印染废水回用处理工艺.docx

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1、印染废水回用处理工艺纺织印染行业废水具有排放量大、水质变化大、有机物 浓度高、色度高等特点，其处理相对复杂.近年来，由于水 资源的紧缺，众多环保学者在印染废水回用领域开展了大量 研究.为了保证印染废水出水的稳定达标和中水回用，双膜法 成为印染废水处理领域深度处理最为常用的处理技术，研究 说明，全国75%以上的印染企业利用双膜法作为深度处理技 术.双膜法技术包括超滤和反渗透(R0)两种膜处理技术.R0 出水包括淡水和浓水，其中，淡水可直接排放或完全回用于 印染工序，浓水由于盐度高、含一定浓度的难降解有机物和 硬度，不仅不能直接排放，而且处理相当困难.目前，针对印染反渗透浓水(ROC)的主要处理措

2、施有直 接排放处理、回流二次处理和膜蒸储技术.直接排放处理一 般是指直接排入海洋，是最为常用的浓水处理技术，但此技 术受到地理位置限制，在广阔内陆等离海岸较远的地区不宜 推广.回流二次处理是指将浓水回流至水处理系统的前处理 段，再次进入水处理系统开展二次处理，这样使浓水中的难 降解有机物和高盐度物质得不到外排，长期回流会导致生化 系统盐分逐渐积累，微生物活性降低并最终导致生物处理系 统的崩溃.膜蒸傕技术是一种膜技术与蒸镭技术相结合的膜 别离技术，可以实现浓水和盐分的完全回收，但该技术耗能 太高，大局部企业很难承受.另外，汪晓军等采用Fenton氧化结合石灰苏打处理印 染ROC,实现了印染R0C

3、的完全回用，但由于Fenton氧化技 术处理过程中有可能带入印染需严格限制的Fe2+,因此，需 要后续设置絮凝沉淀池以完全去除出水中的Fe2+.鉴于现有 各浓水处理工艺的缺陷，亟需开发一种新的处理工艺解决地 理位置受限、处理本钱过高及处理工艺复杂等难题.过硫酸盐(PS)氧化作为一种新型的高级氧化技术近年 来在环境领域逐渐受到研究人员的关注.在常温条件下，PS 是一种较为温和的氧化剂，反响速率较慢.当PS受到外界条 件如热、微波、过渡金属离子作用时容易被活化，产生氧化 性更强的硫酸根自由基(S0- -4),其标准氧化复原电位 E0=2. 60 V,高于PS的E0=2. 01 V.相应的反响原理如

4、下：pH对PS降解有机物有一定的影响，杨照荣等的研究说 明，PS的氧化能力在碱性条件下比酸性和中性条件下较强, 因为在碱性条件下硫酸根自由基会生成氧化能力更强的羟 基自由基(-OH, E0=2. 80 V),反响如下：除pH外，初始PS投加量、反响温度都是影响PS氧化 反响的重要影响因素.PS氧化镇痛药(立痛定)的研究说明， 有机物的氧化速率在一定初始PS范围内随初始PS用量的增 加而加快.温度的提升大大提高了 PS分解垃圾渗滤液中腐殖 酸的速率，温度从90 T上升到150。时，有机物去除率从 63. 5%上升到76. 0%,温度继续上升到170 ,有机物去除 率上升到78. 8%.石灰苏打软

5、水技术是废水处理领域最为传统的脱硬度 技术.印染用水中硬度过高会造成染料在染色织物外表分配 的不均匀性，同时降低染色织物的色牢度，是印染回用水严 格规定的水质指标.采用石灰软化和微滤工艺处理某热电厂 的循环冷却排污水的研究说明，石灰软化可大大降低废水的 硬度和碱度，出水完全满足回用要求.本研究结合印染ROC水质特点及印染回用时需补充大量 硫酸钠作为印染助剂的要求，将PS氧化和石灰苏打软水技 术联合应用于印染ROC处理过程中.首先利用条件实验和正 交试验研究PS氧化去除印染ROC难降解有机物的影响因素, 包括反响pH、初始PS投加量和反响温度等条件，研究有机 物降解的动力学模型；其次分析PS氧化

6、前后无机组分和有机 组分；最后确定石灰苏打脱硬度的最正确的石灰和苏打药剂 投加量组合.2材料与方法1印染废水ROC印染ROC取自*市西樵镇某纺织公司，废水总排放量 60000 m3 d-1, ROC 排放量约 20000 m3 d-1.原水水 质：CODCr 为 112. 5 mg L-l, BOD5/CODCr 为 0.05, TOC 为 34. 035. 6 mg L-l, S042 约 9600 mg LT, C032 约 1500 mg - L-l, Cl约 650 mg - LT, pH 为 8. 38. 8.2.2 主要仪器和药品pHs-3c便携式pH计（*精细科学仪器公司）；CO

7、D快速密 闭消解测定仪（*, *） ;BOD测定仪（美国，HACH）；电子天平, 恒温振荡器（*精细科学仪器公司）；离子色谱仪 ICS-1600（美国，戴安）；TOC 测定分析仪 TOC-LCPH/CPN（ H 本,岛津）；PS、磷酸二氢钠、石灰和苏打等药剂均为分析纯(*科 密欧化学试剂公司).2.3 试验方法及条件有机物降解：取100 mL ROC于250 mL的锥形瓶中，参 力口 0. 3 g磷酸二氢钠缓冲溶液，以10%的H2S04和10%的NaOH 调节pH值，参加一定量的过硫酸钠，锥形瓶置于恒温振荡 器中，一定温度条件下完成活化氧化反响.硬度脱除：取200 mL经过硫酸钠氧化处理后的浓

8、水， 投加一定浓度的石灰并在120 r - min-1条件下搅拌反响 10 min；参加一定浓度的苏打，120 r min-1下搅拌反响 15 min,静置沉淀30 min,取上清液测定出水硬度.2. 4检测工程和分析方法COD采用快速密闭消解法(H消T 39920*)测定,B0D5 采用稀释接种法测定，TOC采用燃烧氧化-非分散红外吸收法 (HJ 501-20*)测定，硬度测定采用锅炉用水和冷却水分析 方法中硬度的测定方法(GB/T 690920*),硫酸盐和氯离 子采用离子色谱法测定，碳酸盐采用标准盐酸滴定法测定, 以酚猷和甲基橙作指示剂.采用SPSS 18统计分析软件在95%置信区间做方

9、差分析, 开展差异显著性检验，采用Origin 8.0对数据作图.3结果与讨论1 PS氧化单因素试验研究3. 1. 1 pH对PS氧化印染ROC的影响不同pH条件对PS热活化处理印染ROC的影响如图1所 示，其中，ROC的初始COD为115.2 mg - L-1,反响温度 为75 ,过硫酸钠的初始浓度为1000 mg L-1,振荡速 度为60 r - min-1.由图1可以看出，在pH为5时，4 h 的反响时间内溶液的COD由H2 mg - L-1降低到21. 3 mgL-1,有机物的去除率到达81. 6%.当溶液的pH从5.0降低至3.0时，有机物降解率增加 不显著（p0.05）,考虑到后续

10、出水回调影响本钱，确定反响 体系适宜的pH条件为5. 0.在任意试验pH条件下，在46 h 的反响时间内，溶液的COD变化不明显（p0. 05）,说明在4h 反响时间内，有机物的降解已基本完成.另外，当pH5. 0时，印染ROC的有机物降解速率随反 应体系pH的升高而逐渐降低（p0. 05）,说明1000 mg LT 的初始PS浓度产生的S04 -和-0H已基本上能满足印染 ROC中难降解有机物的分解，过量的初始PS量不仅不能增加 难降解有机物的降解速率，而且会造成PS的浪费，因此， 确定本反响体系最正确的PS初始浓度为1000 mg-L-1.本研究的结果与酸活化PS氧化敌草隆的结果一致，有

11、机物的降解速率随初始PS浓度的升高而升高，当初始PS浓 度增加到一定浓度时，有机物（敌草隆）的降解速率升高不显 著.这可能是由于适量的PS产生了足够反响体系内有机物氧 化产生SO-4和 0H,过量的PS由于被复原后生成了大 量的S042对PS氧化的抑制作用.图2初始PS浓度对PS氧化印染R0浓水中有机物去除 效果的影响1.3温度对PS氧化的影响温度是影响PS活化氧化有机物的一个重要因素，温度 对PS氧化ROC中有机物的影响效果见图3,在最适宜的pH 和初始PS浓度条件下，选择温度6580 C开展活化.在4 h 的反响时间内，ROC的C0D在65、70、75和809条件下从 112 mg - L

12、1 分别降低至ij 84. 7、42. 5、2L 5 和 19. 8mg - L-l, 说明ROC的有机物去除效率随反响温度的增加而增加 (p0. 05),说明在此反响体系内，75 t温度可以快速活化PS, 考虑到经济本钱，确定本研究的适宜的活化温度为75图3温度对PS氧化印染ROC的影响不同温度下PS活化氧化ROC有机物的过程符合一级降 解动力学，反响数率常数分别为0. 0682解1 (力=0. 95,65 ). 0. 2031 h-l(R2=0. 96,70 )和 0. 3148 h-1 (R2=0. 95, 75 ). 反响速率常数随温度升高不断增大.这可能是由于反响温度 越高，PS中的

13、00越容易断裂，产生的自由基就越多，对 氧化难降解有机物越有利.这与热激活PS降解卡马西平和奥 卡西平的研究相类似，说明温度的升高更有利于PS的活化 和体系中难降解有机物的分解.0. 05),说明石灰投加量已满足溶液中Mg2+的去除，确定此 反响体系适宜的石灰投加量为150 mg - L-1.图5石灰投加量对硬度和pH的影响0.05).由于印染用水标准明确规定回用水的总硬度小于 17. 5 mg - L-1(崔家琪，20*),确定适宜的苏打投加量为 800 mg LT.图6苏打投加量对硬度和总硬度去除率的影响3. 5运行本钱分析在实验室小试根底上开展本钱分析，PS-石灰苏打处理 印染ROC的主

14、要处理费用包括加热费用、药剂投加费用、电 费及自来水和印染过程硫酸钠节省费用.以空气源热泵加热 印染废水ROC提升温度50 0c （2575 C）,吨水本钱10. 0元, 吨水投加过硫酸钠、石灰和苏打本钱5.06元，处理1 t浓 水可节约自来水本钱3. 50元，印染节省硫酸钠本钱6. 80元 以上，合计吨水处理本钱4.76元.同膜蒸僧-化学氧化技术 处理反渗透浓水（10. 50元-m-3）相比具有明显的经济优势 和实用价值.经PS氧化-石灰苏打处理后的出水作为印染介质开展染 色试验，在硬度满足印染回用水前提下（17. 5mg - L-1）, C0D21.5nig - L-1时染色织物的各性能完

15、全满足印染要求， 说明本工艺处理印染R0C浓水可实现其完全回用.4结论DPS氧化-石灰苏打技术可以有效去除印染ROC中的难 降解有机物和硬度，经适当处理后出水可实现回用于染色工 序.2）酸性条件有利于PS氧化处理印染ROC中的难降解有 机物，最适宜的初始PS投加量为1000 mg - L-1,最适宜 的活化温度为75氧化反响过程符合一级准动力学方程.3）PS氧化反响前后，溶液中无机和有机组分发生明显变 化，硫酸钠浓度得到进一步提升，大大节省了印染工序投加量和印染本钱，难降解有机物基本完成矿化.4)150 mg L-1的石灰投加量和800 mg - L-1的苏 打投加量可以将废水的硬度降低至17. 5 mg - L-1以下， 出水满足印染回用水要求.