混凝-纳滤预处理环氧树脂废水的研究

Posted 2023-01-12 预处理

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环氧树脂废水是一类典型的高含盐有机废水，废水浓度高、盐分高、含难生物降解的有机氯化物，处理难度大，处理成本高。国内外已有学者进行了萃取、焚烧、闭路循环、生物铁法等工艺的研究，然而很高的含盐量制约了高浓度有机废水副产品的回收，即便是进行蒸发．浓缩．焚烧也会因离子结垢时常堵塞进料液系统。

国内外广泛采用生物法处理高含盐有机废水。但是高盐环境下微生物代谢酶活性受阻，生物增长慢，产率系数低，微生物的代谢受到很强的抑制作用。许多建成的厌氧．好氧水处理系统存在处理不达标，运行不稳定的问题。

膜分离工艺比较适合于高含盐废水的处理，成功应用于海水淡化、苦咸水淡化工程中。由于环氧树脂废水中的高浓度有机物很容易导致膜组件的堵塞、结垢，引起频繁的反冲洗，因此环氧树脂废水适用膜分离工艺的前提是要强化高含盐有机废水的预处理。

膨润土具有很好的表面吸附作用、层间阳离子交换作用以及特殊的纳米结构效应。在环境污染控制中得到广泛关注。对膨润土进行有机改性可以改变膨润土活性点位的极性，以提高去除有机污染物的能力。研究表明，有机膨润土吸附水中有机污染物的能力比原土高出几倍甚至上百倍。采取改性膨润土对高含盐有机废水的有机物和悬浮物进行高效截留，然后运用膜分离工艺对含盐废水作回用处理，可以有效地避免后续生物系统受到抑制与冲击。本文提出对高含盐环氧树脂有机废水添加有机改性膨润土，并辅以混凝剂作强化预处理，以提高高浓度有机废水在膜分离操作中的分离效率。

1 试验部分

环氧树脂生产废水取自江苏某大型涂料树脂厂的环氧车间，主要水质参数见表1。

1．2 材料与试剂

膨润土取自杭州市余杭仇山的钠基膨润土，经干燥粉碎、研磨后过100目尼龙筛备用，主要理化性质见表2。

试验所用FeSO4、PAM(聚丙烯酰胺)、硫酸汞、硫酸银、K2CrO4 、NaOH、CTMAB、异丙醇等均为分析纯，硝酸为优级纯，重铬酸钾标准溶液、硫酸亚铁铵标准溶液、消化液(浓硫酸+AgNO3，)按标准方法配制，水为超纯水。pH值采用玻璃电极法测定(水土比1：1)。

1．3 试验方法

有机土的制作：取30g膨润土原土与200mL蒸馏水混合充分搅拌10min，混匀制浆，用稀硝酸调pH7～8之间。另外，取11A8gCTMAB溶于160mL水中，加入70mL异丙醇，摇匀后加入上述所制的土浆中。在70"C下水浴加热1Oh并不断搅拌，取出，离心弃去上清液，烘干粉碎，过200目筛，得有机化膨润土。

强化混凝试验：取5份等量废水样300mL于500mL烧杯中，分别加入质量浓度为250、350、450、550、650mg／L的混凝剂溶液25mL，搅拌反应15min，取少量清液测其浊度(UV2550分光光度计)、电导率(DDS．11C电导率仪)、COD。再分别加入质量浓度为10、30、50、70mg／L的PAM 10mL，慢速搅拌lOmin，静置30min。另外，增投未改性和有机改性膨润土1、3、5edL混凝后测其COD。为消除氯离子的干扰，COD采用低浓度的重铬酸钾法，氯离子测定选用硝酸银容量法。

膜分离试验：制备强化预处理水IOL，采用截留分子量100的小型家用纳滤膜(国家海洋局杭州水处理中心提供，美国Filmtec NF270．2540膜组件)进行一次过滤，操作压力控制在0．4MPa以内，测定进水和两个出水的电导率。处理完成后再取一根新膜对浓水进行二次分离。测定出水电导率。

2 结果与讨论

2．1 PAM对环氧树脂废水的混凝效果

在废水样300mL，PAM lOmL，温度25℃ ，搅拌15min，静置30min条件下，用PAM对废水进行絮凝试验。结果见图1。从图1中可以看出，PAM用量在50mg／L左右时COD去除效率最好。

2．2 FeS04对环氧树脂废水的混凝效果

在废水样300mL，FeSO 25mL，温度25℃，搅拌5min，静置30min条件下，用FeS04对废水进行絮凝试验，结果如图2所示。

从图2可见，FeS04浓度从250mg／L到450mg／时，去除率基本稳定在24％左右；当浓度从450mg／L变为550mg／L时，去除率上升到27．1 1％；而随着浓度继续增大，COD去除率开始下降，当浓度为650mg／L时，去除率为25．1 3％。FeSO 浓度为550mg／L时，去除效果较为理想。总体而言，添加FeS0 的用量与C0D去除率变化关系不大。虽然存在最佳效率点(用量550mg／L)，但去除率相差仅为2．67％。

2．3 FeSO4与PAM 同时作用的混凝效果

在废水样300mL，50mg／L PAM 10mL，FeSO4 25mL，温度25℃ ，搅拌15min，静置30min条件下，进行废水絮凝试验，试验结果如图3所示。

由图3可知，在PAM 助凝的前提下FeSO4用量越大，捕集有机物分子的能力越强，去除COD效果越明显。相比于单独PAM作用，添加FeSO 后，总去除效率从28．89％上升至43．78％，效果比较显著。

2．4 膨润土原土对环氧树膳废水的混凝效果

在废水样300mL，直接投加膨润土，温度25℃ ，搅拌10min，静置30min条件下，对废水进行絮凝试验，试验结果如图4所示。

由图4可以看出，未改性膨润土对废水中的有机物具有一定的吸附去除作用，这与周珊等[t 4]的研究结果一致。从用量上来看，去除效率最好的在5g／L用量附近。

2．5 有机膨润土对环氧树膳废水的混凝效果

朱利中等[15]研究指出，有机改性膨润土对有机物的去除效应非常明显。试验表明，有机改性膨润土对环氧树脂废水同样具有较高的吸附性能，并且在用量仅为lg／L时即可达到72％的去除率，增大有机土的用量，水中COD浓度反而略有增加，可能与有机土浓度增高致使离解程度加大因素有关。

2．6 纳滤膜分离对有机物和盐离子的分离效果

环氧树脂中的有机物以环氧树脂多聚体和部分单聚物为主，分子量一般在300以上。纳滤膜元件的切割分子量为100～1000左右，表面孔径处于纳米级，能够有效脱除细菌、病毒、过量金属离子、低分子有机物等，对钾、钠、钙、铁等离子截留效应比较弱。经强化预处理的出水水质如表3所示，废水含盐量很高，几乎与海水的含盐量相当，而COD仍在7000mg／L左右，需要进一步生化处理。为此采取纳滤膜分离工艺，选用家用纳滤膜组件，将有机物和盐进行分离，考虑到一次纳滤膜仍有40％以上的除盐率，浓水中含盐量仍较高，因此对一次纳滤的浓水进行二次纳滤膜分离，最终控制进入生化系统的水的电导率低于10000us／cm。根据M F Hamoda等在完全混合式活性污泥反应池中的试验表明当含盐量在10g／L时好氧微生物的活性基本不受影响。

提出了一种有效的环氧树脂废水强化预处理工艺，首先运用混凝技术作为预处理，添加有机膨润土可以将废水的COD从原来的25000mg／L降低至7000mg／L左右，去除率可达72％，再采取两级纳滤膜分离处理将混凝后的水和有机物分离，大部分盐离子进入纳滤液淡水形成可回用的盐水，纳滤的浓水中含盐量大大降低，可以大大减轻对后续生物系统的毒害作用。

单独以PAM 为混凝剂时，当用量为50．00mg／L时，环氧树脂废水的COD去除率可达28．29％。单独以FeSO4为混凝剂时，用量为550mg／L时，环氧树脂废水的COD去除率可达27．1 1％。单独以膨润土原土作用时，用量为5g／L时，环氧树脂废水的COD去除率可达32％。FeSO 和PAM 共同作用时，在两者同时为最佳用量混凝时，环氧树脂废水的COD去除率高达43．78％。添加有机膨润土，环氧树脂废水的COD去除率可以达到72％。纳滤膜可以截留环氧树脂废水中的有机物，但对盐离子有较大的通透性，利用此技术可以将环氧树脂废水中的有机物和盐离子进行分离。