双氰胺脱色剂强化混凝处理印染废水

Posted 2023-01-14 印染

篇首语：事常与人违，事总在人为。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了双氰胺脱色剂强化混凝处理印染废水相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

　　印染行业用水量大、回用率低、水资源浪费严重，深度处理印染废水并进行回用，不仅可节约大量新鲜水，还能直接减少废水排放量，对促进印染行业可持续发展有重要意义〔1〕。近年来混凝剂被广泛用于印染废水处理中〔2〕。双氰胺脱色剂是一种阳离子甲醛双氰胺树脂缩聚物，集脱色、去除 CODCr 等功能于一体。其脱色机理是高密度阳离子基团与废水中染料分子的磺酸基、羧酸基等阴离子基团相结合形成疏水性难溶盐并从水中分离出来，从而达到脱色目的。双氰胺脱色剂与 PAC 复配使用可以提高絮体沉降性能，弥补有机高分子混凝剂单独使用时絮体沉降性能欠佳的不足，强化混凝效果。笔者以山东某家纺企业的印染废水二级处理出水为研究对象，以色度、CODCr、UV254 去除率作为主要考察指标，将双氰胺脱色剂与聚合氯化铝(PAC)复配使用进行强化混凝试验。

　　1 试验部分

　　1.1 试验水质

　　试验所用污水系某印染厂生化处理尾水，其 CODCr 为 200～300 mg/L，pH 为 8.0～8.5，色度为 1 800～ 2 000 度，UV254 为 4.2～4.3 cm-1。

　　1.2 材料及仪器

　　材料： PAC，Al2O3 质量分数为 8%～10%，武汉银河化工精细有限公司 ; 双氰胺脱色剂，无色或淡黄色透明黏稠液体，固含量 ≥ 50%，巩义市潍澜水电设备材料厂。

　　仪器： UV1201 型紫外分光光度计，北京瑞利分析仪器公司 ; Sarter 3C pH 计，奥豪斯仪器有限公司 ; MY3000-6A 型混凝试验搅拌仪，武汉市梅宇仪器有限公司。

　　1.3 混凝实验

　　混凝实验烧杯中加入 1 L 水样 ( 水温为 25 ℃ )，置于混凝试验搅拌仪中，投加不同剂量的 PAC 和双氰胺脱色剂，在 200 r/min 转速下快速搅拌 30 s，再以 45 r/min 慢速搅拌 10 min，静置沉降 15 min，从取样口小心取样，测定上清液的 CODCr、色度及 UV254。

　　1.4 分析方法

　　CODCr 采用重铬酸钾法测定，UV254 采用紫外分光光度法测定，色度用铂钴标准比色法测定。

　　2 结果及分析

　　2.1 复配混凝剂投加量的确定

　　首先确定 PAC 的最佳投加量，结果见图 1 。

图 1 PAC 最佳投加量的确定

　　由图 1 可见： CODCr 去除率随 PAC 投加量的增加而提高，当 PAC 投加量 >87.5 mg/L 后，CODCr 去除率下降。原因是铝盐投加量超过一定限度时产生了 “ 胶体保护 ” 作用，使脱稳胶粒被包卷而重新稳定( 也称“再稳”现象 ) 〔3〕，导致 CODCr 去除率下降。而脱色率和 UV254 去除率则随 PAC 投加量的增加持续升高，这可能与废水中复杂的染料性质有关。当PAC 投加量为 87.5 mg/L 时，CODCr 去除率出现峰值(33.51% )，脱色率、UV254 去除率也较高 ( 分别为 31.95%、26.92%)，所以 PAC 最佳投加量为 87.5 mg/L。

　　在快速搅拌速度为 200 r/min，搅拌 30 s，慢速搅拌速度为 45 r/min，搅拌 10 min，同时投加 PAC 和双氰胺脱色剂 (PAC 投加量 87.5 mg/L) 的条件下，考察双氰胺脱色剂的最佳投加量，结果见图 2。

图 2 PAC 双氰胺脱色剂最佳投加量的确定

　　图 2 表明：脱色率、CODCr 去除率和 UV254 去除率随双氰胺脱色剂投加量的增加而提高，当其投加量为 0.12 mL/L 时，混凝效果明显改善，其 CODCr 去除率、脱色率和 UV254 去除率相对于未添加双氰胺脱色剂时分别提高了 20%、40%、10%; 当双氰胺脱色剂投加量超过 0.12 mL/L 后，CODCr 去除率和 UV254 去除率下降，脱色率继续升高并趋于平缓。双氰胺脱色剂用量越大，对印染废水的脱色率越高，这是由于双氰胺脱色剂作为有机聚合电解质在水中具有电中和、吸附、卷扫作用〔4, 5〕。另外，活性染料分子含有的 —SO3-、—COO-也能与阳离子型的双氰胺脱色剂发生化学反应，形成大分子物质从而脱稳混凝分离出来〔6〕。综合考虑 CODCr 和 UV254 的去除效果，确定双氰胺脱色剂的最佳投加量为 0.12 mL/L。

　　综上，PAC 与双氰胺脱色剂复配使用时的去除效果较单独投加 PAC 的效果好，最佳复合配比为 0.12 mL/L 双氰胺脱色剂+87.5 mg/L PAC。

　　2.2 投加方式对混凝效果的影响

　　在最佳复合配比 (0.12 mL/L 双氰胺脱色剂 + 87.5 mg/L PAC)、慢速搅拌 (45 r/min，搅拌 10 min)下，研究了投加方式对污染物去除效果的影响。试验采用 3 种投加方式：(1 ) 先投加 PAC，以 200 r/min 搅拌 30 s，再加双氰胺脱色剂搅拌 30 s;(2) 先投加双氰胺脱色剂，以 200 r/min 搅拌 30 s，再加入 PAC 搅拌 30 s;(3) 同时投加 PAC 与双氰胺脱色剂，于200 r/min 快速搅拌 30 s。由试验结果可知，方式 1 、方式3 对 CODCr 的去除效果最好 ( 去除率分别为 54.64% 、 59.99%)，方式 2 最差( 去除率为 46.72%)，据此后续试验采用 PAC 与双氰胺脱色剂同步投加方式。

　　2.3 pH 对混凝效果的影响

　　用质量分数均为 10% 的稀盐酸和氢氧化钠溶液调节水样 pH，按最佳复合配比和最佳投加方式进行混凝试验，结果见图 3。由图 3可见，该复合混凝剂对 pH 的适应性较强。 pH=3 ～9 时去除污染物效果比较明显，CODCr 去除率为 42%～53% ，脱色率为 68%～78%，UV254 去除率为 41%～47%(pH 在 3～7 时基本维持稳定且略有上升趋势，pH 在 7～9 时处理效果略有下降)，pH >9 后明显下降。原因在于碱度太高使得铝盐更多转化为 Al(OH)3 胶体、〔Al(OH)4〕-、〔Al(OH)5〕2-等，这些水解产物带负电或不带电荷，不能与负电性的染料胶粒表面发生电中和作用，且吸附架桥作用减弱，混凝效果不好〔7〕; 此外 pH 增大，复合混凝剂的荷正电率会降低〔8〕，不利于与染料形成缔合物〔9〕。综上所述，pH 为 7 时混凝效果最佳，弱酸性效果好于弱碱性。

图 3 pH 对混凝效果的影响

　　2.4 搅拌方式对混凝效果的影响

　　以 CODCr 去除率为考察指标，选取快速搅拌速度 (A )、快速搅拌时间 (B)、慢速搅拌速度 (C)、慢速搅拌时间 (D) 为影响因素，进行四因素三水平的 L9(34)正交试验。因素水平的选取参考了前期单因素试验的结果，各因素水平见表 1 ，试验结果见表 2。

　　根据表 2 可知：各因素对混凝效果的影响顺序为 A >C>B>D。水平优选组合为 A1B1C2D2，相应的 G 值为 27.05 s-1，GT 值为 1.62×104。

　　整体来看，在当前试验条件下搅拌方式对CODCr 的去除效果影响不大。为节省动力费用，最佳搅拌方式选择快速搅拌速度 200 r/min，搅拌 30 s，慢速搅拌速度 45 r/min，搅拌 10 min。。

　　3 结论

　　(1 ) 复合混凝剂的最佳复合配比为 0.12 mL/L 双氰胺脱色剂+87.5 mg/L PAC，在 pH=7 下同时投加 PAC 和双氰胺脱色剂,以 200 r/min 快速搅拌 30 s，再以 45 r/min 慢速搅拌 10 min，沉淀 45 min，混凝处理后 CODCr 去除率、脱色率、UV254 去除率分别达到 57.70%、74.73%、36.50%。

　　(2) 搅拌时各因素对混凝效果的影响依次为：快速搅拌速度>慢速搅拌速度>快速搅拌时间>慢速搅拌时间 ; 最佳搅拌方式为：快速搅拌速度 200 r/min，慢速搅拌速度 45 r/min，快速搅拌时间 30 s，慢速搅拌时间 10 min。

　　(3) 复合混凝剂处理可作为印染废水深度处理的预处理工艺，降低难生物降解的大分子有机化合物浓度，有效减少后续处理工艺的污染物负荷。