印染行业是以加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品、为主，对不同的加工原料会采用不同的加工工艺，且产生的废水水量和水质均有不同。据统计，印染行业不仅用水量巨大，且废水排放量也大，我国印染行业废水排放量和污染物总量分别位居全国工业部门的第2位和第4位，是我国重污染行业之一，且印染废水碱度高、难生化有机物浓度高一直是废水治理的难点。

MNMR催化剂催化臭氧氧化高浓度废水，是一种高级氧化工艺，臭氧在催化剂的作用下，生成具有极强氧化能力的羟基自由基(•OH)而进行的游离基反应，(•OH)具有很高的氧化还原电位(标准电极电位2.80V)，能够处理高污染、难生化的有机废水。臭氧催化法适合于COD浓度小于500mg/L的废水，不仅拥有运行效果好、运行稳定、无需调节pH且无二次污染等优点。

本研究以玉林福绵产业园经生化处理后的印染废水为实验用水，探究MNMR铁基催化剂催化臭氧氧化印染废水的COD及色度的去除效果，分析水体污染物质的降解情况。

1、材料与方法

1.1 仪器与试剂

本实验核心装置为催化反应器和臭氧发生器。催化反应器的尺寸为φ800×7000mm(外径与高度)，反应器容积3m3，催化剂层容积1.5m3。配套废水提升装置(自吸清水泵：15m3/h，N=0.75kW，吸程6～8m)，以及相应的管路阀门构成，详情如图1所示。

1.2 实验水质

本次实验用水为玉林市福绵产业园一二期污水厂内经生化处理后的印染废水。原水COD的质量浓度约为800～1000mg/L，色度约为500倍，pH约为10.5；经生化处理后，COD的质量浓度约为60～120mg/L，色度约为60～100倍，pH约为7.5。

实验用水取自二沉池出水段处，通过现场自吸泵提升至反应器中。实验装置可通过对催化反应器进出水管的切换，可以实现控制塔内气水流态的变换。

1.3 实验方案

实验过程分为两个部分，首先开始序批式实验，然后开始连续流式实验，详细步骤如下。序批式实验：一次性将原水引入反应器，开启臭氧发生器设备，调节仪表、阀门控制臭氧的投加量，根据不同的反应时间，探究臭氧氧化对COD的降解效果。连续流式实验：将水引入臭氧反应器，连续进水，连续出水，同步开启臭氧发生器，通过进水泵、阀门调节反应器进水流量，调节仪表、阀门控制臭氧的投加量。实验过程取进水前后水样，连续运行，按照实验设计的取样时间取水样，每天取1～2组，检测水样的COD和色度的污染物指标。

1.4 分析方法

COD的测定依据中华人民共和国环境保护行业标准HJ828—2017《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》。用比色法测定水样色度，稀释倍数法校准结果。

2、结果与分析

2.1 序批式反应对COD和色度降解效果的影响

序批反应是将与反应器有效容积等体积(3m3)的原水一次性泵入反应器中(即塔器内没有水的进出)，然后开启臭氧发生器，探究臭氧氧化反应时间对降解COD和色度的影响，于不同时间分别对反应器取样(从取样口阀门取样)。实验结果如图2所示。

如图所示，随着反应的进行，COD和色度的去除率呈增长趋势，且催化臭氧色度降解迅速。在反应时间在30min内，COD去除率可达到50%以上，最大去除率可达到70.2%。在序批式反应阶段，进水呈现淡黄色，但出水色度较低，约为20倍，色度去除率在80%以上，COD与色度良好的去除效果，来源于臭氧分子与反应物的充分接触。

2.2 连续流对COD降解效果的影响

连续流反应是通过控制进水流量，改变废水在反应器的停留时间，以及通过改变臭氧发生器的进气量和功率比来改变臭氧的投加量，设计进水流量分别为4、3、2m3/h，臭氧工况为0.7Nm3/h，通过多次取样，探究连续流工况下对色度的去除效果，实验结果如图3所示。

结果如图所示，在设计进水流量为4m3/h时，反应器水力停留时间为45min，该工况下进水COD平均值为50.75mg/L，出水平均值为32.22mg/L，平均COD去除率为36.5%。当进水流量为3.0m3/h，反应器水力停留时间为60min，相应的臭氧投加量为35mg/L，在该工况下，进水平均COD为67.6mg/L，出水COD平均浓度36.9mg/L，COD平均去除率为45.3%。当进水流量为2.0m3/h，反应器水力停留时间为90min，相应的臭氧投加量为52.5mg/L，进水COD为58.12mg/L出水COD平均浓度为27.9mg/L，平均COD去除率为52%。

7组重复实验数据显示，出水水质随进水水质波动较大。造成波动的原因可能由于进水水质波动、测量误差、空白偏移等所致。三个工况中，平均COD去除率随着进水流量的降低而增高，同时进水COD越高，O/C比值越小，臭氧利用率越高。

2.3 连续流对色度降解效果的影响

通过连续流实验，考察臭氧氧化系统对水体色度的降解效果。设计进水流量分别为为4、3、2m3/h，通过多次取样测定水体色度值，进水色度值为54倍，探究连续流工况下对色度的去除效果，实验结果如图4所示。

图中所示，连续流实验条件下，臭氧氧化系统对水体色度的去除率较为稳定，多组实验结果显示，色度去除率均围绕着平均去除率上下波动。当进水流量为为4m3/h时，色度的平均去除率为34.7%，进水流量为为3m3/h时，色度的平均去除率为44.3%，进水流量为为2m3/h时，色度的平均去除率为57.1%。色度去除率随着进水流量的降低而增加，这与臭氧分子同水中色度基团接触时间增长，氧化更彻底有关。

2.4 进水COD浓度对降解效果的影响

连续流实验发现，进水COD浓度对COD的降解存在较大影响，设计实验条件为进水流量分别为为4m3/h，通过多次取样测定进出水色度值，探究不同COD浓度下对COD的去除效果，实验结果如图5所示。

图中所示，反应器中进水浓度与出水浓度呈现强相关关系，出水浓度随着进水浓度的增加而增加，这说明在一定的实验条件下，臭氧的去除效率较为稳定，随进水水质波动较大。

3、结语

(1)臭氧氧化法对进水COD和色度均有较好的降解效果，且随着进水COD的增加，降解效率也随之增加。

(2)连续流对COD和色度的降解均有明显下降，这与臭氧分子与水中污染物的有效接触时间有关。

(3)臭氧氧化法对COD的降解效果随进水COD浓度的变化而变化。