文 献 综 述

印染废水是指印染加工过程中各工序所排放的废水混合而成的混合废水。印染废水一直是国内外工业废水难于处理的工业废水之一。印染废水的水量大、色度高、COD 浓度高、含多种有机物成分且具有毒性，有一定的抗氧化、抗生物降解性，已成为我国各大水域重要污染源。其处理难点一是COD 浓度高，且B/C 值较小，可生化性较差；二是色度高且组分复杂，因此必须寻求更为有效的处理技术来治理印染废水带来的污染^[1]。目前有机废水的处理广泛采用生化处理方法，但对于已经过生化处理系统处理的印染废水生化尾水，其含有的有机污染物主要为溶解性COD，多为亲水性染料，具有一定的色度，而且可生化性能较差，因此必须使用必要的物化手段，截留尾水中难以生物降解的水溶性有机污染物、SS、胶体状物质等方可近一步将废水进行深入处理，从而使处理后的废水达到回用标准。^[2-3]

新型膜材料日益得到不断发展，膜技术与反应相结合的膜催化反应的研究越来

越为各国研究者们所关注，专家预言，膜反应器是成为膜技术发展的新的热点。^[4-5]目前无机膜主要工业化应用在液体分离领域。在各种材质的无机膜中，陶瓷膜的研究和应用最为广泛，占到了80%以上。已经商品化的陶瓷膜，按材质分类，主要有A1₂0₃膜，TiO₂膜，ZrO₂膜等;按照分离原理和膜孔大小的不同，可以分为微滤、超滤、纳滤和反渗透等;按照分离膜的结构分类，可以分为对称膜和非对称膜，目前使用较多的是非对称膜。另外，膜生物反应器因其优良的分离性能作为新型的、高效的分离技术，越来越受到人们的重视。^[6-8]

臭氧分子式为0₃，是氧的一种同素异形体。臭氧氧化还原电位(2.70V)仅次于氟，作为一种强氧化剂，可直接或间接地降解污水中的有机物，提高污水的可生化性，并能高效灭活大量的微生物种群。与其他传统水处理技术相比，高级氧化技术的基础是运用电、光辐照、催化剂，有时还与氧化剂结合在反应中产生活性极强的羟基自由基(#183;OH),是目前已知在水处理中应用的最强的氧化剂 ，而且作为反应的中间产物，它可以诱发后面的链反应．#183;OH与水中绝大多数有机物的反应速率常数均在l0^一10 (mol／L) S ^_4 ]，可直接与有机物之间加成、取代、电子转移或断键等使水体中的大分子有机物降解为低毒或无毒的小分子物质，乃至直接降解为CO 、H₂0等，不会产生二次污染。2O世纪70年代，美国首先采用臭氧来灭活大肠杆菌和病毒对污水消毒。日本第一座臭氧深度处理污水厂Benten在1988年开始运行，随后开始在全13本逐渐推广，截至2004年，日本有超过60座污水处理厂应用了臭氧处理工艺。^[9-10]

气升式陶瓷膜反应器是用于气液两相或气液固三相过程的接触反应装置。^[11]一般有两个不同部分组成，仅在一个部分通入气体通气部分叫做气升部件，另一部分不通入气体，称为降液部件。气升式反应器气体以气泡的形式进入连续相中，此连续液可是为液体或含固体的悬浮液。由于通气与不通气两部分不同的气含率产生了不同的流体密度差，这就使反应器内流体产生循环流动。^[12-14]随着流体的循环流动，大部分气体升至液相表面溢出，少部分气泡被液体卷入降液管，重新向下循环。循环可使各项得到良好混合，气液充分接触，在整个反应器内分布良好，得到较好的气液或气液固传质效果，气升式反应器属于气力搅拌型反映器。与其它反应器相比，气升式反应器具有结构简单、剪切力低、供气效率高、有效界面接触面积较大、流化效果极佳、各项都有明确的停留时间以及热质传递速率高等优点。在水处理和生物发酵领域中，传统的反应器还存在很多弊端，如：高耗气，现有的气升式反应器无法实现液固分离，因此也无法达到过程的连续进行。^[15-16]综上所述，开发出一种新型的气升式膜反应器对水处理和化学工业都有很重大的现实意义。

本实验利用气升式外循环的思想，将臭氧化技术与陶瓷膜分离技术耦合用于印染废水的研究。将气液两相流的错流流动引入管式陶瓷膜中，构成气升式外循环陶瓷膜反应器。气升式外循环臭氧化陶瓷膜反应器，由升气管和降液管组成。因为陶瓷膜管形状类似流体管道，用陶瓷膜管取代升气管的一段，这样整个膜组件(包括陶瓷膜管和渗透器)成升气管的一部分。

装置由生物反应器、膜分离设备、臭氧加压装置、气升循环设备等组成。实验中，基本工艺流程是：臭氧气体由臭氧发生器产生，经气动增压泵后通入升气管，在整个反应器和管路中产生气升式外循环。陶瓷膜组件当气液两相流上升经过膜面时，在加压臭氧为动力条件下过滤液由渗透器排出。本反应器具有装置简单，操作方便，适用范围广，传质效率高，能耗低，放大系数大等优点。与其他反应器相比，气升式反应器具有结构简单，剪切力低，供气效率高，有效面接触面积较大，流化效果极佳，各相都有明确的停留时间以及热值传质速率高等优点。

参考文献