絮凝沉降/粉煤灰吸附法处理印染废水

Posted 2023-01-12 印染

篇首语：才华是刀刃，辛苦是磨刀石。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了絮凝沉降/粉煤灰吸附法处理印染废水相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

聚合氯化铝(PAC)是一种低廉的絮凝剂，对胶体或以悬浮状态存在于废水中的染料具有良好的脱色效果.粉煤灰是火力发电厂排放的固体废弃物，具有较小的颗粒、较多的微孔及较大的比表面积，对水中杂质有较好的吸附性能.研究了聚合氯化铝絮凝沉降和粉煤灰吸附对100mL印染废水(COD708mg/L，色度120倍)处理的最佳工艺条件.结果表明：在碱性条件下，聚合氯化铝(质量浓度为20g/L)用量为2.0mL、pH值为8.0、搅拌时间为14min时，COD值去除率为42.23%，色度去除率为82.5%.用聚合氯化铝处理后的废水，再用粉煤灰吸附时，粉煤灰用量为5g、pH值为7.5、搅拌时间为20min，COD去除率为73.51%，色度去除率为89.17%.
联合国在1992年召开的“环境与发展大会"上呼吁世界各国要保护环境，但我国每年还约有6～7亿t印染废水[2-4]排入环境中.印染废水中的硫酸或硫酸盐在土壤还原状态下可转化为硫化物，产生大量硫化氢，引起植物根部腐烂，还会对土壤微生物生长造成不良影响，引起农作物产量减少.从源头上减少印染废水排放是降低其对人类生活造成危害的最好方法，但目前生产工艺很难实施.因此，研究印染废水的处理很有必要.
目前废水的处理有生化法、离子交换法、吸附法、化学氧化法、电渗析法和混凝沉降法等多种方法.而其中应用最普遍、最广泛、成本较低的处理方法仍然是絮凝沉降法和吸附法.絮凝机理包括：压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥.絮凝法是处理印染废水色度的一种主要治理途径.粉煤灰对杂质的吸附是在两相界面上，一相中的物质或溶解在其中的溶质向另一相转移和积聚，使两相中物质浓度发生变化的过程.吸附剂为活性炭吸附剂、煤炉渣吸附剂、合成无机吸附剂、离子交换吸附剂等.粉煤灰结构是在粉煤燃烧和排出的过程中形成的，比较复杂，多孔性结构使其具有一定的吸附能力，运用粉煤灰作吸附剂可达到降低成本、以废治废的目的.目前粉煤灰在印染废水处理中的应用有：作为吸附剂直接处理印染废水或与其他助剂联合处理印染废水；改性后作为吸附剂处理印染废水.
针对美仓纺织厂所排放的印染废水特点，以聚合氯化铝和粉煤灰为研究对象，探讨聚合氯化铝和粉煤灰处理印染废水的最佳工艺条件：
(1)研究了在静态条件下聚合氯化铝处理印染废水的最佳搅拌时间、聚合氯化铝用量、pH值；
(2)絮凝沉降后再利用粉煤灰直接吸附，探讨了在静态条件下粉煤灰吸附处理印染废水的最佳搅拌时间、粉煤灰用量、pH值.
1.试验
1.1药品及仪器
药品：重铬酸钾，絮凝剂聚合氯化铝，吸附剂粉煤灰(湖北华电集团黄石发电股份公司的干排粉煤灰)等.仪器：AB204-N电子天平，SKFG-01电热干燥箱，SHZ-D循环水式真空泵，JJ-4六联电动搅拌器，JH-12COD恒温加热器.
1.2絮凝沉降/粉煤灰吸附法处理印染废水取100mL水样(其COD值为708mg/L，色度为120倍，pH值为7.5左右)于250mL烧杯中，再加入一定量20g/L的聚合氯化铝，在一定pH值条件下搅拌一段时间(絮凝沉降处理)，然后加入一定量粉煤灰，在一定pH值条件下搅拌一定时间(吸附处理).
1.3测试
取上清液，用重铬酸钾法测定水样COD值，用稀释倍数法测定水样色度.
2.结果与分析
2.1絮凝沉降处理工艺
2.1.1搅拌时间
图1表明，搅拌7～14min时，COD值和色度去除率随搅拌时间的延长而增大，搅拌可加速铝离子水解，使絮凝剂与水均匀混合，去除效果好.14～35min时，COD值去除率随搅拌时间的延长而减小.随着搅拌时间的延长，生成的大絮凝体被打碎，絮凝效果变差.色度去除率随搅拌时间的延长而减小(28min时色度去除率产生偏差是因为用稀释倍数法测色度会产生随机误差).综合考虑，14min时COD值和色度去除效果最好.

2.1.2絮凝剂用量
图2表明，聚合氯化铝用量为1.0～2.0mL时，COD值和色度去除率随用量的增大而增大.原因是随着絮凝剂用量的增大，铝离子水解生成的单核和多核聚合物通过吸附架桥作用生成大的絮凝体，去除效果好；2.0～3.5mL时，COD值和色度去除率随用量的增大而减小.原因是絮凝剂用量继续增大，絮凝剂将包在絮凝体外面，去除效果差.综合考虑，絮凝剂用量为2.0mL时COD值和色度去除效果最好.

2.1.3pH值
原水pH值不同，絮凝反应时的pH值也不同，絮凝脱色率和COD值去除率也相异.图3表明，pH值为8.0时，COD值和色度去除率最大；在酸性条件下，铝离子不易水解，絮凝沉降效果差；在弱碱性(7.5～8.0)条件下，由于铝离子水解生成单核和多核聚合物，通过吸附架桥作用，COD值和色度去除效果都很明显；在强碱性(8.5～9.0)条件下，铝离子水解生成氢氧化铝，网捕起主要作用，去除效果相对较差.

本文在选取最佳工艺条件时未考虑温度的影响，原因是水温低时絮凝剂水解困难，而印染废水属中温水，所以选择絮凝剂时无需考虑水温的影响.
2.2粉煤灰吸附处理
在最佳处理条件下对印染废水进行絮凝沉降处理，处理后废水的COD值为409mg/L(去除率42.23%)，色度为21倍(去除率82.5%)，取上清液，加入一定量粉煤灰进行吸附处理.
2.2.1搅拌时间
图4表明，搅拌10～20min时，COD值去除率随搅拌时间的增长而增大；20～40min时，COD值和色度去除率变化不大；40～50min时，COD值和色度去除率随搅拌时间的增长而减小(吸附时间太长以致解吸速度大于吸附速度时去除效果会变差).说明搅拌20min吸附基本达到平衡，因此选用20min为最佳搅拌时间.

2.2.2pH值
图5表明，在pH值为7.5时，COD值和色度去除率最大.综合考虑，pH值7.5为最佳.

2.2.3吸附剂用量
吸附剂用量对处理效果的影响见图6.

图6表明，粉煤灰用量为1～5g时，COD值和色度去除率随粉煤灰用量的增加而增大，当用量大于5g后，COD值和色度去除率无明显变化(色度去除率在6g后略微下降)，说明已趋于吸附平衡.从成本角度考虑，选取粉煤灰用量5g为静态吸附处理的最佳用量.
3.结论
(1)絮凝沉降法处理印染废水的最佳工艺条件为：处理100mL废水时，搅拌时间为14min，需加入质量浓度为20g/L的聚合氯化铝2.0mL，pH值为8.0.在此条件下，处理后印染废水的COD值为409mg/L，去除率为42.23%；色度为21倍，去除率为82.5%.
(2)用聚合氯化铝处理后的100mL废水，然后再用粉煤灰吸附，粉煤灰用量为5g，pH值7.5，搅拌时间为20min时，COD值去除率为73.51%，色度去除率为89.17%.