印染行业是工业废水排放大户,排放的废水中含有残留的染料、助剂、桨料、酸碱、无机盐等.近年来,随着化纤织物的发展和印染后整理技术的进步,一些难于生物降解的有机物大量进入废水中,使得印染废水成为难处理的工业废水之一.以生化法为主的废水处理手段,显然不能满足实际的要求.本文研究了应用物理化学方法——采用絮凝、氧化、吸附三级处理方法对高浓度的印染废水进行处理,获得了良好的效果.
1 原理
高浓度印染废水处理：1 絮凝
絮凝是一种使溶液中颗粒脱稳形成聚集体而沉析出来的过程.胶体颗粒之所以能够稳定存在,是由于胶粒总是带电的,这些表面电荷相互排斥,阻止了胶粒的聚集.加入金属离子絮凝剂,即投加可专属吸附的反离子时,该反离子可吸附于颗粒表面,降低甚至中和胶粒表面的电荷,从而使颗粒脱稳.本文用Al2(SO4)3作专属吸附絮凝剂,Al3+在水中水解:Al3+ Al(OH)2+Al(OH)+2 Al(OH)3 Al(OH)-4,其水解产物不但能中和胶粒表面的电荷,而且可以通过羟基架桥作用,生成无机高分子化合物,强烈吸附废水中的胶体微粒,促进微粒聚集而产生絮凝.
除Al2(SO4)3外,本文还应用有机高分子絮凝剂——聚丙烯酰胺(PAM)参与絮凝,当往废水中投加PAM时,高分子聚合物的不同链节吸附在不同颗粒上发生架桥,从而使聚集得以发生.
高浓度印染废水处理：2 氧化
印染废水含有大量苯胺类物质,用漂粉精作氧化剂,进行氧化处理,可产生二个效果:①使苯胺中的胺基——NH2被氧化而破坏;②氧化后的产物(氯化物)在溶液中的溶解度很小,成为沉淀除去.此外,漂粉精对染料具有很好的脱色作用,氧化处理可大大降低废水的色度.
高浓度印染废水处理：3 吸附
活性炭具有巨大的比表面积和吸附能力,它能够强烈吸附污水中的颗粒在其表面上而净化污水.同时,它还能很好地起到脱色、除臭作用.
2 实验部分
2.1 实验材料
2.1.1 仪器 电磁加热搅拌器、电热套、比色管常用玻璃仪器.
2.1.2 试剂 PAM、Al2(SO4)3、高岭土、FeSO4、活性炭、漂粉精、K2Cr2O7、硫酸等.
2.1.3 废水水质 废水取自晋江市某印染厂,色度深且略带粘稠状,有异味,其COD值为13000mg/l,色度为3500倍.
2.2 实验操作
2.2.1 絮凝 各取200ml废水,调节pH=7,分别加入Al2(SO4)3及PAM,快速搅拌(200转/分)5min,慢速搅拌(50转/分)10min,静置取上清液测定COD值和色度.
2.2.2 氧化 取最佳条件下一级处理后的废水200ml,调节pH为6,加入漂粉搅拌5min,再加入FeSO4,快速搅拌5min,慢速搅拌10min,静置.
2.2.3 吸附 取最佳条件下二级处理后的废水200ml,调节pH值,改变活性炭的投入量,搅拌(100转/分)10min,静置后取上清液测COD值和色度.COD值,用K2Cr2O7法测定.用稀释倍数表示色度.
3 结果与讨论
高浓度印染废水处理3.1 絮凝剂投入量对废水处理效果的影响
Al2(SO4)3作用的最佳pH值为6～8,本文选择pH为7.在此酸度下,加入Al2(SO4)3和PAM,生成了体积较大的絮状物.由于PAM吸附搅拌中形成的气泡,使絮状物悬浮在水中难以沉降.为此加入高岭土,让PAM吸附高岭土来达到降沉的目的.各物质投加量与COD去除率的关系曲线见图1、图2和图3.
从图中可看出,Al2(SO4)3、PAM的最佳投加量分别为0.75%和1.2%.而高岭土的投加量越大,处理效果越好.但投加量超过3%后,效果增加得不明显.考虑到投加量大会增加药剂及污泥的量,确定高岭土的最优投加量为3%.按照这些最佳条件对废水进行絮凝处理,测得COD去除率为68.2%,脱色率为96.4%.。
高浓度印染废水处理3.2 氧化剂投加量对污水处理效果的影响
废水中的有机物被氧化后,生成溶解度很小的氯化物絮状沉淀,由于废水粘性较大,这些絮状物沉降速度很小,故加入FeSO4絮凝剂促使其聚集沉降,而且氧化——絮凝联合处理比单独用漂粉精处理效果更好,见表1.
漂粉精和FeSO4絮凝剂作用时的最佳pH都为6,在此pH条件下,改变漂粉精和FeSO4投加量,按实验方法操作,获得二条关系曲线见图4、图5.
从图可看出,FeSO4的最优投加量为0.4%,而漂粉精用量越大处理效果越好,但投加量超过3%后,增效较慢.从节约成本角度考虑,确定漂粉精的投加量为3%.单独用FeSO4或漂粉精处理和氧化-絮凝联合处理的实验结果比较见表1
3.3 pH值和活性炭的投加量对吸附效果的影响
印染废水经过上述二级处理后,剩下的是一些小分子有机物,这些小分子有机物难以絮凝和氧化,因此进一步用活性炭吸附进行第三级处理.影响活性炭吸附效果的因素有二个:(1)吸附时体系的pH值.(2)活性炭的投加量.分别改变吸附时的PH值和活性炭的投加量进行实验,得到二条关系曲线见图6、图7.
从图中可以看出,增强酸性有利于增大活性炭的吸附能力,但考虑到废水排放前需要中和,故选择pH=1为吸附时的pH条件.对于活性炭用量,实验表明,COD去除率随活性炭投加量增加而增加,当活性炭投加量为0.75%,处理后的COD值仅为462mg/1,已达到国家三级水质排放标准.显然,0.75%这个投加量是恰当的,可选择作为实验条件.依此条件处理的结果是COD去除率72.2%,脱色率96%.
4 结论
根据上述各级处理的最优条件和最佳投加量对废水进行了处理,实验结果见表2.
注:原废水COD=13000mg/l,色度=3000倍. 从表2中数据可以看出,本文讨论的絮凝——氧化——吸附三级处理方法,COD去除率96.4%,脱色率99%.处理后的废水清沏透明,无味,COD值为462mg/l,达到国家三级水质排放标准,是可供参考的一种处理方法.
