废水脱色实验方案

印染废水脱色絮凝沉淀法总体上说，纺织印染废水具有如下特点：(1) 色度大，有机物含量高，除含染料和助剂等污染物外，还含有大量的浆 料，废水粘性大。为此需要研究和取用高效脱色菌、高效脱色混凝剂来进行脱色 处理。(2) 水质变化大，COD 高时可达 20003000mg/L, BOD5 也高达 200300mg/L。(3) 碱性大，如硫化染料和还原染料废水 pH 值可达 10 上。(4) 染料品种多，可生化性较差。染料品种的变化以及化学浆料的大量使用， 使印染废水含难生物降解的有机物，可生化性差。(5) 由于加工品种及产量经常变化，导致水温水量较大变化。化纤织物的发 展和印染技术的进步，新染料核心性助剂不断产生，废水中有机物结构愈来愈稳 定，不宜破坏，印染废水处理难度进一步加大。1 国内外印染废水处理工艺概要1.1吸附脱色吸附脱色的一个主要优点是通过吸附的作用可将染料从水中去除，吸附 过程保留了染料的结构。活性炭作为一种优良吸附剂早已广泛应用于水处理中， 至今仍是有色印染废水的最好吸附剂，活性炭对染料具有选择性，其脱色性能顺 序依次为碱性染料、直接染料、酸性染料和硫化染料。活性炭价格昂贵，加之再 生困难，因此一般只应用于浓度较低的印染废水处理或深度处理：。分子筛、活 性铝、颗粒活性炭(GAC),硅藻土和锯木屑可以用作分散性染料1260的吸附剂。 吸附剂的最大问题在于难以实现现场再生，且只对水溶性染料吸附性较好，对悬 浮性及不溶性染料不能吸附。S karcher :研制了一种新型可再生的吸附剂 Cucurbituril,它是由甘脲和甲醛缩聚形成的一种环状缩聚物。经大量实验表明， 该物质无毒，并且在Ca2 +浓度1100mmol/L,溶液中盐的总浓度小于100 1000mmol/L。时，可以得到高的吸附量，残余色度很低。1.2 氧化还原脱色 借助氧化还原作用破坏染料的共轭体系或发色基团是印染脱色处理的有效 方法。除常规的氯氧化法外,国内外研究重点主要集中在臭氧氧化、过氧化氢氧 化、电解氧化和光氧化方面。臭氧是良好的脱色氧化剂，对于含水溶性染料废水如活性、直接、阳离 子和酸性等染料，其脱色率很高；对分散染料也有较好脱色效果；但对其他以悬 浮状态存在于废水中的还原、硫化和涂料，脱色效果较差。臭氧氧化也可以与其 他处理技术结合应用。如用FeSO4、F2(S04)3、及FeCl3,凝聚后再用臭氧处理 可提高脱色处理；臭氧一电解处理可使直接、酸性染料的脱色率比单纯臭氧处理 增加25%一40%，对碱性及活性染料增加10%。臭氧加紫外辐射或同时进行电 离辐射也可提高氧化效率。由于臭氧氧化对染料品种适应性广、脱色效率高，同 时O3在废水中的还原产物以及过剩O3,能迅速在溶液和空气中分解为O2,不会 对环境造成二次污染。因此O3脱色技术具有一定的工业化应用前景。目前臭氧 氧化的主要缺点是运行费用相对偏高。Fenton 试剂在处理废水过程中除具有氧化作用外，还兼有混凝作用， 因此脱色效率较高。近年来在染料及废水的脱色处理中得到了日益广泛的应用， 传统的 H2O2 氧化目前都以 Fenton 试剂的形式出现。为了全面了解 Fenton 试剂 对各种染料的脱色能力，Kuo W G选用了覆盖90%常用染料品种的代表性化合物 进行模拟研究。结果表明，在酸性条件下(PH3)，平均脱色率町达97%, COD 去除率亦可达 90%。高级氧化法脱色被认为是一种很有前途的方法。所谓高级氧化法如 UV+H2O2、UV+O3 因为在氧化过程中产生羟基自由基,其强氧化性使染料废水脱 色。经研究发现它对偶氮染料的脱色很有效。在实际生产中与某些化学辅助剂会 提高脱色效果而且UV+H202方法处理偶氮型活性染料产生的降解产物对环境完 全无害。最近的研究发现二氯二嗪基型偶氮类活性染料使用 UV+H2O2 方法脱色也 有很好的效果。高级氧化法的一个严重不足之处是处理费用较高。从而限制了它的广泛使用1.3 混凝脱色处理技术目前出现的无机混凝剂包括金属盐类和无机高分子聚合电解质,其中以 铁盐、镁盐、铝盐以及硅、钙元素的化合物为主。根据应用情况来看,碱式氯化 铝、硫酸铝、三价铁盐等单纯铝盐都对一些水溶性染料废水的脱色率不高,且使 用的pH范围较窄。FeS04对于大部分水溶性染料均具有较好的脱色效果，例如 处理硫化染色废水，色度去除率为95%,硫化物和BOD去除率为96%和59%。 但由于FeS04脱色的机理是将生色基团还原，还原产物为有机小分子不能有效混 凝去除，因此CODcr的去除率不高，且对溶液中碱度的消耗较大，混凝剂的用量 也较大。MgO、MgS04等镁盐，利用其在水溶液中生成的Mg(OH)2的强烈吸附作 用，对含磺酸基团的水溶性染料具有良好的处理效果、脱色率、CODcr去除率分 别可达98%和70%以上；采用MgCl2和Ca(OH)2处理活性染料和分散性染料废 水，其效果要好于A12(S04)3、PAC、FeS04/Ca(0H)2。其机理是Mg2+与羟基、 羧基或S042-反应生成稳定的螯合物，这些螯合物可通过絮凝作用从废水中去除。 但镁盐也存在pH范围窄的缺点。大量的研究和应用实践表明,采用无机混凝剂包括铁盐、铝盐、镁盐及无机 絮剂对以胶体或悬浮状态存在于废水中的染料具有良好的脱色效果,如分散染料 硫化染料、氧化后的还原染料、偶合后的冰染染料、颜料以及分子量较大的直接 染料和中性染料；而对不易形成胶体微粒的水溶性染料如酸性染料、活性染料及 部分小分子的直接染料废水则混凝脱色效果不理想。表面活性剂用于印染废水处理的报道很多,醇性醋酸十八胺可用于处理 不溶性染料，如处理含硫化黑B染料的染棉布废水，染料去除率可达99. 2%。 Stoica L用十八烷基三甲基氯化铵和十六烷基溴化吡啶盐结合Al2(S04)3在pH 值为4一11时对含酸性和直接染料的丝绸印染废水进行混凝气浮处理，脱色率可 达90%一100%。但阳离子表面活性剂与染料分子的络合作用具有较强的选择性, 因此单独使用往往难于达到很好的效果,需要和铝盐复配使用。天然有机高分子絮凝剂由于原料来源广泛.价格低廉,无毒,易于生物 降解等特点显示了良好的应用前景。用于印染废水处理的天然高分子絮凝剂主要 有天然淀粉及其衍生物、木质素衍生物、甲壳素衍生物等三大类。废水处理中大部分微细颗粒和胶体都带有负电荷,为了提高淀粉和木质 素分子对这些小分子物质的作用能力,进行阳离子改性是一个重要研究方向。阳 离子离子化淀粉和木质素可以用于处理阳离子染料、直接染料和酸性染料废水， 脱色率均超过 90。合成的有机高分子絮凝剂分子量高分子链中所带的活性官能团多，因 此在水中的伸展度大，絮凝性能好，用量少，pH范围广，同时在过滤、脱水等 固液分离操作方面都具有优越的性能。目前应用效果最好的是高分子絮凝剂 PAN DCD,它是以聚丙烯腈为主链，用二氰二胺在碱性条件下进行侧链改性，使之 变为水溶性的、带多种活性基团的两性聚电解质。PANDCl）对中性染料、活性 染料、酸性染料的脱色效果良好，脱色率均达 90以上，对印染废水兼有脱色 和去除COD的双重效果，若与聚合铝复合使用，去除效果更佳，最高COD去除率 为 63。另一类值得注意的脱色剂是近几年出现的双氰胺甲醛缩聚物，它对于 印染废水具有优异的脱色效果，但是投加量大会提高处理成本。针对活性染料和直接染料分子结构中含有强亲水性的磺酸基和羧基，在 水中溶解后都带有负电荷的特点，关键是破坏或封闭染料的亲水基团，降低其水 化作用，然后在絮凝剂的作用下脱稳、混凝、絮凝达到从溶液中分离出来的目 的。最近同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室研制成功 TJ 系列脱色 剂，它具有絮凝和沉淀双重作用，可以有效脱除各种活性、酸性等可溶性染料， 脱色率达到98一 100，为我国印染废水处理提供了一条良好的途径；此系列 脱色剂是采用胍类聚合物，封闭染料的亲水基团，将染料沉淀出来。在生化处理 后或预处理过程中均可是使用此脱色剂，对于水处理设施没有特定的要求。1.4 其它的脱色处理技术除吸附、氧化和混凝脱色外，国内外对离子交换脱色、超滤膜脱色及生 物脱色技术也进行厂一定的研究。其中，对常规方法难以脱色的水溶性染料采用 离子交换的方法处理进行了研究，并取得一定的进展。其研究集中在离子交换树 脂和离子交换脱色纤维的开发研制两个方面。对于微溶性染料和分子量较大的染料组份可以采用超滤或反渗透技术 进行脱色处理，但考虑到经济可行性，目前超滤技术多用于高浓度染料及染色废 水处理，尤其是对不溶性染料的回收利用。由于印染废水中染料组分的可生化性差，常规生化法在脱色方面一直不 能令人满意。目前的解决方法除采取预处理改善废水可生化性外，主要是筛选优 良脱色菌和强化生物处理过程。就其总体而言，生物脱色尚无突破性进展，还必 须与其它处理方法结合使用。方案一. 硫酸亚铁与石灰进行还原脱色（硫化染料印染废水）在这里的石灰起到的是调节PH值和部分絮凝的作用。而硫酸亚铁在印染废 水中能将生色基团还原为有机小分子。对废水中的胶体态和悬浮态的染料具有很 强的吸附沉淀作用，其脱色效果明显。硫酸亚铁与双氧水所混合而成的强氧化药 剂同样具有高混凝作用与脱色效果。它在印染废水处理中的作用原理是利用氧化 还原作用对染色体及发色基团进行破坏。它相对于单独使用硫酸亚铁进行脱色处 理的具有可逆性反应的效果更强。除了硫酸亚铁自身所具有的还原性外，还具有 强氧化脱色作用。且这种方法对于难以降解的 COD 去除率非常高。硫酸亚铁废水脱色的同时对于悬浮颗粒具有吸附沉淀的净化作用，又因其价 格低廉，所生成的产物不具有毒害性，污泥易于处理等特点，在污水处理中得到 非常广泛的应用。可以用硫酸亚铁配合氧化钙试验。二.混凝脱色1. 无机混凝剂 常用无机混凝剂是铁、铝等金属盐。这些金属盐的分子电荷数多，故具有较大的混凝凝效果。铁盐、铝盐的混凝效果受ph的影响较大。以铝盐为例，铝与 水中之oh。作用形成氢氧化铝，表现出大的混凝效果。假如此时水中碱度不足 （ph低），形成氢氧化铝的氢氧根离子不足便形不成沉淀。另一方面，如dh过高， 氢氧化铝就会变成铝酸根离子而再度溶解，从而降低凝集效果。Ph值过高或过 低，其溶解度都变大，不利于凝集。因此必须对染色废水的Ph进行调整，分别 调整到其最适宜值。根据实验可求得各种混凝剂的最佳Ph值。可用聚合氯化铝，聚合硫酸铁尝试。2. 有机絮凝剂 高分子絮凝剂的品种主要有：聚丙烯酰胺、聚烯酸、聚二甲基二丙基氯铵、聚胺。与无机絮凝剂相比，高分子絮凝剂具有多种优点：（1）高分子絮凝剂一般 为具有数万乃至数千万分子量的水溶性高分子，在其细长的分子中，有很多官能 团。这种官能团在中和粒子表面电荷同时，能使粒子间牢固结合，从而天生稳定 的凝絮。(2)由高分子絮凝剂天生的凝絮，其成长速度快，且体积较大，因此可 缩短处理时间。(3)无机絮凝剂对 ph 值有高度依靠性，而高分子絮凝剂的作用则 较稳定。当然，它们也有各自的最佳范围，要避免不加区别地任意使用。(4)高 分子絮凝剂的用量为被处理水的1x1010x10就可充分发挥效果，其使用量少， 凝絮脱水后残渣量少。国外的研究学者合成的 pan.doc 型高分子混凝剂是目前被 广泛使用的合成高分子絮凝剂之一，它是由二氰二胺在碱性条件下对聚丙烯腈进 行了侧链改性而合成，使不溶于水的聚丙烯腈变成水溶性的两性聚电解质。它含 有多种活性基团，对水溶性染料有较强的吸咐作用，对含活性染料、酸性染料的 印染废水的 cod 往除率达 63%，色度往除率达 90%以上。可用聚丙烯酰胺尝试。利 Hi命hit的 又又敲月安一甲帳J1劇也 齐II冊耳又口 常 屮卜1 Th 湖聊 命 韦杭泻 力 厂 则 廿汽旦岸混伶EF毎虑力诳行礬馮址理去 唸 斗葫 废才；的 pn 认赠1葫洪7 8. 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