臭氧预氧化混凝处理活性藏青废水的试验研究沈拥军

广东化工2011年第10期·254·期臭氧预氧化/混凝处理活性藏青废水的试验研究沈拥军1*，王志鑫2，何芳1(1．南通大学化学化工学院，江苏南通226019；2．南通市产品质量监督检验所，江苏南通226005)[摘要]文章采用臭氧预氧化与三氯化铁混凝联用工艺处理活性藏青印染废水，考察了臭氧流量、三氯化铁投加量、pH、废水温度等参数对活性藏青废水色度去除率和CODCr去除率的影响。结果表明在臭氧流量为40L/h，通气时间为3min，三氯化铁投加量为200mg/L，pH为7，混凝温度为30℃的条件下，臭氧预氧化与三氯化铁混凝联用工艺对活性藏青废水有比较理想的降解效果，印染废水的色度去除率达到95.3%，CODCr去除率达到71.5%。[关键词]臭氧预氧化；混凝；印染废水；脱色；CODCr去除率[中图分类号]X5[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2011)10-0254-03ExperimentalStudyonTreatmentofDyeingWastewaterwithOzonePre-oxidationandCoagulationShenYongjun1*,WangZhixin2,HeFang1(1.SchoolofChemistryandChemicalEngineering,NantongUniversity,Nantong226019；2.NantongProductsQualityandInspectionInstitute,Nantong226005,China)Abstract:Thedegradationofactivateddarkbluedyeingwastewaterbyozonepre-oxidationcombinedwithferricchloridecoagulationwasinvestigatedinthepaper.Thedegradationfactorssuchastheflowrateofozone,thedosageofferricchloride,pHandtemperaturewereoptimizedaccordingtotheratesofcolorremovalandtheCODCrremoval.Theresultsindicatedthatundertheconditionsoftheozoneflowrateof40L/h,thedosageofferricchlorideof200mg/L,pHof7andthecoagulationtemperatureof30℃,thecolorremovalratereached95.3%,theCODCrremovalratereached71.5%.ThecombinationprocesscouldremoveeffectivelycolorandCODCrandmakethetreatedwaterqualityreachstandard.Keywords:ozonepre-oxidation；coagulation；dyeingwastewater；decolorization；CODCrremoval纺织印染工业是我国传统的支柱产业，印染行业生产过程中排放的“三废”，尤其是废水治理不当将会对环境造成严重污染。印染废水具有水量大、有机污染物浓度高、色度深、碱性大、水质变化大、成分复杂等特点，属于较难处理的工业废水之一。目前印染废水的处理方法有吸附法、生物处理法、电化学法和氧化法等。有研究者利用一些集吸附与絮凝功能为一体的吸附剂，如硅藻土经酸化、热活化后即可制备兼有吸附絮凝两种功能的硅藻土复合净水剂，其对印染废水处理脱色效果很好[1]。目前人们对厌氧-好氧、深层曝气、纯氧曝气、生物氧化沟、升流式厌氧污泥床UASB(UpflowAnaerobicSludgeBed)等生化处理方式进行了广泛的研究，并将技术应用于工程中[2]。管玉江、杨卫身用复极性固定床电解槽对水溶性染料进行电解脱色，结果表明，通过氧化还原作用，可以破坏偶氮、蒽醌、杂蒽类、酞菁等各类染料的发色共轭体，使染料降解脱色[3]。不同的印染废水处理技术对不同类型的污染物有着不同的处理效果，即使对于相同的污染物类型的废水，其污染物含量不同也要求使用不同的水处理技术，因此单一的水处理技术难以将印染废水处理彻底，往往需要采用不同的水处理技术进行联合处理才能达到经济、高效、达标的目的。例如生物法存在着剩余污泥的处理费用较高的问题；吸附法不能去除废水中的胶体及疏水性染料等[4]。文章采用臭氧预氧化与三氯化铁混凝联合工艺处理活性藏青废水，考察了臭氧流量、三氯化铁投加量、pH、废水温度等对活性藏青废水色度去除率和CODCr去除率的影响，为该工艺处理实际废水提供了科学依据。1实验材料与方法图1为臭氧预氧化/混凝处理活性藏青废水的反应装置。用电子天平(日本岛津，AY220)称取一定量的活性藏青(汕头市西陇化工厂有限公司)配置所需浓度的活性藏青废水于烧杯中，用酸度计(上海雷磁仪器厂，pHS-3C)测定pH，用硫酸(成都市科龙化工试剂厂)或氢氧化钠(成都市科龙化工试剂厂)调节废水pH后，调节恒温水浴锅(浙江省余姚市检测仪表厂，HH-S)至所需温度，将盛有活性藏青废水的反应器置于恒温水浴锅中，打开臭氧发生器(南京沃环科技实业有限公司，WH-K-3.5)的开关，调节转子流量计(浙江省余姚市仪表厂，LZB-4)至所需流量进行反应。用分光光度计(上海光谱仪器有限公司)在活性藏青染料最大吸收波长349nm处测定水样吸光度。用重铬酸钾法测定废水的CODCr[5]。1-臭氧发生器；2-转子流量计；3-铁架台；4-微孔曝气头；5-恒温水浴锅；6-反应器；7-搅拌器图1臭氧预氧化/混凝工艺降解活性藏青印染废水的反应装置Fig.1Experimentalset-upofdegradationofactivateddarkbluewastewaterbyozonepre-oxidationandcoagulation2实验结果和讨论2.1臭氧通气时间影响在臭氧流量为40L/h，pH为5，反应温度为20℃，活性藏青初始废水浓度为10mg/L的条件下进行实验，确定臭氧的最佳通气时间，结果如图2所示。由图2可见臭氧的通气时间对水样的处理效果影响很大。随着时间的增加，水样的吸光度越来越小，脱色率越来越大。当臭氧通气时间达3min时，水样的去除率达最大值85.2%，之后趋于稳定，不随时间的变化而变化。可能是因为水样中剩下的杂质是臭氧所不能去除的，所以通入的臭氧都不再起作用。由此确定本试验中臭氧的最佳通气时间为3min。2.2臭氧流量和pH对处理过程的影响在臭氧通气时间为3min，反应温度为20℃，活性藏青废水初始浓度为10mg/L的条件下，确定臭氧的最佳流量和最佳pH，结果如图3所示。由图3可见pH对处理效果有重要影响，最佳pH为5左右，臭氧流量为70L/h时，色度去除率达到86.7%。臭氧流量对处理效果也有影响，当流量增大时，出水的吸光度不断变小，印染废水的色度去除率不断增大。当流量大于40L/h，色度去除率的增加不是那么明显，考虑到实际处理印染废水的情况，[收稿日期]2011-07-20[基金项目]南通大学引进人才科研启动基金03080226[作者简介]沈拥军(1978-)，男，江苏南通人，博士，讲师，主要研究方向为高级氧化水处理技术。*为通讯作者。2011年第10期广东化工第38卷总第222期·255·不但要有效果，还有经济实用，综合考虑选择臭氧流量为40L/h。03060901201501802102402703000102030405060708090100脱色率/%时间/s图2最佳通气时间的确定Fig.2Determinationofthebesttimeofventilation2468105060708090100脱色率/%pH70L/h40L/h16L/h图3最适臭氧流量和pH的确定Fig.3DeterminationofthebestvalueofpHandtheflowrateofozoneofventilation2.3混凝搅拌时间和pH对处理过程的影响在三氯化铁投加量为200mg/L，皂土投加量为1g/L，反应温度为20℃，活性藏青废水初始浓度为10mg/L的条件下进行实验，考察混凝搅拌时间和pH对混凝处理过程的影响，结果如图4所示。从图4可以看出，不同的pH对混凝法去除水样的色度很有效果。随着搅拌时间和pH的增加，出水的吸光度逐渐减小，色度去除率逐渐增大。当搅拌时间为30min，pH为7时，出水吸光度显示最小值0.026，色度去除率为64.8%。继续增加搅拌时间和增大pH，出水的处理效果并没有随之提高，而色度去除率也没有不断提高。这可能是因为当搅拌时间适宜、有机物浓度较高的时候，搅拌时间的增加有利于分子间的碰撞，它们反应剧烈，所以废水的处理效果明显提高[6]。当搅拌时间过长时，反应已达饱和，色度去除率无太大变化。本实验表明，混凝的最适pH为7，搅拌时间适宜用30min左右。0102030405001020304050607080脱色率/%时间/minpH=7pH=6pH=8pH=5pH=9图4最适搅拌时间和pH的确定Fig.4DeterminationofthebestmixingtimeandpHofventilation05010015020025030035001020304050607080FeCl3投加量/(mg·L-1)脱色率/%图5最佳投加量的确定Fig.5Determinationofthebestdosageofferricchloride2.4三氯化铁投加量对处理过程的影响在皂土投加量为1g/L，pH为7，反应温度为20℃，活性藏青废水初始浓度为10mg/L，体积为100mL的条件下，考察三氯化铁投加量对印染废水处理过程的影响，结果如图5所示。从图5中可以看出，混凝对水样色度的去除效果非常明显。随着三氯化铁投加量的增加，出水的吸光度不断变小，印染废水的色度去除率不断增大。当三氯化铁投加量为200mg/L时，CODCr去除率达到最大值75.0%；此后随着三氯化铁投加量的继续增加，色度去除率呈现缓慢下降的趋势。这是因为三氯化铁投加量的相对增加使得水样中的Fe3+增多，Fe3+的颜色会影响水样的吸光度和去除率。本实验表明，三氯化铁的适宜用量为200mg/L左右。2.5混凝温度对处理过程的影响在三氯化铁投加量为200mg/L，皂土投加量为1g/L，pH为7，活性藏青废水初始浓度为10mg/L的条件下，考察混凝温度对处理废水过程的影响，结果如图6所示。由图6可见反应温度由10℃增高至50℃，色度的去除率逐渐增加，但增幅不大；温度高于30℃后去除率反而下降。这可能是因为适当的温度可以加速反应。温度升高，反应速度加快，使得去除率提高，但也会抑制三氯化铁的作用，温度越高三氯化铁越难发挥作用，导致脱色率下降[7]。本试验表明在10~50℃的较宽温度范围内脱色率能够达到满意的降解效果，故本试验中温度控制在30℃左右，色度去除率可达到86.3%。01020304050600102030405060708090100脱色率/%t/℃图6最佳温度的确定Fig.6Determinationofthebesttemperature2.6臭氧混凝联用工艺对处理过程的影响在pH为5，臭氧流量为40L/h，臭氧通气时间3min的条件下先进行臭氧氧化处理；然后在pH为7，废水温度为30℃时投加氯化铁量为200mg/L进行搅拌混凝处理。初始浓度为10mg/L和20mg/L的活性藏青废水的处理结果如表1所示。由表1可知，活性藏青染料的脱色率和CODCr去除率随其浓度的变化而变化。可以看出，染料的初始浓度越低，染料的脱色速率和CODCr去除率越快。染料的浓度初始高，染料的脱色速率CODCr去除率越慢。3结论(1