印染废水处理常用的氧化技术有哪些？

印染废水处理中常用的氧化技术（AOPs）主要通过产生强氧化性自由基（如羟基自由基・OH）降解难降解有机物及色度，以下是六大类常用技术的原理、特点及应用场景：

一、芬顿（Fenton）及类芬顿氧化技术1. 传统芬顿氧化

原理：利用 Fe²⁺催化 H₂O₂生成・OH，氧化分解有机物：
Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺ + OH⁻ + ·OH

特点：

对 COD 和色度去除率高（COD 去除率 40%~70%，脱色率 80%~95%），尤其适合处理含偶氮染料、蒽醌染料的废水。

反应条件温和（pH 2~4），但需消耗大量药剂（H₂O₂投加量 0.5~2 g/L，Fe²⁺ 0.1~0.5 g/L），污泥产量大（Fe (OH)₃沉淀）。

应用案例：某牛仔布印染厂采用 “芬顿 + 混凝” 工艺，进水 COD 8000 mg/L、色度 5000 倍，处理后 COD＜300 mg/L，色度＜50 倍。

2. 类芬顿技术（改良型）

电芬顿：通过电解产生 Fe²⁺和 H₂O₂，减少药剂投加，如 BDD 电极电芬顿可将 Fe³⁺还原为 Fe²⁺，提高催化效率。

光芬顿：紫外光（UV）辅助 Fe³⁺/H₂O₂体系，促进 Fe³⁺→Fe²⁺循环，降低 pH 适用范围（pH 3~6），如某印染废水处理中 UV - 芬顿使 COD 去除率从 50% 提升至 75%。

二、臭氧（O₃）氧化技术1. 臭氧直接氧化

原理：O₃直接与有机物发生加成、取代反应，或分解产生・OH 间接氧化。

脱色效率极高（90%~99%），对亲水性染料（如活性染料、酸性染料）效果显著。

反应速度快（10~30 分钟），但臭氧利用率低（仅 30%~50%），需臭氧发生器（电耗 6~12 kWh/kg O₃），运行成本高（吨水成本 2~5 元）。

应用案例：某丝绸印染厂采用 “臭氧 + 生物炭” 工艺，处理后出水色度＜10 倍，COD＜50 mg/L，满足回用水标准。

2. 催化臭氧氧化

催化剂类型：

金属氧化物（TiO₂、MnO₂）：提高 O₃分解产生・OH 的效率，如 TiO₂催化臭氧使 COD 去除率从 40% 提升至 65%。

活性炭（AC）：吸附 - 氧化协同作用，降低臭氧投加量 30%~40%。

三、光催化氧化技术1. 紫外（UV）光催化

原理：UV 照射半导体催化剂（如 TiO₂、ZnO）产生电子 - 空穴对，与水反应生成・OH。

可降解难生化有机物（如 PVA 浆料），但光利用率低（仅 5%~10%），需高功率 UV 灯（能耗 8~15 kWh / 吨水）。

催化剂易团聚失活，需负载于载体（如活性炭、陶粒）提高稳定性。

应用案例：某印染废水深度处理中，TiO₂/UV 工艺对 COD 去除率达 50%，且无二次污染。

2. 可见光催化

新型催化剂：g-C₃N₄、BiVO₄等可见光响应材料，降低能耗，如 g-C₃N₄/ 可见光对染料废水脱色率达 92%，能耗较 UV 催化降低 40%。

四、电化学氧化技术1. 直接电化学氧化

原理：有机物在阳极直接失去电子被氧化，或阳极表面生成・OH 间接氧化。

电极材料：

钛基二氧化铅（Ti/PbO₂）：适合处理含芳香族化合物的废水，COD 去除率 40%~60%，但电极易钝化。

硼掺杂金刚石（BDD）：催化活性高，寿命长，如 BDD 电极处理印染废水，COD 去除率可达 70%，但成本较高。

2. 间接电化学氧化

介质作用：通过电解生成 ClO⁻、S₂O₈²⁻等强氧化剂，如电解 NaCl 溶液产生 ClO⁻，对 COD 去除率 50%~70%，适合高盐印染废水。

五、过盐（PS）氧化技术1. 热 / 光 / 金属活化过盐

原理：活化 PS（S₂O₈²⁻）生成根自由基（SO₄・⁻，氧化电位 2.5~3.1 V），降解有机物。

活化方式：

加热（60~90℃）：活化效率高，但能耗大；

过渡金属（Fe²⁺、Co²⁺）：常温下反应，如 Fe²⁺/PS 体系对 COD 去除率 60%~80%，但金属离子残留需后续处理。

应用案例：某印染废水预处理采用 CoFe₂O₄/PS 工艺，COD 从 5000 mg/L 降至 1500 mg/L，可生化性（B/C）从 0.15 提升至 0.35。

六、湿式氧化（WAO）与湿式催化氧化（CWAO）1. 湿式氧化（高温高压）

条件：温度 150~300℃，压力 0.5~20 MPa，氧气或空气作为氧化剂。

特点：对 COD 去除率＞90%，适合高浓度印染废水（COD＞10,000 mg/L），但设备耐腐蚀性要求高，投资成本达 2000~3000 元 / 吨水。

2. 湿式催化氧化

催化剂：负载型金属催化剂（如 Cu/ZnO/Al₂O₃），降低反应温度至 120~180℃，如某印染污泥滤液经 CWAO 处理后，COD 从 20,000 mg/L 降至 800 mg/L。

技术对比与选择建议技术类型主要优势局限性适用场景

芬顿 / 类芬顿	成本低、操作简单	污泥多、pH 范围窄	中小规模预处理或深度处理
臭氧氧化	脱色快、无二次污染	能耗高、设备投资大	深度脱色或回用水处理
光催化氧化	绿色环保、催化剂可重复使用	光利用率低、反应速度慢	低浓度废水深度处理
电化学氧化	自动化程度高、无药剂投加	电极寿命短、能耗高	高盐废水或小型化处理系统
过盐氧化	常温反应、氧化性强	金属离子残留	难降解有机物预处理
湿式催化氧化	处理效率高、适用范围广	高温高压、设备成本极高	高浓度废液或污泥处理

发展趋势

复合技术协同：如 “臭氧 + 生物活性炭”“芬顿 + MBR”，提升处理效率并降低成本。

催化剂优化：开发高效、稳定的非均相催化剂（如磁性 Fe₃O₄@TiO₂），减少二次污染。

智能化控制：通过在线监测 COD、色度实时调控氧化剂投加量，降低运行能耗。

这些技术的选择需结合废水水质（COD、色度、盐度）、处理规模及排放标准，例如东部地区印染园区常采用 “芬顿 + 臭氧 + 膜” 组合工艺，以满足严苛的地方排放标准（COD≤50 mg/L，色度≤30 倍）。