粉煤灰处理印染废水新方法的探讨

Posted 2023-01-12 印染

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研究粉煤灰处理印染废水方法，包括粉状粉煤灰直接吸附处理印染废水和颗粒粉煤灰处理印染废水，并且与颗粒活性炭处理印染废水进行对比试验。粉状粉煤灰处理后印染废水COD和色度都达到了GB4287-92《纺织染整工业水污染物排放标准》的一级排放标准，其中COD达DB21/1627-2008《辽宁省污水综合排放标准》。颗粒粉煤灰处理后的印染废水达GB4287-92的一级排放标准，但未达到DB21/1627-2008排放标准。在试验条件接近或相同的情况下，粉煤灰对COD值和色度值的处理效果均优于颗粒活性炭。
0.引言
印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度高、碱性大等特点，属难处理的工业废水。目前国内比较常用的印染污水处理工艺，一般采用生化为主，物化为辅的组合工艺，一般难以达到GB4287-92《纺织染整工业水污染物排放标准》一级标准，即ρ(COD)≤100mg/L、色度≤50倍，多数企业出水COD浓度在二级排放标准左右，即出水ρ(COD)在180mg/L左右，因此出水需要进一步处理。但是目前辽宁省要求执行更加严格的标准。本课题采用粉煤灰进一步处理某厂印染废水经生化处理后的出水，以期达到GB4287-92，即ρ(COD)≤100mg/L、色度≤50倍，进一步达到DB21/1627-2008《辽宁省污水综合排放标准》，即ρ(COD)≤50mg/L、色度≤30倍。
1.试验材料
试验采用某印染厂生化出水，水质pH为7.8，ρ(COD)为130mg/L，色度为350倍。粉煤灰取自某发电厂，外观呈灰白色细微粉末状，密度为1.92～2.33g/cm3，松散干密度为400～650kg/m3，比表面积为200～580m2/g。主要成分见表1。颗粒粉煤灰自制，颗粒直径为5mm。活性炭采用果壳活性炭，颗粒直径为1～3mm。混凝剂为聚合氯化铝、聚丙烯酰胺。

2.试验内容
研究路线分3步：一是采用粉状粉煤灰直接吸附，在废水中直接投加药品，利用粉煤灰的孔隙率高以及含有一些溶于水可以形成絮凝的金属氧化物的特点，处理印染废水；二是采用吸附柱吸附，将颗粒粉煤灰置于吸附柱内，不断循环废水，使废水流经颗粒化粉煤灰的表面发生一定的吸附，颗粒化粉煤灰中的一些成分的溶解也会促进印染废水的处理；三是采用颗粒活性炭作对比试验，在试验条件与颗粒化粉煤灰的试验条件接近相同的情况下，比较它们对印染废水的处理效果。
2.1粉状粉煤灰直接吸附
在直接吸附的试验中，试验分别采取了单独使用粉煤灰处理废水的方案、粉煤灰和聚合氯化铝联合使用处理废水的方案以及粉状粉煤灰、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺联合处理印染废水的方案。考察因素为粉状粉煤灰的用量，粉状粉煤灰的粒度，聚合氯化铝的用量，聚丙烯酰胺的用量，pH值，搅拌时间等因素。
2.2颗粒粉煤灰吸附柱试验
吸附柱试验是在吸附装置中进行的。取试验水样1000mL，在填有颗粒化粉煤灰的吸附装置中循环(试验装置简图见图1)，吸附柱填料的径高比为1∶2，循环泵流速为600mL/min，在试验开始6h后，每隔2h取水样，检测COD和色度。

2.3颗粒活性炭对比试验
本试验采用了颗粒活性炭搅拌吸附和吸附柱吸附。搅拌吸附是将活性炭投加到废水中，进行搅拌，反应一定时间检测COD和色度。吸附柱吸附类同于颗粒粉煤灰的吸附柱试验，只是将颗粒粉煤灰换为颗粒活性炭。
3.试验结果与讨论
3.1粉状粉煤灰直接吸附试验结果
通过单独投加粉状粉煤灰的试验和投加粉煤灰与聚合氯化铝联合处理的试验，处理废水取得了一定的效果，但是效果不够理想。当粉状粉煤灰、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺3种混凝剂一起加入处理试验水样后，色度和COD的去除效果较好。试验得出最佳试验条件为：投加粉煤灰的量为0.9g/L，聚合氯化铝为10g/L，聚丙烯酰胺为30mg/L，pH值为9，搅拌时间为4min，粉煤灰的粒度为160～180目。ρ(COD)由130mg/L降为23.6mg/L，去除率为81.8%，色度由350倍降为45倍，去除率为88.6%。
3.2颗粒粉煤灰吸附柱试验结果
颗粒粉煤灰吸附柱试验结果见表2。

由表2可以看出，废水COD和色度的去除率随颗粒粉煤灰在吸附柱中循环吸附时间的增长而增大，且色度去除效果很明显，试验时还可以观察到颗粒粉煤灰的颜色随着吸附时间的增大而加深。当吸附时间达到20h时，处理后的废水ρ(COD)从130mg/L降到78.7mg/L，色度从原来的350倍降到50倍，达GB4287-92一级标准，但未达到DB21/1627-2008标准。
3.3颗粒活性炭对比试验结果
在颗粒活性炭搅拌吸附试验中，分别对活性炭的用量、pH值和搅拌吸附的时间这3个因素进行了考察，当每100mL水样中投加活性炭的用量为4g，pH=4，搅拌吸附时间为140min时处理的效果最好，处理印染废水的ρ(COD)从130mg/L降到47.2mg/L，去除率为63.7%，色度从原来的350倍降到50倍，去除率为85.7%。
在颗粒活性炭吸附柱试验中，在投加量相近，其他条件与颗粒化粉煤灰相同的条件下，试验结果见表3。

在吸附时间达20h时，处理后出水的色度从350倍降到80倍，色度去除率为77.1%，ρ(COD)从130mg/L降到90.2mg/L，去除率为30.6%。20h后废水的COD和色度没有变化，活性炭吸附已达到饱和。
4.结论
1)通过粉状粉煤灰直接吸附试验和颗粒活性炭搅拌吸附试验的对比可以得出：粉煤灰与PAC和PAM联合处理试验水样后，废水ρ(COD)从原来的130mg/L降至23.6mg/L，COD的去除率为81.8%，色度从原来的350倍降到45倍，色度的去除率为88.6%；而颗粒活性炭搅拌吸附试验中试验水样的ρ(COD)从130mg/L降至47.2mg/L，COD的去除率为63.7%，色度从原来的350倍降到50倍，色度去除率为85.7%。粉煤灰与PAC和PAM联合处理的效果优于颗粒活性炭搅拌吸附试验，处理后试验水样的COD和色度都达到了GB4287-92的一级排放标准，但对于DB21/1627-2008标准COD达标，而色度未达标。
2)对比颗粒粉煤灰的吸附柱试验与颗粒活性炭吸附柱吸附试验可以得出：颗粒粉煤灰在循环吸附时间为20h时，处理后的试验水样ρ(COD)从130mg/L降至78.7mg/L，去除率为39.5%，废水色度从原来的350倍降到50倍，去除率为85.7%。颗粒活性炭的吸附柱吸附试验中ρ(COD)从130mg/L降到90.2mg/L，去除率为30.6%，色度从350倍降到80倍，去除率为77.1%。颗粒粉煤灰的吸附柱试验处理印染废水效果好于颗粒活性炭，达GB4287-92的一级排放标准。虽然COD、色度指标都未达到DB21/1627-2008标准，但是颗粒粉煤灰有利于进行灰水分离和后续粉煤灰的处理、运输等，具有一定的实际意义，并且还存在着一定的改进空间。颗粒粉煤灰为粉煤灰的广泛利用提供了一种可行之路。
5.粉煤灰处理印染废水的应用展望
目前，粉煤灰深度处理印染废水的方法有：1)作为吸附剂直接处理印染废水；2)粉煤灰作为助凝剂使用；3)制作粉煤灰基混凝剂粉煤灰在印染废水处理中应用。
国内外应用粉状粉煤灰处理印染废水处于研究和应用阶段，有些技术已应用到工业实践中，但是在技术推广过程中还是面临很多问题，例如灰水分离问题，吸附饱和灰的最终处置问题及如何提高粉煤灰吸附容量的问题等。本试验采用自制颗粒粉煤灰处理印染废水取得了很好的处理效果，使处理后的废水指标完全符合GB4287-92一级标准，而且能够解决粉状粉煤灰处理时出现的灰水分离问题，工艺流程简单且适合工业化应用。
颗粒粉煤灰作为一种新型的废水处理剂，原料来源广泛，价格低廉，操作简单，并以废治废、节约资源，因此，有一定的应用潜力和前景。利用粉煤灰研究开发新型工业废水净水剂，将其应用到环境污染治理中，如能够解决吸附饱和颗粒的最终处置问题，其利用领域必将得到进一步拓展。