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納米零價鐵處理含銻印染廢水成套工藝

作者:admin    來源:本站    點擊:222    時間:2020-01-03 14:24:08

摘要

  本文講述了一種新型納米鐵作為預處理藥劑,采用“納米鐵預處理+生化處理”組合工藝、小試加中試的試驗方法,處理江蘇吳江某印染廠廢水,研究納米鐵對廢水中銻(Sb)、COD、色度等的去除效果及相關機理。試驗結果表明:納米鐵對銻的去除效果遠遠超出目前普遍采用的處理工藝,在進水水質銻(Sb)含量300~500 μg/L、COD 700~1200 mg/L情況下,投加250~300 ppm的納米鐵預處理后生化處理,出水銻(Sb)含量穩定在30 μg/L以下、COD穩定在150 mg/L以下,出水色度穩定在30倍以下,完全達到該地區納入管網排放要求。

關鍵詞:納米鐵;預處理;生化處理;印染廢水;銻(Sb)、COD、色度


1、背景

  金屬銻(Sb)污染是近年來印染工業污染防治中面臨的嚴峻挑戰。銻主要來源于兩個方面:一是紡織原料聚酯纖維生產的主要催化劑是醋酸銻;二是織造印染過程中添加劑的使用。印染廢水中的銻主要以Sb(OH)6- (SbV)的形式存在,需將其還原為單質銻或Sb(OH)3(SbⅢ)才可以有效去除,但是目前沒有一種藥劑或污水處理工藝印染廢水中的銻完全達到排放的要求。同時,由于金屬銻(Sb)具有高毒性、高致癌性等危害,國家與各地政府相繼出臺了新的控制金屬銻(Sb)排放的標準,對銻的排放提出了更高的要求。以江蘇為例,新標準要求金屬銻(Sb)排放在80μg/L以下,太湖流域要求50μg/L以下,吳江地區要求20μg/L以下這對絕大多數印染廠來說是無法完成的。因此,加強印染工業廢水的金屬銻(Sb)污染治理迫在眉睫。

  目前針對含銻(Sb)印染廢水的處理工藝主要以聚合硫酸鐵預處理,采用“混凝—氣浮—生化—混凝”的工藝,但是此種工藝存在較大弊端,主要表現為聚合硫酸鐵投加量大,導致污泥產量增多;受pH影響大,需要加堿回調;出水色度高;銻的去除達不到排放標準;工藝復雜、運行費用高;聚鐵中的鐵離子容易污染MBR膜難以清洗。

  針對高價金屬銻難以有效去除的問題,我們利用我公司獨有的核心技術——納米零價鐵系列產品,針對性地設計出具有強還原性的零價鐵納米材料,并結合生化處理增強此類工業污水的處理效能。納米零價鐵在其中起到三個重要作用:一是還原銻元素使之轉化成易于降解的化學形態;二是能夠迅速轉化染料分子從而提高色度脫除效率;三是能夠提高染料在廢水中的可生化性。通過在試驗工廠的應用實踐證明,此成套工藝遠勝于目前的處理工藝,故撰寫此文。


2、成套工藝流程

2.1試驗工廠特點

  試驗工廠在江蘇吳江某印染廠,該廠印染廢水排放特點如下:

 ?。?)水溫高。廢水溫度保持在50℃左右。

 ?。?)水量波動大。廢水排量隨生產變化而變,日平均處理水量3000噸,有條件盡可能回用。

 ?。?)水質變化大。由于該廠沒有設置調節池,減量水和酸析水隨產隨排,廢水pH在6.5~13之間波動,COD在700~1200mg/L。

 ?。?)廢水色度較大,一般原水色度300~600倍。

 ?。?)含有大量油性物質。

2.2納米零價鐵處理含銻廢水作用機理

  印染廢水中銻的去除主要是將五價銻還原為三價銻,從而固定在污泥中去除,主要氧化還原反應如下:

Fe + H2O - 2e- = Fe2+ + H+ + OH-

Sb(OH)-6 + 3H+ + 2e- = Sb(OH)3↓ + 3H2O

納米零價鐵中的單質態的鐵元素具有極強的還原性,在水中發生強烈的氧化還原反應釋放電子、產生原子態的氫,將Sb(V)還原成Sb(Ⅲ) 以Sb(OH)3的形式沉淀,從而達到去除廢水中的金屬銻的目的。同時,產生的鐵離子的膠體具有良好的絮凝作用,可以將Sb(OH)3沉淀及懸浮物等絮凝沉淀;產生的原子態的氫還原染料中的顯色基團、廢水中的長鏈有機物等,提高染料在廢水中的可生化性。

2.3“納米零價鐵+生化處理”運行方案

圖片1.png

圖1運行方案流程圖

  我公司針對該廠印染廢水排放特點給出如圖1所示的運行方案,排放的廢水在不調節pH的情況下直接投加納米鐵,隨后加入陽離子PAM混凝沉淀,沉淀出水進入好氧生化池,經生化處理后二沉池出水可達到納管排放要求。根據廢水的水量水質情況,相應調節納米鐵的投加量。納米零價鐵對金屬銻(Sb)的還原作用受廢水pH、水溫等的影響極小,因此采用該工藝無需對廢水進行任何預先調整。另外,相關研究表明,鐵元素可促進好氧菌體內酶的合成,從而有助于好氧菌的生長和繁殖,提高了對COD的去除效果。

3、試驗運行結果與討論

  本試驗采取“小試+中試”的方式同步進行,具體試驗過程如下:

3.1小試試驗

3.1.1小試方案

  小試試驗采用“納米零價鐵預處理+SBR”工藝,采用某綜合污水廠MBR池混合液為接種污泥,原水來自試驗工廠印染生產排水,每次更換水量50 %,曝氣時間2.5 h,沉淀30 min,連續運行8次。

3.1.2小試結果

表一:SBR工藝運行記錄

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圖片2.png

圖2污水處理前后水質對比圖

  由表1和圖2可以看出,“納米零價鐵預處理+SBR”工藝在金屬銻(Sb)的去除、COD去除、色度脫除方面效果極佳。出水COD基本能穩定在100 mg/L左右,出水銻(Sb)30μg/L以下,色度30倍以下。

3.2中試試驗

3.2.1中試污水處理工藝流程

中試設備如下:

圖片3.png
圖3中試處理工藝流程

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圖4中試裝置實物圖片

中試裝置運行參數如下:

處理水量:150~160L/h;污泥濃度:3000~4000mg/L;SV:30%~50%;好氧段停留時間:8~9h;好氧池末端DO:2~4mg/L;二沉池停留時間:2.5~4h;回流比:80~150%。

3.2.2運行結果

表二:中試裝置運行結果記錄

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  由上表可知,根據不同的進水水質,納米零價鐵投加量250~300 ppm,經生化處理后COD穩定在150 mg/L以下,銻(Sb)穩定在30 μg/L以下,大部分在20μg/L以下,出水色度30倍以下,全部達到納管排放標準。

3.3原有處理工藝與納米鐵預處理工藝比較

表3原工藝和新工藝比較表

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4、結論

1、采取納米零價鐵促進生化處理成套工藝可以保證高含銻印染廢水處理后銻排放優于國家及地方最新標準。

2、該工藝流程簡單,現場的技術改造難度低,成本節約空間大。

3、該工藝化學品投加量大幅減少,污泥產量也大幅減少,對環境更友好。如果后續根據出水水質情況加大回用,將會產生更大的經濟和社會效益。


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