高濃度染料廢水處置工藝技術(shù)研究

鄭仁棟，陳清艷

（杭州立佳環(huán)境服務(wù)有限公司，杭州311100）

1 概述

印染廢水具有水量大、有機(jī)污染物含量高、色度深、水質(zhì)變化大等特點(diǎn)。電子行業(yè)的染料廢水比普通的印染廢水更為復(fù)雜，不僅色度高，而且水質(zhì)因產(chǎn)品不同而不同，廢水中含有大量的有機(jī)物、重金屬及鹽分。隨著電子產(chǎn)品的高速發(fā)展，隨之而來(lái)的廢水也日益增加。

目前，染料廢水處理常見(jiàn)的解決方法有：物理法、化學(xué)法、電化學(xué)法、生化法等。

2 廢水水質(zhì)分析

通過(guò)取樣［2-4］分析檢測(cè)［5-8］，該水質(zhì)分析報(bào)告如表1。

表1 廢水水質(zhì)

3 實(shí)驗(yàn)

3.1 工藝選擇

根據(jù)企業(yè)提供的資料，該廢水水量為500t/a。因水量不大，無(wú)法使生化系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此生化法不合適。同時(shí)廢水中含有大量的重金屬，如果直接進(jìn)入焚燒處置，勢(shì)必會(huì)對(duì)大氣造成污染，因此最終采用了物理化學(xué)法來(lái)處置該危險(xiǎn)廢物。

物化主要目的是通過(guò)物理化學(xué)的方法去除廢水中的色度、CODcr及重金屬，使處理后的水達(dá)到GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)［9］。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)比較，其中分別進(jìn)行了絮凝沉降法、芬頓氧化法、次鈉氧化法、亞鐵/石灰法絮凝沉降法、脫色劑+絮凝沉降法等各類(lèi)實(shí)驗(yàn)方法。觀察出水的情況及數(shù)據(jù)分析，最終確定采用脫色劑+絮凝沉降+Fenton氧化法。其工藝流程如下：

3.2 設(shè)計(jì)原理

脫色劑采用杭州銀湖化工有限公司季銨型陽(yáng)離子高分子聚合物，利用其極強(qiáng)的吸附能力，易吸附較大分子的染料分子，通過(guò)絮凝沉降達(dá)到脫色及去除部分CODcr的效果。但脫色劑本身是高分子聚合物，投加過(guò)量時(shí)會(huì)增加廢水中CODcr的含量。因此要選擇合適的投加量，既能達(dá)到脫水效果，又不會(huì)增加廢水中CODcr的含量。

脫色后的廢水呈淡紅色，而且CODcr在5g/L，不能直接排放，所以必須進(jìn)行Fenton氧化，去除剩余的色度及CODcr。

Fenton試劑氧化法是指在廢水中加入H2O2和亞鐵鹽（硫酸亞鐵等），亞鐵鹽催化H2O2分解放出羥基自由基（OH·），OH·有極強(qiáng)氧化能力，能氧化廢水中有機(jī)物，從而達(dá)到凈化廢水的目的，同時(shí)廢水中還要投加石灰沉淀去除廢水中重金屬。

反應(yīng)釜1號(hào)中出來(lái)的廢水通過(guò)抽濾，使泥水分離。污泥中含有大量的有機(jī)物及色素，應(yīng)焚燒處置。反應(yīng)釜2號(hào)中出來(lái)的廢水通過(guò)抽濾，使泥水分離。污泥中含有大量重金屬，應(yīng)固化填埋處置。

處理后的廢水清澈透明，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行納管排放。

3.3 實(shí)驗(yàn)步驟

3.3.1 脫色劑最佳投加量

（1）取200mL廢水倒入5個(gè)500mL燒杯中（原水pH值為5.2）；各取10，15，20，25，30mL脫色劑（10%），分別倒入500mL燒杯中，并編號(hào)1、2、3、4、5。攪拌10min后，取樣觀察色度及測(cè)定CODcr，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 脫色劑用量對(duì)CODcr去除率的影響

由圖1看出，脫色劑投加量對(duì)CODcr去除率有明顯影響。隨著投加量的增加，CODcr去除率慢慢升高后又下降，說(shuō)明脫色劑本身的CODcr影響廢水中的CODcr，而色度去除率隨投加量增加而加大。最終選擇200mL廢水投加20mL最佳，并且色度不高。

向3號(hào)燒杯中滴入1～2滴PAM（5%），攪拌1min。將3號(hào)燒杯中的廢水進(jìn)行抽濾，取泥重15g，進(jìn)行泥水分離。

3.3.2 Fenton氧化pH值分析

取脫色劑的最佳投加量分別做5個(gè)批次的樣品，并且采用自來(lái)水進(jìn)行稀釋1倍，編號(hào)1、2、3、4、5。采用稀硫酸分別調(diào)節(jié)1、2、3、4、5號(hào)燒杯中廢水pH值為1、3、5、7、9。

向每個(gè)燒杯中分別投加1g硫酸亞鐵及0.5mL雙氧水，攪拌1h。在攪拌過(guò)程中3號(hào)燒杯廢水顏色變?yōu)殍F紅色，不時(shí)有泡沫并且燒杯有一定的溫度，分別投加石灰攪拌，調(diào)節(jié)pH值到10～10.5。向燒杯中滴入1～2滴PAM（5%），攪拌1min。

將燒杯中的廢水進(jìn)行抽濾，取泥重30g，進(jìn)行泥水分離，取樣觀察色度及測(cè)定CODcr，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 Fenton氧化pH值對(duì)CODcr去除率的影響

由圖2可以看出，F(xiàn)enton氧化的最佳pH值控制在3.0～3.5范圍時(shí)，CODcr去除效果及色度的去除效率均最高。

3.3.3 硫酸亞鐵用量分析

取廢水1000mL倒入燒杯中，投加100mL脫色劑于燒杯中，攪拌30min。滴入適量的PAM攪拌，進(jìn)行泥水分離。

取500mL上述廢水，稀釋1倍，采用稀硫酸調(diào)節(jié)廢水的pH值為3.0～3.5之間。

將1000mL廢水分批倒入200mL廢水于500mL的燒杯中，編號(hào)為1、2、3、4、5。分別取0.5，1.0，1.5，2.0，2.5g硫酸亞鐵倒入1、2、3、4、5號(hào)燒杯中，每個(gè)燒杯中投加0.5mL雙氧水（30%），攪拌1h。攪拌過(guò)程中每個(gè)燒杯均發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)泡沫現(xiàn)象。

投加石灰調(diào)節(jié)廢水pH值10.0～10.5之間。滴入適量的PAM攪拌，進(jìn)行泥水分離。取樣觀察色度及測(cè)定CODcr，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 Fenton氧化硫酸亞鐵用量對(duì)CODcr去除率的影響

由圖3可以看出，F(xiàn)enton氧化硫酸亞鐵用量對(duì)CODcr去除率有影響，但效果不明顯，硫酸亞鐵具有還原性，檢測(cè)中CODcr會(huì)偏高。

最佳用量為200mL廢水投加1g硫酸亞鐵。

3.3.4 雙氧水用量分析

取廢水1000mL倒入燒杯中，投加100mL脫色劑于燒杯中，攪拌30min。滴入適量的PAM攪拌，進(jìn)行泥水分離。

取500mL上述廢水，稀釋1倍，采用稀硫酸調(diào)節(jié)廢水pH值3.0～3.5之間。將1000mL廢水分批倒入200mL廢水于500mL的燒杯中，編號(hào)1、2、3、4、5。

取1.0g硫酸亞鐵分別倒入1、2、3、4、5號(hào)燒杯中，同時(shí)每個(gè)燒杯中分別投加0.25，0.5，0.75，1.0，1.25mL雙氧水（30%），攪拌1h。攪拌過(guò)程中每個(gè)燒杯均發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)泡沫現(xiàn)象。

投加石灰調(diào)節(jié)廢水pH值10.0～10.5。滴入適量的PAM攪拌，進(jìn)行泥水分離。取樣觀察色度及測(cè)定CODcr，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 Fenton氧化雙氧水用量對(duì)CODcr去除率的影響

由圖4看出，F(xiàn)enton氧化中雙氧水用量對(duì)CODcr去除率有影響。因檢測(cè)CODcr過(guò)程中用到重鉻酸鉀，而重鉻酸鉀的氧化性比雙氧水強(qiáng)，同時(shí)雙氧水具有兩性，容易消耗重鉻酸鉀用量造成CODcr偏高。且雙氧水容易揮發(fā)，所以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中延長(zhǎng)攪拌時(shí)間可以避免檢測(cè)過(guò)程中的干擾。

從圖4可以看出，最佳用量為200mL廢水投加0.50mL雙氧水。

4 排水水質(zhì)分析

表2 排水水質(zhì)

5 結(jié)語(yǔ)

（1）200mL的電子染料廢水加入20mL（10%）脫色劑進(jìn)行脫色，效果達(dá)到最佳。

（2）該工藝運(yùn)行簡(jiǎn)單、可變性高、運(yùn)行成本低，每處理1t電子染料廢水成本在350元左右。

［1］HJ 493—2009，水質(zhì)采樣樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定［S］.

［2］HJ 494—2009，水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)［S］.

［3］HJ 495—2009，水質(zhì)采樣方案設(shè)計(jì)技術(shù)指導(dǎo)［S］.

［4］GB/T11910—89，水質(zhì)鎳的測(cè)定丁二酮肟分光光度法［S］.

［5］GB/T7466—87，水質(zhì)總鉻的測(cè)定［S］.

［6］GB/T11903，水質(zhì)色度的測(cè)定［S］.

［7］GB8978—1996，污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.