔径分布、形态、加入量、吸附时间、温度等。 近年来，很多科学家通过对活性炭吸附过程的进一步深入了解，在吸附机理和活性炭预处理技术方面都取得了很大的进展。G.M.Walker 等研究了3种酸性染料在活性炭上的吸附行为，发现只有 14%的比表面积发挥了吸附作用，一方面原因是由于存在多分子层的吸附，另一方面原因是活性炭中很多微孔孔径太小，不能吸附染料大分子，同时,Tamai Hisashi等也证实了中孔较多的活性炭易吸附染料分子，主要原因是中孔不仅对吸附有贡献，同时也为吸附质的扩散提供了宽敞的通道4。这说明活性炭孔径小，虽然会有较大的比表面积，但是如果孔径过小，对于吸附大分子染料是不利的。 同时，不同的活性炭存在的形态对于吸附作用也是有影响的。活性炭多见有粉末状、颗粒状的，现在也有使用活性炭纤维作为吸附材料8。 总体说来，活性炭越多，吸附效果越好；对于不同的染料有不同的最佳加入量，掌握最佳的加入量2，一来可以达到好的吸附效果，二来节省原料。 实践证明，在一定范围内，温度越高，吸附效率越高2，这与染料颗粒热运动频繁，碰撞几率上升有关。 1.3国内外印染废水处理现状及前景近年来，我国的染料产量以年均20.87%的速度增长，出口量以年均3.64%的速度增长，整个染料工业的发展形势呈现出极其显著的特点。2003年，我国染料产量达到54.2万吨，占世界染料产量的55%左右，进一步巩固了我国作为世界最大染料生产国的地位，这种强劲的发展势头在2004年得以继续。我国不仅染料产量迅速增长，而且品种也同步发展。迄今我国可生产的染料品种超过1400个，经常生产的品种在700800个，品种超过100的染料有分散染料、活性染料和酸性染料等。我国染料行业的迅猛发展的同时也为环境保护带来了巨大的压力。染料废水的脱色是急待解决的难题，因此研究活性炭吸附对染料废水脱色的研究具有现实意义。 但活性炭再生比较难、成本较高是限制活性炭吸附法的一大原因，因此，提高活性炭再生技术，循环利用活性炭降低成本是今后研究的重点。同时，鉴于活性炭处理的特殊性质，将其与其他化学剂及与其它方法耦合，处理染料废水效果就会更好，因此，现时大多数有关活性炭吸附法处理染料废水的报道不断推陈出新，有着良好的发展前景。2试验材料和方法2.1 试剂和仪器 臭氧发生器，氧气，曝气装置如下图1，及试验结果测定药品。图2-1 试验所用的曝气装置Fig. 2-1 The test USES aeration device2.2 染料废水的配制本试验中所用的染料废水配制过程为：取 红，蓝，黑三种颜料分别3g,3g,4g，分别溶于1000mL容量瓶中。然后分别取3 ，3 ，4mL染料水稀释至1000mL即配成实验用的原水。 原水的pH为6.81,在波长为424处，原水稀释100倍时用分光光度计测得的吸光度为0.096,原水的COD为5308.8。COD的测定方法参照GB11914-1989溶解氧的测定方法参照GB11913-1989色度的测定方法参照GB/T15609-2008表2-1 实验仪器名称、型号和产地Tab.2-1 Apparatus Name ,TypeAnd Origin名称型号产地电子分析天平BS110S北京精密科学仪器有限公司电子天平YP202N上海精密科学仪器有限公司离心机LD4-2A恒温水浴锅巩义市英峪予华仪器厂曝气装置SL-2800中山市日胜电器制品有限公司表2-2 实验药品名称、型号和产地Tab.2-2 Drugs Name ,TypeAnd Origin药品名称型号产地硫酸分析纯莱阳经济技术开发区精细化工厂硫代硫酸钠分析纯天津市瑞金特化学品有限公司碘化钾分析纯天津市北方天医化学试剂厂硫酸亚铁铵分析纯天津市北方天医化学试剂厂硫酸亚铁分析纯天津市北方天医化学试剂厂2.3 实验设计2.3.1 pH对反应的影响取3000ml原水于吸水槽中，利用盐酸和氢氧化钠调节原水的pH，并且在不同的pH时对原水进行臭氧曝气，当反应进行到了50分钟时分别取样，测定样品的COD ，DO，吸光度。绘制pHCOD曲线，pHDO曲线，pH吸光度曲线。比较后得出本试验中处理废水所需的最佳pH。2.3.2 反应时间对反应的影响取3000ml染料原水，在保持臭氧浓度恒定的情况下，根据前面实验得出的最佳PH和最佳活性炭浓度，选择在最佳的条件下对废水进行臭氧曝气。然后在曝气时间分别为5分钟，15分钟，30分钟，45分钟，60分钟，75分钟，90分钟时分别取样，测定此时水样的COD , DO , 吸光度，绘制COD曝气时间，DO曝气时间，吸光度曝气时间的曲线。得出本试验的最佳曝气时间。2.3.3 活性炭浓度对反应的影响活性炭的浓度对试验中的有色基团和有机物的去除有着直接的影响，如果浓度太小，那么就不能完全发挥它的吸附作用；如果活性炭的浓度太大的话，虽然吸附的效果比较好，但是有部分活性炭并没有发挥其作用，造成了浪费。所以选择一个合适的活性炭浓度是非常必要的。由于实验室的设备和处理的废水的原因，本试验需要选用200目的活性炭粉末进行吸附。在3000ml原水中分别加入15克，24克，30克，45克，48克，60克200目的活性炭粉末，将其与原水充分混匀，将混合后的水抽到曝气桶中利用臭氧发生器进行臭氧曝气。在反应进行到50分钟的时侯分别取样，将水样中的活性炭粉末滤去以后，测定各个时间段的样品的COD ，DO ， 吸光度，并分别绘制COD活性炭浓度，吸光度活性炭浓度曲线。最后根据曲线的变化综合找出试验所需的最佳的活性炭浓度。3结果与分析3.1 pH对反应的影响高级氧化反应的实质是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加HO的链式反应，或者通过生成有机过氧化自由基后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O, 从而达到氧化分解有机物的目的。00.10.20.30.40.50.60.70.8024681012pHWater absorbency图3-1 废水的pH与吸光度的关系Fig3-1 Relation between the PH and the water absorption分别取3000ml废水样品调节其pH后进行臭氧曝气，由废水样品pH的大小与臭氧处理50分钟后的吸光度的关系曲线（图3-1）可知，随着pH由小到大，吸光度在pH为4.50时有最小值。从图中曲线的变化趋势还可以看出，在酸性条件下，臭氧处理废水的颜色效果要好于在碱性条件下，从反应的机理来看，在酸性条件下臭氧更容易与染料废水中的发色基团发生反应，而在碱性条件下臭氧与发色基团的反应效果要差一些，但是考虑到为了不使处理后的水的酸性太大，在pH为6左右时是比较合适的。00.0050.010.0150.020.0250.03024681012Activated carbon concentration（g/L）Water absorbency图3-2 加入活性炭后PH对反应的影响Fig 3-2 After joining the PH of activated carbon在上述废水样品中分别加入20克200目活性炭粉末混匀后，再进行臭氧曝气，保持相同的曝气量，当反应进行到了50分钟后取样，对水样进行过滤以后用分光光度计测每个样品的吸光度，由（图3-2）可以看出，在加入活性炭以后pH的变化对废水颜色去除的处理效果影响很小。特别是在pH接近中性时，加入活性炭后pH的影响基本上可以忽略。并且考虑到实际运行中的操作性和成本，以及处理后出水的酸度问题。因此在此酸度范围内，没有必要调节原水的酸度。直接用活性炭处理即可达到比较好的处理效果。610620630640650660670680690700024681012pHCOD(mg/L)图3-3 pH对染料废水处理COD的影响Fig 3-3 pH to dye wastewater COD取3000ml的染料废水作为原水，分别调节pH为2.01，3.08，3.22，3.56，4.26，6.81，10.80，打开臭氧发生器进行曝气，保持曝气的流量。在50分钟时分别取样，用重铬酸钾法测定水样中的COD。由上述（图3-3）可以看出，pH=6之前， 随着pH的增大，COD数值呈下降的趋势，由670mg/L减少到了616mg/L。并且在pH接近中性的时候COD达到最小值，在pH=6以后，随着pH的增大，水样的COD数值逐渐上升。由于本试验所用的原水的pH接近中性，并且在接近中性的时候水样的COD处理的效果最好。因此，从操作性和实际的费用来考虑，为了获得比较好的处理效果，水样的曝气试验应该选择在中性的条件下进行。3.2 曝气时间对反应的影响氧化时间对本高级氧化试验有着直接的影响，若氧化时间不够，则反应可能进行不完全，影响试剂的利用率；但是氧化时间过长，只是增加停留时间，造成资源能源的浪费，因此要选择一个最佳的氧化时间。由此前的试验结果来看，染料原水在pH为中性时处理的效果比较好，因此，选择在pH=6.81时对原水进行最佳停留时间的试验。00.10.20.30.40.50.60.7020406080100Aeration time（min）Water absorbency图3-4 曝气时间对反应的影响Fig 3-4 Aeration time to influence the reaction由氧化时间与吸光度的关系曲线（图3-4）得出，当氧化时间小于50分钟时，随着曝气时间的增加，吸光度数值逐渐减小，由开始时的0.572减小到了0.002，说明这个时间内臭氧对废水中的有色基团的氧化反应大量进行中；在氧化时间大于50分钟以后，吸光度数值出现一个平台，并且以后的数值变化很小。表明在50分钟内，发色基团基本上已全部氧化分解，故延长时间对反应已经基本上影响不大了。由此可得出曝气处理废水色度的最佳氧化时间为50分钟。050010001500200025003000350040004500020406080100Aeration time（min）COD(mg/L)图 3-5 曝气时间对COD处理效果的影响Fig 3-5 Aeration time of COD treatment effect由曝气时间与COD去除的关系曲线（图3-5）得出，当氧化曝气时间小于50分钟时，随着曝气反应的进行，COD的数值逐渐减小，并且速率很大；从最初的5308mg/L减小到了接近200mg/L，在氧化时间大于50分钟以后，COD的数值变化比较慢。在以后的时间内COD的变化已经不大，并且废水的COD的数值已经比较小。因此，考虑处理效果和处理的成本问题，可以得出曝气的最佳停留时间为50分钟。0510152025303540020406080100Aeration time (min)DO(mg/l)图 3-6 曝气时间对水样中溶解氧含量的影响Fig 3-6 Aeration time in the dissolved oxygen content in water由曝气时间与废水中溶解氧含量的关系曲线（图3-6）可以看出，在反应进行的前50分钟之内，随着曝气过程的进行，水样中的溶解氧含量逐渐显著的增加，说明臭氧氧化的反应大量的进行。在曝气时间进行到了50分钟以后，水样中的溶解氧数值虽然逐渐的变大，但是已经开始变化得非常缓慢，并且趋向于稳定。因此，考虑到臭氧曝气的成本，延长曝气时间对实际处理的意义已经不大，所以曝气的最佳停留时间应该是在50分钟。3.3 活性炭对反应的影响对于印染工业，活性炭能有效去除废水中的活性染料、酸性染料、碱性染料、偶氮染料。活性炭在吸附水溶性染料时吸附率高，但不能吸附悬浮固体和不溶性染料。现时国内对多种染料进行活性炭吸附，其中对红色、黑色的染料研究较多，如酸性品红、碱性品红、活性艳红、活性黑、耐晒黑等等，普遍的脱色率达90%以上。有效因素：1.巨大的比表面积，吸附能力强，将氧和有机物浓缩在其周围，增加接触时间2.吸附难以降解的物质 3.改善了污泥絮凝沉降性能 优点：1.提高处理效果，改进出水水质。2.提高抗冲击能力，脱气，消泡，除臭，重金属。 环保BLOG。3在活性炭的作用下使臭氧加速变成羟基自由基，从而提高了氧化效率。4臭氧活性炭联用技术中活性炭起到了吸附剂和催化剂的作用。缺点：运行费用明显提高。00.0020.0040.0060.0080.010.0120510152025Activated carbon concentration（g/L）Water absorbency图 3-7 活性炭浓度对废水色度处理的影响Fig. 3-7 Activated carbon concentration on wastewater treatment. Chromaticity同样选择50分钟昨晚曝气停留时间。本试验所用的活性炭颗粒大小为200目，颗粒越小对溶于水的有色基团有着越好的吸附作用，由（图3-7）可以看出，在活性炭浓度为10g/L的时候，吸光度有个缓慢的变化过程，然后在15g/L