分散染料是一种使用广泛的染料商品。近年来随着纺织印染工业的发展,分散染料朝着抗光解、抗氧化及抗微生物等特性方向发展,种类和数量不断增加,废水排放量日益增大,排放的废水难于脱色,难生物降解,难以常规的物化或生化方法达到有效处理。本文采用臭氧和催化臭氧氧化技术处理分散染料废水,以某厂分散染料废水的物化沉淀池出水为研究对象,采用气体洗瓶和自制砂芯鼓泡反应柱作为臭氧氧化反应器,以出水CODCr去除率、TOC去除率、色度去除率、UV254去除率、体系pH为表征指标,考察了初始pH、臭氧投加量、反应时间、催化剂种类及用量、臭氧气泡大小及分布对出水效果的影响,讨论了臭氧氧化机理。实验结果表明,反应体系的初始pH值、臭氧投加量越高,反应速率越快,染料废水的脱色及矿化效果越好；延长臭氧氧化反应时间,体系pH逐渐降低、COD、TOC、UV254去除率随着增加,但反应到一定时间后,增加趋势趋于平缓,去除率不再增加,可视为氧化反应已达到终点；染料废水臭氧氧化过程符合拟二级动力学方程。采用动态显微高速摄影仪对气体洗瓶和砂芯鼓泡柱内的臭氧气泡进行了表征。与气体洗瓶相比,鼓泡柱内的砂芯对臭氧气泡分散效果较好,气泡粒径小,尺度亚微米级,数量多,空间上和时间上都分布均匀。气体洗瓶内气泡少,尺度在毫米级。鼓泡柱内染料废水的脱色速率和矿化速率明湿大于气体洗瓶,二者达到90%脱色效率所需要的时间分别为3 min和17 mmin。UV254去除率达到64%鼓泡柱体系需要3 min,而气体洗瓶需反应30 mmin。通臭氧30 mmin,气体洗瓶内水样的CODCr、TOC去除率分别为27.51%、6.49%,而鼓泡柱内的分别为42.35%和23.61%。这表明鼓泡柱内气液接触效果好,不仅提高了臭氧的传质速率,还强化了臭氧的氧化能力。调节废水的初始pH=9.15,臭氧投加量为5.66 mg/min,以1.5 L/min的通臭氧7 min后色度去除率达到99.37%。通臭氧反应10 min后,UV254去除率为69.87%,体系pH变为4.20。通臭氧45 min后,COD去除率为41.00%,TOC去除率为30.41%。均相催化臭氧氧化实验结果表明,投加量要在一定范围,Mn2+、Fe2+、CO2+、Ni2+对分散染料废水的臭氧氧化反应均有催化作用；在弱碱性条件下,CO2+、Fe2+的催化氧化作用更强,其催化氧化机理符合羟基自由基假说；在O3/Mn2+体系中,羟基自由基机理和生成高价金属盐氧化机理协同作用,Mn2+与臭氧反应生成水合二氧化锰和高价态的锰离子Mn7+和Mn3+。臭氧氧化法处理染料废水具有氧化性强,脱色效果好,可以同时脱色和降解污染物,无二次污染等优点。金属催化臭氧氧化技术可以氧化单独臭氧难以降解的有机物,增强了臭氧的利用率,提高了反应速度,提升臭氧化功能,降低处理成本,提高废水的可生化性,在染料废水预处理和深度处理中具有很大的应用前景。