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    新型复合净水剂ZY-1用于印染污水的脱色性能研究

    访问: 水污染治理 来源:环保信息网 2010-05-08收藏本页 信息来至互联网,仅供参考

    【摘 要】以硫酸铝、食盐电解含镁废渣、盐酸、和三氯化铁为主要原料,研制了一种用于印染污水处理的新型复合净水剂zy-1。试验了ph值、投加浓度、染料种类等相关因子对其混凝脱色效果的影响,并与常用的絮凝剂:pac、pfs、feso4进行了对比,探讨了其混凝脱色极的作用机理。实验结果表明:zy-1较常用的絮凝剂具有更好的脱色能力和絮凝沉降性能,能够适用于多种染料污水的处理,尤其是用于以小分子为主的活性染料的污水去除,在ph值>9范围内,zy-1能够实现95%以上的脱色率,出水经过滤后能够回用于生产。

    【关键词】净水剂zy-1;脱色;印染污水

    1前言

    随着染料和染色工业的迅速发展,活性染料由于其色泽鲜艳、色谱齐全而正被越来越广泛地应用[1]。然而,活性染料结构中硝基和胺基化合物及铜、铬、锌等重金属元素具有较大的生物毒性,不仅具有严重的环境危害性,且难以被常规的生物方法所处理。加上pva浆料、新型助剂的采用,致使传统的用于印染污水处理的生化工艺的处理效率从70%下降到50%,甚至更低,无法满足日益严格的排放要求。而吸附法、氧化法、电解法等新近推出的处理工艺虽然能不同程度上取得一定的效果,但因其运行费用高、设备投资高、能耗大、技术不成熟等诸多原因限制了它们的应用。因此,混凝法是处理印染工业污水的主要方法之一[2-6]。但由于染料发展的多样性和水溶性及印染污水组成的复杂性,使得常规混凝剂(如铁盐、铝盐及其聚合物等)很难取得到理想的脱色效果。因此,研制低成本、广谱、高效、无二次污染的混凝剂成为混凝研究中的一个热点。以硫酸铝、食盐电解含镁废渣、盐酸、和三氯化铁为主要原料,研制了一种用于印染污水处理的新型复合净水剂zy-1。试验了ph值、投加浓度、染料种类等相关因子对其混凝脱色效果的影响,并与常用的絮凝剂:pac、pfs、feso4进行了对比,探讨了其混凝脱色极的作用机理。结果表明zy-1是一种高效、优良的印染污水处理剂。

    2试验方法

    2.1试验材料

    及食盐电解含镁废渣取自广东某盐厂。

    所用染料均为工业级:氯化镁(macl2•7h2o,工业级);氢氧化钙(ca(oh)2,工业级);聚合氯化铝(pac,工业级,河南巩义市);聚丙烯酰胺(pam,工业级,1600万分子量,snf);聚合硫酸铁(pfs,工业级,河南巩义);三氯化铁(fecl3,工业级,山东青岛)。

    其它药剂均为ar级

    实际工业印染污水:取自广州某印染厂调节池污水,其中以3bs、be-3rn、3rs、gr、m-4g型小分子活性染料为主,直接和发散染料为辅。呈红、蓝、棕、绿、黑等多种颜色,以红色和深褐色为主,25-48℃,ph值为7-9,色度400-1000倍,cod为350-700mg/l。

    2.2试验仪器

    分析天平:德国 sartorious 型号:bs210s 读数精度0.1mg,称量范围210g

    分光光度计:多功能水质测试仪,德国 wtw 型号:photolabs6

    cod消解器:德国 wtw 型号:thermoreactors cr2200

    ph计:phsj-4a型实验室ph计  上海雷磁仪器厂

    搅拌器:my3000-6d型六联定时变速搅拌器,湖北省潜江市梅宇仪器有限公司

    2.3试验方法

    取污水水样200ml,加入250ml的烧杯内,放置于六联定时、变速搅拌器上,先充分搅拌3min,调节ph值至既定值,设定搅拌器的搅拌速度和时间,开始搅拌、反应,搅拌停止后,静置、沉淀,测量相应的数据。对于沉淀的污泥界面和沉淀时间测量的数据,则将搅拌后均匀的反应体系转入带有精确均匀刻度的深烧杯内测量,液面高度选择为200mm。

    污水的色度分析采用稀释倍数法,采用分光光度法进行校准;cod分析采用德国wtw公司生产的thermoreactors cr2200和photolabs6,进行快速cod消解和测量,采用标准的重铬酸钾法进行校准。

    3试验结果与讨论

    3.1 ph值对zy-1脱色效果的影响

    为清楚了解zy-1对不同染料的脱色性能。试验水样采用单一染料配制的模拟染色废水,配制浓度为100mg/l,并依照实际染色工艺,煮沸或加热染液。

    根据前期的对zy-1的脱色性能研究,对于一般印染污水在投加浓度为150-300mg/l的投加浓度时,可以完全实现最佳脱色效果和cod、ss去除率。因此,试验选择的zy-1的投加浓度为300mg/l,确保不因zy-1的浓度不足而影响试验结果。试验结果表明:(1)zy-1对活性染料具有非常理想的脱色率,经其处理后的污水清澈透明,几乎没有色度,且污泥体积少、沉降快;(2)ph值对zy-1的脱色性能具有非常明显的影响,当ph>8以后均能够取得较为理想的脱色率(>80%);(3)zy-1对于阳离子染料没有脱色作用,可能由于zy-1的主要成分为mg、fe、al、ca等金属盐,其作用机理是通过与染料反应、形成难容氢氧化物或压缩双电层实现胶体的脱稳而凝聚、去除,阳离子染料因其带正电性而难以与其反应。

    3.2  zy-1投加浓度对脱色效果的影响

    选择ph值为9.0时,通过改变zy-1的投加量试验了zy-1投加量对其脱色效果的影响。试验结果表明:对于试验浓度的各种活性染料污水,zy-1的投加浓度小于200mg/l时,脱色率随zy-1的投加浓度的增大而增大;zy-1的投加浓度为200mg/l时,能够取得较高的脱色率,(>70%);zy-1的投加浓度为250mg/l时,实现最佳脱色效果,且不再随zy-1的投加浓度增加而增大。因此,zy-1的最佳投加浓度为200-300mg/l。

    3.3  zy-1处理工业印染污水

    以广州某印染厂调节池污水为研究对象,分别试验了ph值、zy-1投加浓度等各影响因子对zy-1用于实际印染污水处理的影响。同时,对比了pac、pfs、feso4等常规采用的混凝剂的脱色性能。

    3.3.1  ph值的影响

    在zy-1为300mg/l的条件下,采用盐酸和石灰水调节污水的ph值,研究ph对zy-1用于实际印染污水脱色率关系。试验结果与单一染料污水的试验结果一致,ph值>8以后均能够取得理想的脱色效果,ph值为10时实现最佳的脱色率。因此,zy-1具有较宽的脱色ph范围,只要在碱性条件下就能够取得理想的脱色效果。

    3.3.2  zy-1投加量的影响

    维持污水的ph为10,通过改变zy-1的投加浓度,研究zy-1投加浓度对其脱色效果的影响。试验结果表明,对于实际的污水处理,zy-1的投加浓度大于225mg/l时,能够取得90%以上的脱色率;当投加浓度达到300mg/l时,脱色率达98%,出水没有色度。

    3.3.3 不同絮凝剂脱色性能对比

    选择feso4、聚合氯化铝(pac)、聚合硫酸铁(pfs)3种最常用于印染污水处理的无机絮凝剂与zy-1进行了脱色率和cod去除率的对比。zy-1的浓度按上述实验结果的最佳投加浓度,即300mg/l,feso4、pac和pfs的投加浓度在初步的浓度实验和常规使用浓度基础上,选择如下:feso4=1000mg/l、pac=400mg/l和pfs=400mg/l。试验结果表明:以zy-1为絮凝剂用于活性染料的处理相对于常规采用的feso4、pac、pfs而言具有明显的优势。zy-1的最大脱色率可以达到98%,而pac和pfs的最大脱色率仅为64%和72%,feso4虽然能够实现85%以上的脱色率,但出水种含有一定浓度的fe2+,容易返色,表现除黄褐色。

    另外,选择有代表性的不同印染工业污水,采用几种典型的混凝剂进行处理效果的对比,总结出如表1所示的性能对比表。从表中可能看出采用zy-1用于以活性染料为主的印染工业污水处理具有明显的优势。

    表1  不同絮凝剂的性能对比表

    2.4  zy-1脱色机理探讨

    从以上试验结果可以看出,zy-1用于印染污水处理较常规采用混凝剂具有脱色效率高、用量少、污泥量少、出水水质稳定、ph值适用范围广等优点。分析其原因,主要因为常规的无机混凝剂主要采用单一的金属盐成份,其作用机理单一,对ph存在相对较严格的要求;而zy-1是将多种无机盐复配在一起,形成复合物,不仅能够发挥众多组分的不同净化和混凝机理,且能够适应较广的ph变化。zy-1中的主要成分是聚合的mg、al、fe、ca等,针对于溶解性染料而言,尤其实阴离子型染料,其中的mg和ca与染料上的磺酸基发生反应,以金属离子为核心形成螯合物,改变染料的溶解性,形成不溶物,而fe和al通过水合与压缩双电层作用,形成絮体,将不溶的螯合物凝聚在一起,通过沉淀作用从污水中分离。因各种组分相互配合,形成较单一组分更好的脱色效果,

    2.5 污水处理后回用的可行性分析

    印染行业因生产产生大量的污水,随着水资源的匮乏和自来水费用的不断上升,污水经处理后回用对于印染企业而言是势在必行的事情。印染污水中的主要污染物质是染料和化学浆料,只要能够将这些成份,尤其是染料成份有效去除,然后在回用于对给水水质要求相对较低的工艺段是可行的。主要原因如下:

    (1)印染工业的用水,真正对水质要求较高的是染色工艺,但其用水量不足17%。绝大部分工艺对水质要求都是很低的。

    (2)印染污水中的浆料不会对漂洗、煮炼等工艺构成影响,只要能够有效去除污水中的ss、色度,使水质变得清澈透明即可。

    (3)污水处理过程中不引入影响回用水质的药剂。zy-1主要以al、mg为主,且在碱性条件下的溶度积都非常低,处理过程中不会引入影响回用的污染物质,且脱色率高。

    采用zy-i净水剂处理印染污水,药剂费用与采用常规絮凝剂基本相同,若处理后的水可用作回用水源,每吨水含排污费实际可节约1.5-2.0元。具有可观的经济效益和良好的社会、环境效益。

    4 结论

    (1)zy-1是一种含有铝、镁、铁、钙等多种金属离子的新型复合混凝剂。ph值大于8的范围内,zy-1具有良好的脱色性能。

    (2)zy-1自身的协同混凝作用,使其对实验选用的各种活性染料水样具有优良的脱色效果。能够有效处理溶解性阴离子小分子染料,但对于阳离子染料的脱色效果很低。

    (3)用于活性染料污水处理时,zy-1的最佳投加量为300-500mg/l。

    (4)对于印染工业污水的处理,zy-1的絮凝效果、脱色率、沉降性能及对污染因子的去除率均优于其它三种絮凝剂。

    (5)zy-1用于印染工业污水处理,能够实现80%的cod去除率和97%以上的脱色率,出水清澈、透明、无色,经简单处理后有望用作回用水源。

    参考文献

    [1]李峻雷,陈曙光,朱辰燕等.活性染料废水絮凝脱色性能研究.浙江师大学报(自然科学版),2001,24(3):268-271.

    [2]李玉江,徐桂英,吴涛.用于印染污水脱色的镁铝复合活性硅.山东工业大学学报,1996,26(4):484-488.

    [3]秦蓁,乌锡康.镁盐对水溶性阴离子染料废水的脱色研究.中国环境科学,1994,14(5):356-360.

    [4]罗平,邹家庆,谢玉声.镁盐在反应染料废水治理中的应用研究.江苏化工,1999,27(5):26-28.

    [5]liao m. y. and randtke m. predicting the removal of soluble organic contaminants by lime softening. wat. res. 1986, 20(1): 27.

    [6]folkman y. and wachs a. m. removal of algae from stabilization pond effluents by lime treatment. wat. res. 1973, 7(2):419. 作者: 陈传好


    标签:污水处理技术 污水处理工艺 污染治理

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