纺织印染行业在产生巨大经济效益的同时亦会产生大量的废水。随着新型染料与助剂的开发和使用,使得印染废水的处理难度不断增加,在更严格标准(《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)表2)即将执行的情况下,以生物法为主的印染废水处理技术难以实现达标排放,而高成本亦限制了现有深度处理技术的应用。针对印染废水达标排放的问题,将改进的微电解填料与臭氧(ozone,O3)相结合,构成新型的臭氧/微电解工艺,以期充分发挥微电解(internal electrolysis,IE)与臭氧的优势及协同作用,实现印染废水的达标排放,同时解决微电解填料存在的钝化、板结和成本高等问题。并对臭氧与微电解的工艺耦合方式及处理效能,臭氧/微电解体系中的作用机制、典型活性偶氮染料活性艳红2的降解产物和反应途径,工艺运行参数优化和实际废水的处理成本等内容进行了研究。首先,臭氧与微电解的耦合方式和工艺效能的对比研究结果显示,臭氧/微电解工艺(ozonated internal electrolysis,OIE)相比以空间、时间先后顺序耦合的工艺形式(O3+IE和IE+O3)具有更高的处理效能,当色度和有机物去除效果相当时反应时间缩短一半。OIE工艺可有效控制出水中苯胺和硝基苯的含量,并实现了活性偶氮染料废水的达标排放。OIE工艺处理COD浓度为120mg/L的典型偶氮染料活性艳红2模拟废水时,反应1小时即可使废水的色度和COD分别降至30倍和60mg/L以下。OIE体系中较少被检测到的中间产物及其很低的浓度证实该工艺具有高效去除有机物的能力。其次,OIE体系集成了由臭氧、零价铁和活性炭三者耦合而成的复杂体系,其作用机制包括了臭氧氧化、铁炭微电解、铁的催化臭氧化和活性炭的协同作用等。该体系能够产生更多的自由基,具有更强的氧化能力。其中,染料脱色主要是臭氧的氧化作用,而耦合体系中多种作用的相互促进则大幅提高了对有机物的去除率。O3、IE和OIE体系中对氯苯甲酸的降解规律对比分析结果显示,OIE体系中对氯苯甲酸的降解速率最快,并认为是由于OIE体系中产生了更多的自由基,但对氯苯甲酸作为自由基的定量分析时结果偏低。此外,苯酚的生成被认为是OIE体系中生成的羟基自由基(?OH)参与染料降解过程的结果,苯酚的生成量可以间接反应体系中?OH的生成量,而苯酚因降解速率高亦很难用于?OH的定量分析。再次,OIE体系填料中铁离子的溶出速率与废水的p H值相关,当p H>7时,臭氧/微电解工艺出水中的总铁离子浓度低于10mg/L。臭氧虽会加速微电解填料上铁的溶出,但由于反应时间的大幅缩短、体系对溶液p H环境的调节作用以及微电解与臭氧的协同作用使得铁离子的溶出总量仅为单独微电解的1/4。若以OIE体系反应过程中铁离子的溶出速率估算(10mg/(L·h)),微电解填料的使用寿命约为10年。铁离子形成的氢氧化物在微电解填料表面累积是造成填料钝化和板结的根本原因,但因OIE体系中铁离子溶出量的大幅降低,有效克服了填料钝化和板结问题。最后,OIE工艺运行参数的优化研究和成本分析表明,OIE工艺处理活性偶氮染料废水的最佳参数为:COD初始浓度低于120mg/L、p H=6-9、臭氧投加速率为1.0-1.5 mg O3/(L·min)。OIE工艺将某印染废水生化单元后出水(COD=120mg/L,色度=400倍)处理达标时(COD=60mg/L,色度=30倍)的估算成本为0.86元/吨,低于常用的芬顿工艺(1.59元/吨)和单独臭氧工艺(1.05元/吨)。综上,OIE工艺作为难降解活性偶氮染料废水的深度处理工艺时,能够高效去除废水中的色度和有机物。臭氧与微电解耦合大幅降低了微电解填料的消耗速率,延长了填料的使用寿命,更能从源头上控制因铁离子溶出形成氢氧化物沉淀所导致的板结和钝化问题。实际印染废水的处理效能表明该工艺具有很强的推广应用价值。