染料行业废水无害化处理技术现状及发展趋势
鞠雪敏1,2 , 罗莉涛1,3,4 , 张鸿涛1,3,4 , 黄守斌1 , 李俊1 , 向莹4
1. 清华大学环境学院, 北京 100084;
2. 清控环境(北京)有限公司, 北京 100084;
3. 华北理工大学建筑工程学院, 唐山 063210;
4. 北京国环清华环境工程设计研究院有限公司, 北京 100084
Current situation and development trend of harmless treatment technology for dye wastewater in fine chemical industry
JU Xuemin1,2 , LUO Litao1,3,4 , ZHANG Hongtao1,3,4 , HUANG Shoubin1 , LI Jun1 , XIANG Ying4
1. School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
2. TSING Holding Environment Co., Ltd., Beijing 100084, China;
3. College of Civil and Architectural Engineering, North China University of Science and Technology, Tangshan 063210, China;
4. Beijing Guohuan Tsinghua Environmental Engineering Design & Research institute Co., Ltd., Beijing 100084, China
摘要 精细化工中染料行业废水的治理已成为制约行业可持续发展的瓶颈问题。针对染料行业废水的污染物成分复杂、有毒有害成分高、难生物降解等特征,综述了物理法、化学法、生物法以及集成工艺技术等常用的无害化处理技术,展望了染料行业废水无害化处理技术的发展趋势。
关键词 :
染料废水 ,
物理法 ,
化学法 ,
生物法
Abstract :Treatment of dye wastewater in fine chemical industry has become a bottleneck restricting the sustainable development of this industry. In this paper, aimed at the characteristics of dye wastewater, e.g. complex pollutant composition, plenty of poisonous and harmful ingredients and poor biodegradability, the commonly used harmless treatment technologies are reviewed, including physical treatment methods, chemical treatment methods, biological treatment methods and combination processes of the above. On this basis, the development trend of harmless treatment technology of dye wastewater is predicted to provide technical guidance for treatment of dye wastewater and promote the green and sustainable development of fine chemical industry.
Key words :
dye wastewater
physical methods
chemical methods
biological methods
收稿日期: 2021-03-30
基金资助: “十三五”水体污染控制与治理科技重大专项(2017ZX07102002,2018ZX07402005)
通讯作者:
罗莉涛(通信作者),副教授,研究方向为水污染控制与治理,电子信箱:mhlpphlt6184@126.com
E-mail: mhlpphlt6184@126.com
作者简介 : 鞠雪敏,硕士研究生,研究方向为水污染控制与治理,电子信箱:juxm19@mails.tsinghua.edu.cn
引用本文:
鞠雪敏, 罗莉涛, 张鸿涛, 黄守斌, 李俊, 向莹. 染料行业废水无害化处理技术现状及发展趋势[J]. 科技导报, 2021, 39(17): 45-54.
JU Xuemin, LUO Litao, ZHANG Hongtao, HUANG Shoubin, LI Jun, XIANG Ying. Current situation and development trend of harmless treatment technology for dye wastewater in fine chemical industry. Science & Technology Review, 2021, 39(17): 45-54.
链接本文:
http://www.kjdb.org/CN/10.3981/j.issn.1000-7857.2021.17.006 或 http://www.kjdb.org/CN/Y2021/V39/I17/45
[1] 中国产业信息. 2019年中国染料制造业运行状况及发展趋势分析[EB/OL].[2020-12-20]. https://www.chyxx.com/industry/202008/889124.html.
[2] 任丹. 水热炭化对吸附处理染料废水产生的废活性炭的再生效果[EB/OL].[2020-12-20]. https://doi.org/10.13198/j.issn.1001-6929.2020.08.05.
[3] 曾伟. 改性氧化石墨烯材料制备及其对水中亚甲基蓝染料的吸附性能研究[D]. 长沙:湖南大学, 2017.
[4] 国务院关于印发水污染防治行动计划的通知[EB/OL].[2020-12-20]. http://www.gov.cn/zhengce/content/2015-04/16/content_9613.htm.
[5] 国务院关于印发"十三五"生态环境保护规划的通知[EB/OL].[2020-12-20]. http://www.gov.cn/zhengce/content/2016-12/05/content_5143290.htm.
[6] 生态环境部. 国家危险废物名录(2021年版)[EB/OL].[2020-12-20]. http://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk02/202011/t20201127_810202.html.
[7] 吕红. 蒽醌染料中间体对偶氮染料脱色的促进作用及其好氧降解[D]. 大连:大连理工大学, 2008.
[8] 唐聪. 基于三维电极-电Fenton法处理染料废水的研究[D]. 上海:东华大学, 2018.
[9] 赵姗姗. 电气石的水处理特性及对染料废水脱色的实验研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2008.
[10] 蓝艳姣. 紫外光固化丙烯酸类树脂的制备及对染料废水的吸附研究[D]. 南宁:广西民族大学, 2020.
[11] 吴泽. 苯甲腈废水的超临界/过热近临界水氧化实验[D]. 太原:中北大学, 2016.
[12] Seow T W, Lim C K. Removal of dye by adsorption:A review[J]. International Journal of Applied Engineering Research, 2016, 11(4):2675-2679.
[13] Sharifzade G, Asghari A, Rajabi M. Highly effective adsorption of xanthene dyes (rhodamine B and erythrosine B) from aqueous solutions onto lemon citrus peel active carbon:characterization, resolving analysis, optimization and mechanistic studies[J]. RSC Advances, 2017, 7(9):5362-5371.
[14] Senthil K P, Varjani S J, Subburaj S, et al. Treatment of dye wastewater using an ultrasonic aided nanoparticle stacked activated carbon:Kinetic and isotherm modelling[J]. Bioresource Technology, 2018, 250:716-722.
[15] 李晓蕾. 磁性生物质活性炭的制备及其对工业染料废水的吸附特性研究[D]. 徐州:中国矿业大学, 2019.
[16] Yin C, Xu C, Yu W, et al. Synthesis of a novel isatin and ethylenediamine modified resin and effective adsorption behavior towards Orange G[J]. RSC Advances, 2019, 9(2):801-809.
[17] 高梦凡. 粉煤灰基吸附剂的制备及其对染料的吸附性能研究[D]. 西安:陕西师范大学, 2014.
[18] 马清亮. 磁性膨润土改性吸附材料的制备及其应用研究[D]. 大连:大连理工大学, 2016.
[19] 陈颖颖. 膨润土颗粒材料的制备及其对染料的吸附研究[D]. 厦门:华侨大学无机化学系, 2019.
[20] 胡卫强. 印染废水治理的现状及未来[J]. 农业与技术, 2012(5):183-184.
[21] 莫嘉豪, 梁文钟, 周伟坚, 等. 仿生功能膜处理染料废水的研究[J]. 工业水处理, 2020, 40(7):51-55.
[22] 田鑫, 王宏, 陈蓉, 等. 超声前处理强化颗粒及粉末状活性炭吸附处理染料废水[J]. 浙江化工, 2015, 46(12):30-34.
[23] 姜佩. 染料废水处理技术研究[D]. 青岛:中国海洋大学, 2012.
[24] 许锦香, 徐忠, 吴仔朦, 等. 超声辅助活性炭对模拟染料废水处理实验研究[J]. 化学工程师, 2019(10):45-48.
[25] 王美陵. 染料废水的电芬顿处理工艺研究[D]. 石家庄:河北科技大学, 2019.
[26] 文晨, 毛率先, 刘文凤. 复合萃取剂脱除废水中的活性红K-7B染料[J]. 天津工业大学学报, 2018, 37(3):25-30.
[27] 贺平. 磁性纳米材料的制备与染料吸附特性[D]. 大连:大连理工大学, 2018.
[28] 武超, 梁鹏飞, 张冲, 等. MVR技术处理高盐废水应用进展[J]. 化学工程与装备, 2020(2):202-203.
[29] 赵哲颖. 基于黄铁矿催化剂异相类Fenton氧化法深度处理印染废水的研究[D]. 上海:东华大学, 2016.
[30] 刘冰枝. 聚羧酸-壳聚糖基新型絮凝剂及应用性能研究[D]. 重庆:重庆大学, 2018.
[31] Le O, Le N T, Doan V T, et al. Mucilage extracted from dragon fruit peel (hylocereus undatus) as flocculant for treatment of dye wastewater by coagulation and flocculation process[J]. International Journal of Polymer Science, 2020, 2020(4):1-9.
[32] 唐晓璐. 高级氧化技术应用于处理染料废水[J]. 广东化工, 2017, 44(7):208-209.
[33] 张徵晟, 李光明, 夏凤毅, 等. 高级氧化技术处理垃圾渗滤液的研究进展[J]. 四川环境, 2005, 24(5):72-78.
[34] 杨天舒. 芬顿法处理高浓度苯甲酸废水及铁泥回用研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2018.
[35] 王莹. 光协同异相Fenton试剂脱除阳离子染料的研究[D]. 西安:长安大学, 2015.
[36] 王宇静. 钛基PbO2电极电催化氧化模拟染料废水的实验研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2016.
[37] 何伟立, 谢国建, 吴昊, 等. VOCs废气的危害及处理技术综述[J]. 四川化工, 2012, 15(1):16-18.
[38] Top S, Akgün M, Kpak E, et al. Treatment of hospital wastewater by supercritical water oxidation process[J]. Water Research, 2020, 185:116279.
[39] 龚为进. 难降解染料废水治理新技术-超临界水氧化法[J]. 中原工学院学报, 2005(1):60-62, 68.
[40] Kusvuran E, Gulnaz O, Samil A, et al. Decolorization of malachite green, decolorization kinetics and stoichiometry of ozone-malachite green and removal of antibacterial activity with ozonation processes[J]. Journal of Hazardous Materials, 2011, 186(1):133-143.
[41] 古桃. 铜系催化剂类芬顿氧化法处理染料废水的研究[D]. 郑州:郑州大学, 2018.
[42] 陈晓, 周紫荆, 陈雄建, 等. 碳毡电芬顿降解罗丹明B染料废水[J]. 海峡科学, 2020(6):28-30.
[43] Palas B, Ersöz G, Atalay S. Catalytic wet air oxidation of Reactive Black 5 in the presence of LaNiO3 perovskite catalyst as a green process for azo dye removal[J]. Chemosphere, 2018, 209:823-830.
[44] 李腾飞. 石墨烯-二氧化钛复合材料制备及其光催化降解橙黄II染料废水的研究[D]. 杨凌:西北农林科技大学, 2017.
[45] 孙广垠, 宋萌. 低温等离子体技术降解甲基橙染料废水[J]. 中国给水排水, 2016, 32(21):96-99.
[46] 马明奇. 超临界水氧化处理复杂成分有机废水特性研究[D]. 大连:大连理工大学, 2013.
[47] Nidheesh P V, Gandhimathi R. Trends in electro-fenton process for water and wastewater treatment:An overview[J]. Desalination, 2012, 299(4):1-15.
[48] 杜利顺. Ti/SnO2 +Sb2 O3 电极优化及电解氧化对纳滤处理染料废水的影响[D]. 天津:天津大学, 2012.
[49] 张小敬. 海绵铁内电解法预处理偶氮染料废水的研究[D]. 青岛:中国海洋大学, 2009.
[50] Hendaoui K, Trabelsi-Ayadi M, Ayari F. Optimization and mechanisms analysis of Indigo dye removal using continuous electrocoagulation[J]. Chinese Journal of Chemical Engineering, 2020, doi:10.1016/j.cjche.2020. 07.065.
[51] 潘霏, 汤传武, 刘立恒, 等. Fe/Al/C、Fe/Al/Cu三元内电解处理亚甲基蓝染料废水[J]. 工业水处理, 2019, 39(1):37-40.
[52] 赵瑞强, 雷秀卿, 徐雷金. 电解氧化法去除染料废水的色度[J]. 染料与染色, 2018, 55(2):55-58.
[53] Manavi N, Kazemi A S, Bonakdarpour B. The development of aerobic granules from conventional activated sludge under anaerobic-aerobic cycles and their adaptation for treatment of dyeing wastewater[J]. Chemical Engineering Journal, 2017, 312:375-384.
[54] 杨芳. 芬顿法和生物法降解染料过程中生物毒性变化研究[D]. 上海:东华大学, 2016.
[55] 熊重铎. 蒽醌染料茜素绿模拟废水的微波无极紫外光催化氧化降解过程的研究[D]. 上海:东华大学, 2015.
[56] Zhang W J, Liu F B, Wang D Q, et al. Impact of reactor configuration on treatment performance and microbial diversity in treating high-strength dyeing wastewater:Anaerobic flat-sheet ceramic membrane bioreactor versus upflow anaerobic sludge blanket reactor[J]. Bioresource Technology, 2018, 269:269-275.
[57] 邱斌. 生物膜组合工艺高效处理偶氮染料废水及降解机制的研究[D]. 北京:北京林业大学, 2015.
[58] 周崎. 白腐真菌培养废弃物吸附阳离子染料的研究[D]. 武汉:武汉理工大学, 2012.
[59] Durmaz B, Sani F D. Effect of carbon to nitrogen ratio on the composition of microbial extracellular polymers in activated sludge[J]. Water Science and Technology, 2001, 44(10):221-229.
[60] 段正洋. 面包酵母基吸附剂的制备及对重金属和染料的吸附特性研究[D]. 昆明:昆明理工大学, 2018.
[61] 刘亭役. 制备方法对Co-TiO2 双效催化活性的影响[D]. 重庆:重庆大学, 2015.
[62] 冯晓娟. 应用固定化微生物技术处理垃圾渗滤液DTRO出水中的氨氮[D]. 南宁:广西大学, 2017.
[63] 李晶莹. 固定化细胞处理三苯甲烷类染料废水的实验研究[D]. 徐州:中国矿业大学, 2020.
[64] Xiao X, Sun Y, Sun W, et al. Advanced treatment of actual textile dye wastewater by Fenton-flocculation process[J]. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 2017, 95(7):1245-1252.
[65] Aouni A, Lafi R, Hafiane A. Feasibility evaluation of combined electrocoagulation/adsorption process by optimizing operating parameters removal for textile wastewater treatment[J]. Desalination and Water Treatment, 2017, 60:78-87.
[66] 边喜龙, 于景洋, 王宇清, 等. 电解-微生物燃料电池耦合系统处理染料废水性能[J]. 工业水处理, 2020, 40(10):59-62.
[67] 王晓燕. 海绵铁还原耦合活性炭吸附-微波再生技术降解染料废水的研究[D]. 兰州:兰州交通大学, 2013.
[68] 解辰斌, 邢月, 郎佳丽, 等. 某染料有限公司偶氮染料废水工艺设计[J]. 科技风, 2017(13):135.
[69] 叶祖芬. 电催化氧化-混凝-超滤复合工艺处理含PS黄染料废水的实验研究[D]. 天津:天津工业大学, 2010.