隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)廢水的產(chǎn)生量逐年增加，水環(huán)境問(wèn)題也日趨嚴(yán)重。紡織印染廢水是中國(guó)最主要的工業(yè)廢水污染源之一，廢水中含有大量難降解有機(jī)物，是目前工業(yè)污染治理的難點(diǎn)。印染廢水一般采用生化法進(jìn)行處理，但生化法具有占地面積大、投資成本高、易產(chǎn)生二次污染且對(duì)COD 和色度的去除率不高等缺點(diǎn)。

臭氧具有強(qiáng)氧化性，但是臭氧的利用率較低。多相催化臭氧氧化法是將一些金屬（或金屬氧化物）負(fù)載到某些載體（如活性炭）上，以此提高臭氧的利用率。催化臭氧氧化法處理印染廢水具有占地面積小、處理時(shí)間短、無(wú)二次污染且對(duì)色度去除率高的優(yōu)點(diǎn)。筆者以活性炭（AC）為載體制備了負(fù)載鐵錳氧化物的催化劑（Fe+Mn）/AC，并將其用于多相催化臭氧氧化處理實(shí)際印染廢水的試驗(yàn)中，同時(shí)對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

原水取自常州市武進(jìn)紡織工業(yè)園區(qū)馬杭污水 處理廠進(jìn)水口，廢水呈紫紅色，有刺激性氣味，COD為682.4 mg/L、色度為450 倍、TP 為2.57 mg/L、NH3-N 為14.85 mg/L、pH=8.6。

活性炭：粒狀(GAC)，氣性活化法制得，孔徑5~10 nm。

其他試劑：100 mg/L 的Mn2+ 溶液，100 mg/L 的Fe2+溶液，無(wú)氨水，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的乙醇（分析純），COD 快速測(cè)定D 試劑，COD 快速測(cè)定E 試劑。

1.2 試驗(yàn)裝置及流程

試驗(yàn)采用圖1 所示工藝流程。其中臭氧反應(yīng)器為自制管式玻璃反應(yīng)器，其管徑58 mm，有效高度500 mm，采用鈦合金微孔布?xì)馄貧忸^布?xì)狻?/P>

試驗(yàn)前先用純水沖洗反應(yīng)器，再開(kāi)啟臭氧發(fā)生器預(yù)氧化5 min 以去除臭氧反應(yīng)器中可能消耗臭氧的成分，然后排空，再用純水沖洗2 次。然后將一定量的活性炭或負(fù)載了金屬的活性炭催化劑加入到反應(yīng)器中，通入廢水，打開(kāi)氧氣瓶，調(diào)節(jié)氧氣壓力為0.05 MPa，打開(kāi)臭氧發(fā)生器，控制臭氧流量一定，待反應(yīng)一定時(shí)間后，從出水口取樣分析COD、色度、NH3-N 等指標(biāo)，并計(jì)算相應(yīng)的去除率。

 圖1 試驗(yàn)工藝流程

2 結(jié)果與討論

2.1 催化劑的制備與選擇

催化劑采用浸漬焙燒法制備。選取一定量活性炭洗凈，分別用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH 和HNO3溶液浸泡，然后烘干、活化。按一定比例，各取一定體積的100 mg/L 的Mn2+溶液和Fe2+溶液，配成100 mL混合溶液，然后將預(yù)處理后的活性炭放入混合溶液中浸泡24 h。將浸漬好的活性炭干燥、焙燒。重復(fù)浸漬、焙燒2~3 次，制得鐵錳配比不同的活性炭負(fù)載催化劑。

各取20 g不同催化劑進(jìn)行臭氧氧化試驗(yàn)，調(diào)節(jié)氧氣壓力為0.05 MPa，打開(kāi)臭氧發(fā)生器，控制臭氧通氣量為0.2 L/min，反應(yīng)60 min，以COD 去除率為指標(biāo)，考察不同催化劑（包括活性炭）對(duì)COD 去除效果的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。

 由表1 可以看出，活性炭對(duì)COD 有一定的吸附去除作用，與之相比催化劑對(duì)COD 的去除率大幅提高，說(shuō)明催化作用明顯，其中以鐵錳質(zhì)量比1∶2 時(shí)制備的（Fe+Mn）/AC 催化劑對(duì)印染廢水處理的效果最好。

2.2 催化劑的穩(wěn)定性

加入20 g最佳條件下制備的（Fe+Mn）/AC 催化劑，在臭氧通氣量為0.2 L/min，廢水pH=5 的條件下，通入300 mL 印染廢水，反應(yīng)60 min 后從反應(yīng)器中取出全部水樣，重新加入300 mL 原水水樣，如此反復(fù)6 次，測(cè)定每次取出的水樣的COD 并計(jì)算COD 去除率，相應(yīng)的COD 去除率依次為81.7%、81.4%、80.9%、79.6%、77.4%、74.5%。可以看出，催化劑在使用6 次后，COD 的去除率僅比第一次使用時(shí)降低了約7%，說(shuō)明（Fe+Mn）/AC 具有較好的活性和壽命。

2.3 影響多相催化臭氧氧化工藝的條件

以COD 去除率為考察指標(biāo)，對(duì)影響多相催化臭氧氧化工藝的條件進(jìn)行了優(yōu)化。

2.3.1反應(yīng)時(shí)間對(duì)印染廢水處理效果的影響

通入300 mL 印染廢水，在廢水pH=8.6、臭氧通氣量為0.2 L/min、（Fe+Mn）/AC 投加質(zhì)量為20 g的條件下，分別在反應(yīng)10、20、30、40、50、60、90、120 min時(shí)取樣分析并計(jì)算COD 去除率，結(jié)果見(jiàn)圖2。

 由圖3 可以看出，隨著臭氧通氣量的增加，COD的去除率也在提高，但超過(guò)0.2 L/min 后COD 的去除率變化不明顯，考慮到運(yùn)行成本，確定本試驗(yàn)最佳臭氧通氣量為0.2 L/min。

2.3.3催化劑投加量對(duì)印染廢水處理效果的影響

通入300 mL 印染廢水，在廢水pH=8.6、臭氧通氣量為0.2 L/min，反應(yīng)時(shí)間為60 min 條件下，改變（Fe+Mn）/AC 投加質(zhì)量，考察其對(duì)COD 去除率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖4。

 由圖4 可以看出，催化劑投加質(zhì)量超過(guò)20 g后，COD 去除率變化較小，因此確定催化劑的最佳投加質(zhì)量為20 g。

2.3.4 pH 對(duì)印染廢水處理效果的影響

通入300 mL 印染廢水，在反應(yīng)時(shí)間為60 min、（Fe+Mn）/AC 投加質(zhì)量為20 g、臭氧通氣量為0.2L/min 的條件下，調(diào)節(jié)廢水pH，考察pH 對(duì)COD 去除率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖5。

 由圖5 可以看出，pH 在4～6 時(shí)，（Fe+Mn）/AC的催化活性較高，COD 的去除率均達(dá)到75%以上，并以pH=5 時(shí)最高。因此確定本試驗(yàn)廢水最佳pH=5。

2.4 對(duì)印染廢水中主要污染指標(biāo)的去除效果

在最佳運(yùn)行條件下，即（Fe+Mn）/AC 投加質(zhì)量為20 g、臭氧通氣量為0.2 L/min、廢水pH=5、處理時(shí)間60 min，廢水出水的COD、NH3-N、TP 分別為124.9、1.45、0.17 mg/L，色度為4 倍，COD、NH3-N、TP、色度去除率分別為81.7%、90.2%、93.4%、99.1%。

馬杭污水處理廠采用好氧活性污泥法處理印染廢水，其二沉池出水中COD、TP、氨氮等分別為133.5、12.48、0.36 mg/L，色度為16 倍。由此對(duì)比可知，多相催化臭氧氧化法對(duì)印染廢水中COD、氨氮、TP、色度都有很好的去除效果。具體參見(jiàn)http://szhmdq.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論和建議

在制備活性炭負(fù)載型催化劑的基礎(chǔ)上，采用多相催化臭氧氧化工藝對(duì)印染廢水進(jìn)行試驗(yàn)研究，確定了主要影響因素和最佳工藝條件。對(duì)于武進(jìn)紡織工業(yè)園區(qū)馬杭污水處理廠的原水，該工藝可行并可達(dá)到較好的處理效果。本次試驗(yàn)是在單因素條件下進(jìn)行分析的，但在實(shí)際處理中會(huì)有多種因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，因此要結(jié)合實(shí)際，考慮多因素條件下多相催化臭氧氧化處理印染廢水的效果。通過(guò)對(duì)運(yùn)行成本的估算可知，多相催化臭氧技術(shù)運(yùn)行成本較高，建議作為預(yù)處理使用。根據(jù)工廠的實(shí)際情況，適當(dāng)減少處理時(shí)間，催化臭氧氧化達(dá)到預(yù)處理效果后，可與活性生物床處理技術(shù)相結(jié)合，最終使出水達(dá)標(biāo)排放。這樣既降低了運(yùn)行成本，又提高了處理效果。