臭氧微曝气氧化处理印染废水的初步研究

2022-10-28

一、前言

在我国各工业行业中, 印染废水每年排放约11.3亿吨, 而每排放1吨印染废水, 就能污染20吨水体, 而且印染废水中含有大量染料, 重金属和有机污染物等, 对水体和生物造成严重危害, 影响到人类的健康。

印染废水一般具有污染物浓度高、种类多、含有有毒有害成分及色度高等特点, 对于此类废水, 传统的生化处理法难以适应, 另外, 混凝沉淀、吸附、萃取、化学氧化与离子交换等方法因消耗较多的化学药品和原材料, 费用较高, 操作复杂, 并存在二次污染等问题, 也未能受到普遍的应用。随着科学技术的发展, 研究开发高效处理工业废水的方法十分必要。到目前为止, 区别于生化处理方法的各种氧化法已越来越多地应用于废水处理中。

臭氧氧化法具有一般常规水处理方法所不具有的优点, 如处理效果好, 占地面积小, 自动化程度高, 无二次污染, 并且克服了传统处理方法操作复杂, 浮渣和污泥产生量较多等缺点, 同时还具有杀菌、脱色、防垢等作用。

臭氧在工业废水的处理中应用比较普遍, 常见的有对含酚、含氰及印染废水的处理等。臭氧对脱除染料废水、印染废水的色度有很好的效果, 能将大分子发色基团降解成小分子, 乃至最后完全去除[1], 所以本试验考虑采用臭氧微曝气氧化法来处理印染废水。

二、试验材料及设备

1. 主要试剂与仪器

高浓度有机废水氧化装置 (TG-147) , CONT臭氧发生器 (KT-0Z-5G) , 电子天平, 50m L具塞闭塞管, 回流装置, 水浴锅。

拉西环填料, 500色度标准溶液, 高锰酸钾, 硫酸, 草酸钠, 硫代硫酸钠, 邻苯二钾酸氢钾, 广泛p H试纸, PH计.

2. 水质监测方法及标准

铂钴比色法 (国标GB8538-2008之4.3) , 高锰酸钾法 (GB/T15456-2008)

3. 臭氧浓度监测方法

本文中的臭氧浓度检测采用CJ/T 3028.2-94行业标准中规定的方法进行检测, 其检测原理为:O3+2KI+H2O———O2+I2+2KOH I2+2Na2S2O3———2Na I+Na2S4O6[2]。

三、试验流程简图

具体试验流程如图1所示:

臭氧发生器产生的臭氧气体通过气体流量计后计量后经倒U型管从氧化柱下方进入, 经超细孔钛棒产生微小气泡, 废水则经水泵从氧化柱上方进入, 印染废水与臭氧微气泡在填料层中发生反应, 印染废水中的污染物被氧化分解。

四、试验过程

1. 臭氧浓度的检测

由于臭氧发生器产生的臭氧在产生和输送的过程中会有部分的泄漏或者消耗, 因此实际与废水作用的臭氧浓度必须采用现场实际测定方法, 才能保证最终试验数据准确性, 利用上述CJ/T 3028.2-94臭氧浓度监测方法, 测得结果如下表1所示:

2.臭氧投加浓度对色度去除率的影响试验

试验方法及步骤:查阅相关文献资料[3]~[4], 初步选择反应时间为20min, 原水色度为400, 当臭氧投加浓度为1.05mg/L、2.11mg/L、3.16 mg/L、4.21 mg/L、5.27 mg/L、6.32 mg/L时测得出水的色度, 臭氧投加浓度与出水色度的关系如下图2所示:

由上图可知, 选取反应时间为20min, 色度去除率达到80%, 考虑环境因素、经济效益等综合因素, 确定4.21mg/L为最佳臭氧投加浓度。

3. 反应时间对色度去除率的影响试验

试验方法及步骤:选取臭氧投加浓度为4.21mg/L, 原水色度400, 查阅相关文献资料[5]~[6], 选取反应时间依次为5min、10min、15min、20min、25min、30min, 测得出水色度, 反应时间与出水色度的关系如下图3所示。

选取臭氧最佳投加浓度为4.21mg/L, 当反应时间为20min时, 色度去除率达到80%以上, 考虑环境因素、经济效益等综合因素, 确定20min为最佳反应时间。

4. 臭氧投加浓度对化学需氧量的影响试验

试验方法及步骤:选取反应时间为20min, 进水色度为400, 选取臭氧投加浓度1.05mg/L, 2.11mg/L、3.16 mg/L、4.21mg/L、5.27 mg/L、6.32 mg/L, 测得出水的剩余COD, 臭氧投加浓度与剩余COD的关系如下图所示

试验结果如表4所示:

由图4可知, 当臭氧投加浓度为4.21 mg.L-1时, 剩余COD的浓度最低, 但是当臭氧投加量超过4.21mg.L-1后, 剩余COD的浓度再度上升, 这是因为印染废水中的难降解物质如苯环类物质, 在开始阶段不表现为COD, 而臭氧浓度超过一定值后, 苯环打开形成直链脂肪烃类物质, 从而使得COD变高, 但是当臭氧继续增加浓度后, 直链脂肪烃类物质被继续分解为无机物, COD则会继续呈现降低的趋势。综合考虑, 仍然可以选取4.21 mg.L-1的臭氧投加浓度作为最佳投加量。这一结果与4.2的结果得到了相互的验证。