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有機磷印染廢水深度處理技術

有機磷印染廢水深度處理技術

2021-07-28 10:59:49 2

  印染是我國的支柱產業(yè)之一,但其生產過程中廢水排放量大,水質成分復雜,具有高COD、高色度、處理難度大等特征,特別是隨著仿真絲的興起和印染后整理技術的進步,在印染過程中加入多種難以生物降解的新型助劑,進一步增加了印染廢水的處理難度,出水很難達到《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》(GB4287―2012)排放值要求,需在常規(guī)的預處理和生化處理后對廢水進行深度處理。

  高鐵酸鈉是一種新型綠色強氧化劑,能快速殺滅水中的細菌和病毒,氧化分解各種有機和無機污染物,并能脫色除臭,其分解產物Fe3+還具有優(yōu)良的絮凝凈水作用。高鐵酸鈉兼具氧化、絮凝和殺菌消毒等效果,是環(huán)境友好型的多功能廣譜水處理劑。

  本文以生產鈦白粉的廢棄物硫酸亞鐵為主要原料合成高鐵酸鈉,并用于深度處理含有機磷的印染廢水。研究了高鐵酸鈉投加量、初始pH、反應時間對水樣COD、TP和色度的去除效果,并與PFS、PAC進行對比。

  一、材料與方法

  1.1試驗用水

  試驗所用含有機磷印染廢水取自河南新鄉(xiāng)某印染企業(yè)生化二沉池出水,其有機磷主要來源于PROBAN阻燃布生產線的四羥甲基氯化磷。該企業(yè)有機磷阻燃廢水經預處理去除90%的總磷含量后與其他生產廢水混合,再經“UASB厭氧+初沉池+水解酸化+好氧生化處理+二沉池+氧化脫色”處理后排入園區(qū)污水處理廠。

  外排水執(zhí)行《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》(GB4287―2012)表1中間接排放限值要求,其中要求CODCr≤200mg/L、TP≤1.5mg/L、色度≤80倍。所取水樣CODCr260mg/L、TP2.7mg/L、色度160倍、pH7.83。

  1.2儀器與試劑

  儀器:98-3型數顯磁力攪拌器;pHS-3C型數字酸度計;電熱恒溫水浴鍋;YP6001型電子天平;AR2140型電子分析天平;XFS-280手提式壓力蒸汽滅菌器。

  試劑:七水合硫酸亞鐵(某鈦白粉廠廢棄物,七水合硫酸亞鐵質量分數>90%);次氯酸鈉(市售工業(yè)級,有效氯體積分數10%);PFS(市售工業(yè)級,紅褐色液體,密度1.4g/mL,F(xiàn)e2O3含量16.4%);PAC(市售工業(yè)級,黃褐色液體,密度1.2g/mL,Al2O3質量分數為15.6%);硫酸、氫氧化鈉、過硫酸鉀、磷酸、抗壞血酸、鉬酸銨、酒石酸銻鉀、硫酸銀、硫酸汞、高錳酸鉀、硫酸亞鐵銨和1,10-菲羅啉等均為分析純。

  1.3高鐵酸鈉的制備

  次氯酸鹽氧化法被認為是合成高鐵酸鹽的最好方法。取一定量的次氯酸鈉置于燒杯中,加入氫氧化鈉,攪拌溶解,待溶解完全后緩慢加入一定量的硫酸亞鐵,攪拌反應一段時間,濾去沉淀,即得高鐵酸鈉溶液。所制備高鐵酸鈉為紫紅色液體,密度1.25g/mL,高鐵酸鈉質量分數15.6%。反應式如下:

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  1.4試驗方法

  取1000mL水樣于燒杯中,調節(jié)水樣pH,加入一定量的高鐵酸鈉,以200r/min的速度攪拌反應一定時間,再加入2.0mL質量分數0.1%的聚丙烯酰胺(PAM),以100r/min的速度攪拌20s,靜置沉降30min,取上層清液測COD、TP和色度。水樣CODCr的測定采用重鉻酸鹽法,TP的測定采用鉬酸銨分光光度法,色度的測定采用稀釋倍數法,pH的測定采用pHS-3C型數字酸度計。

  二、結果與討論

  2.1高鐵酸鈉投加量對水樣處理效果的影響

  按1.4節(jié)的試驗方法,取1000mL水樣于燒杯中,不調節(jié)水樣pH,加入一定量的高鐵酸鈉,以200r/min的速度攪拌反應60min,再加入2.0mL質量分數0.1%的PAM,以100r/min的速度攪拌20s,靜置沉降30min,取上層清液測COD、TP和色度。其中,高鐵酸鈉投加量為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0mL,結果如圖1。

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  由圖1可知,隨著高鐵酸鈉投加量的增加,水樣COD、TP和色度的去除率均呈上升趨勢.這是因為隨著水中高鐵酸鈉濃度的增加,高鐵酸鈉將有機磷氧化為無機磷的能力和效果隨之增加,其中有機磷多數被氧化為PO43-,同時,高鐵酸鈉氧化去除水中還原性物質及部分水溶性COD。高鐵酸鈉被還原后生成Fe3+,F(xiàn)e3+能直接與PO43-反應生成沉淀。同時,大量Fe3+還會發(fā)生強烈的水解生成一些簡單的絡合物,這些簡單的單核絡合物通過分子間的運動,相互碰撞從而生成多核羥基絡合物如Fe(2OH)24+、Fe(3OH)45+等。多核羥基絡合物具有長線性結構,對水體中懸浮的膠體有很好的凝聚效果,可以吸附、網捕、共沉淀去除水體中的膠體物質,從而達到很好的去除COD、TP、色度和SS的效果。當高鐵酸鈉投加量達到3.0mL/L時,對COD、TP和色度的去除率分別為70.65%、57.41%、95.00%。繼續(xù)增加高鐵酸鈉投加量,對COD、TP和色度的去除率不再發(fā)生明顯變化.因此,確定高鐵酸鈉投加量為3.0mL/L,處理后水樣CODCr76.3mg/L、TP1.15mg/L、色度8倍。

  2.2初始pH對水樣處理效果的影響

  按1.4節(jié)的試驗方法,取1000mL水樣于燒杯中,調節(jié)水樣pH,加入3.0mL高鐵酸鈉,以200r/min的速度攪拌反應60min,再加入2.0mL質量分數0.1%的PAM,以100r/min的速度攪拌20s,靜置沉降30min,取上層清液測COD、TP和色度.其中,pH分別為3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0,結果如圖2。

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  由圖2可知,初始pH5.0~9.0時,COD去除率為69.25%~72.83%,TP去除率為56.10%~57.66%,色度去除率為90.00%~95.00%,處理效果差別不大。其中初始pH6.0時處理效果最好,此時對COD、TP、色度的去除率分別為72.83%、57.66%、95.00%。初始pH<5.0或pH>9.0時,對COD、TP和SS的去除率下降明顯。這是因為高鐵酸鈉被還原后生成Fe3+,pH過低對Fe3+的水解和絮凝不利,會抑制多核羥基絡合物以OH-作為架橋形成多核正電配離子的過程,導致多核羥基絡合物的長線型結構卷曲,架橋距離縮短,從而降低協(xié)同處理作用,影響處理效果。pH過高時多核羥基絡合物就變成氫氧化鐵,也會導致多核羥基絡合物的長線型結構卷曲,影響協(xié)同處理作用,使處理效果下降。

  2.3反應時間對水樣處理效果的影響

  按1.4節(jié)的試驗方法,取1000mL水樣于燒杯中,調節(jié)水樣pH,加入3.0mL高鐵酸鈉,以200r/min的攪拌速度攪拌反應一定時間,再加入2.0mL質量分數0.1%的PAM,以100r/min的速度攪拌20s,靜置沉降30min,取上層清液測COD、TP和色度。其中,加入高鐵酸鈉后攪拌反應時間分別為20、40、60、80、100、120min,結果如圖3。

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  由圖3可知,高鐵酸鈉對水樣COD、TP、色度的去除率與反應時間呈正比關系,反應時間越長,對水樣的處理效果越好。當反應時間達60min時,對水樣COD、TP、色度的去除率分別為70.65%、57.41%、95.00%.繼續(xù)延長反應時間,對水樣COD、TP色度的去除率略有提高,但提高不多。由此確定最佳反應時間為60min,處理后水樣CODCr76.3mg/L、TP1.15mg/L、色度8倍。

  2.4不同藥劑對水樣處理效果對比

  按1.4節(jié)的試驗方法,取1000mL水樣于燒杯中,調節(jié)水樣pH,分別加入一定量的PFS、PAC,以200r/min的速度攪拌60min,再加入2.0mL質量分數0.1%的PAM,以100r/min的攪拌速度攪拌20s,靜置沉降30min,取上層清液測COD、TP和色度,對比PFS、PAC與高鐵酸鈉對水樣的最佳處理效果,結果如圖4。

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  由圖4可知,高鐵酸鈉對水樣COD、TP、色度的去除率顯著高于PFS和PAC,其中,相比PFS和PAC,高鐵酸鈉對水樣COD、TP的去除率提高25%以上??梢娋哂袕娧趸缘母哞F酸鈉用于深度處理含有機磷印染廢水,對廢水中COD、TP和色度具有較高的去除率,效果顯著。

  三、結論

  以工業(yè)廢棄物硫酸亞鐵為主要原料合成高鐵酸鈉,并用于深度處理含有機磷印染廢水。最佳試驗條件為:于水樣中直接投加高鐵酸鈉3mL/L、以200r/min的攪拌速度攪拌反應60min,再加入質量分數為0.1%的PAM2.0mL/L,以100r/min的攪拌速度攪拌20s,靜置沉降30min。對水樣COD、TP、色度的去除率分別為70.65%、57.41%、95.00%,相比PFS、PAC,高鐵酸鈉對COD、TP的去除率均提高25%以上。處理后的水樣中CODCr76.3mg/L、TP1.15mg/L、色度8倍,達文獻排放限值要求。(來源:河南省科學院 化學研究所有限公司)

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