染料废水处理剂研究

染料废水处理剂研究（精选9篇）

染料废水处理剂研究 篇1

粉煤灰是燃煤电厂排出的一种散粒状固体废弃物。据有关报道,我国每年产生约1亿吨粉煤灰,而粉煤灰的利用率只有20%~30%(也有报道30%~40%),其总堆存量已经超过10亿吨。粉煤灰的堆放不仅占用大量土地,而且带来严重环境污染。粉煤灰的有效综合利用成为近年来国内外研究者关注的焦点之一[1,2]。

粉煤灰的主要成分是SiO2和Al2O3,含有少量Fe2O3、FeO、CaO、MgO以及其它无机氧化物,目前主要应用于建材制品、建筑工程、道路工程等[3]。作为一种多孔性的松散固体,粉煤灰亦可以有效吸附废水中的污染物,达到以废治废的目的[4]。近年来利用粉煤灰进行废水处理引起了研究者的关注。

本文对粉煤灰脱除染料废水的色度和COD进行了研究,主要考察了粉煤灰添加量、吸附时间、溶液pH值等对废水的色度和COD脱除率的影响,获得了较佳处理废水的条件。

1 实验部分

1.1 主要实验原料和仪器

本试验所用粉煤灰取自绍兴某电厂,平均粒径为0.12mm,比表面积3.48m2/g,其化学组成如表1所示。

染料废水直接取自绍兴某染料厂,水质呈黄色,色度约200倍,CODCr值为600~800mg/L,pH值8.5~9.0。

所用仪器为751G型紫外可见分光江度计(上海分析仪器厂)。

1.2 吸附实验

取100mL废水于250mL锥形瓶中,调节pH值到实验所需值,然后加入一定量的粉煤灰,在一定温度和搅拌速率下进行粉煤灰脱除废水中色度和COD实验。吸附一定时间后,离心分离,取上层清液进行分析。典型的反应条件为:废水体积100mL,粉煤灰投加量20g,搅拌速度300r/min,吸附时间90min。

1.3 分析方法

废水色度采用分光光度法分析。所用仪器为751G型紫外可见分光光度计(上海分析仪器厂)。经测定废水在407nm处具有最大吸光度,根据处理前后废水在最大吸收波长处的吸光度值,计算染料废水脱色率,计算公式如下:

脱色率 = (1-A/A0 )×100%

式中A0 和A分别为废水处理前的吸光度和处理后的吸光度。

废水COD值分析采用重铬酸钾氧化法[5]。

2 结果与讨论

2.1 吸附时间对脱除效果的影响

图 1为废水脱色率和COD去除率随吸附时间的变化。由图1可知,废水脱色率和COD去除率随吸附时间的增加而增加,吸附90min后,废水脱色率和COD去除率不再随时间增加而变化,达到吸附平衡。因此在下面的实验中,平衡吸附时间选择为90min。

2.2 搅拌速度对脱除效果的影响

图2(a)和(b)分别为不同搅拌速率下随吸附时间的变化。脱色率和COD去除率随吸附时间增加呈现先增加而后逐渐达到稳定的变化趋势。到达平衡的时间随搅拌速率的增加而减少。平衡时静态吸附(搅拌速率为0时)下的脱色率和COD去除率比搅拌下低约15%,不同搅拌速率下平衡时的脱色率和COD去除率相差不大。这说明搅拌只是增加了吸附速率,但是对吸附能力影响不大。达到吸附平衡时废水脱色率和COD去除率在不同搅拌速率下的差异主要由于传质和吸附的不完全。为了证明上述解释,进一步进行了24h静态下和500r/min下的吸附实验,结果表明吸附24h后静态条件下的脱色率和COD去除率和500r/min条件下的基本一致,这一结果表明搅拌只能加快吸附速率,缩短吸附平衡时间,但是不会改善粉煤灰的吸附能力。

2.3 粉煤灰投加量对脱除效果的影响

表 2为废水脱色率和COD去除率随粉煤灰投加量的变化。粉煤灰投加量由5g增加到15g,废水脱色率由25%增加到60%,COD去除率由22%增加到56%,增加非常显著。随着粉煤灰投加量的进一步增加,废水脱色率和COD去除率增长速率趋缓,投加量由20g增加到30g时,废水脱色率和COD去除率仅仅分别增加约1~2%。粉煤灰投加量越多,后续的污泥量越多,对分离和排放都带来不良影响。综和考虑,粉煤灰投加量不是越多越好,在本研究条件下,最佳的粉煤灰投加量为每100mL废水投加粉煤灰20g。

2.4 溶液pH值对脱除效果的影响

图3为废水脱色率和COD去除率随溶液pH值的变化情况。随废水pH值的增加,废水脱色率和COD去除率逐渐降低,但是降低程度不太显著。废水pH值从3增加到6时,废水脱色率和COD去除率分别从83%和79%下降到77%和75%,仅降低了5%左右,考虑到废水排放以接近中性为益,所以较佳的废水pH值选择为6。

3 结论

1)总体上粉煤灰对染料废水有较高的脱色率和COD去除率,可以用于染料废水的初级处理。

2)适宜的粉煤灰投加量为每100mL废水投加20g,较佳的废水pH值为6。

摘要：以粉煤灰为吸附剂,对某厂染料废水进行了吸附研究。实验结果表明,当废水pH为6时,粉煤灰对染料废水有较高的脱色率和COD去除率,适宜的粉煤灰投加量为每100 mL废水投加20 g,搅拌只能加快吸附速率,缩短吸附平衡时间,但是不会改善粉煤灰的吸附能力。

关键词：粉煤灰,染料废水,吸附,COD

参考文献

[1]朱伟萍.利用粉煤灰处理废水[J].煤炭工程,2006,4:73-75.

[2]相会强.改性粉煤灰在抗生素废水脱色中的应用[J].工业用水与废水,2005,36(1):48-50.

[3]周丹,呼世斌,张涛,等.Fenton氧化-粉煤灰联合工艺处理造纸废水的研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2005,33(6):155-158.

[4]李磊,朱强,徐炎华,等.粉煤灰处理废水技术研究进展[J].粉煤灰综合利用,2006,4:54-56.

[5]国家环保局《水和废水监测分析方法》编委会编.水和废水监测分析方法,第三版[M].北京:中国环境科学出版社,1997,354.

染料废水处理剂研究 篇2

直接电解法处理染料废水的研究

实验以Ti为基体,分别采用热分解法和阳极电沉积法制备了SnO2和PbO2电极.用XRD、SEM、XPS和稳态极化、循环伏安法分别对上述电极进行结构特性表征和电化学特性检测.实验结果表明,在相同工作条件下,SnO2电极的析氧电势比PbO2电极高300～500mV,且其作为阳极降解的直接染料(直接橙S和直接耐晒黑G)模拟废水COD值下降速度快.在模拟染料废水处理体系中,提高反应温度有利于染料的.降解.SnO2电极阳极氧化染料溶液过程中,能定性检测到降解产物--CO2.

作 者：余琼卫 周元全 作者单位：武汉大学化学与分子科学学院,武汉,430072刊 名：环境污染治理技术与设备 ISTIC PKU英文刊名：TECHNIQUES AND EQUIPMENT FOR ENVIRONMENTAL POLLUTION CONTROL年，卷(期)：5(7)分类号：关键词：直接电解 直接染料 SnO2电极 PbO2 电极 染料废水 阳极

染料废水处理技术发展研究 篇3

一、我国化工厂染料废水处理方法

化工厂染料废水处理一直是工业废水处理的重点工作。20世纪80年代我国才开始着手污水处理技术的应用, 50年以来得到了迅速的发展。我国的但是目前污水处理技术水平不够高, 与西方发达国家相比还具有很大的差距。我国的化工染料废水的处理手段包括物理法、生物法和化学处理方法。但是这些方法与国外的先进技术相比还比较落后, 因此需要不断的引进国外的先进技术, 然后消化吸收为自己的技术。

1. 物理法

化工厂的染料污水处理技术主要包括超声波处理, 混凝沉淀、结晶、静电吸附等, 目前我国主要采用的是超声波法和活性炭吸附法。

(1) 超声波法是指在高速声波的震荡作用下, 诱使染料分子裂变成小分子或者自由基, 产生局部高温效应, 促进混凝作用, 从而将降低染料废水中有害有机物的浓度。超声波作为一种新能量形式, 在化工厂染料废水的处理得到了广泛的应用, 而且超声波对于染料废水的净化效果相当可观, 可以达到传统污水处理水平的3-4倍, 随着超声波技术的继续研究, 在实际应用中, 将会取得更加广泛的应用。

(2) 活性炭吸附法是指利用活性炭的优良的吸附作用, 对化工厂的染料废水处理上具有明显的效果。活性炭是一种优良的吸附剂, 对于染料具有很好的脱色作用。但是活性炭的成本比较高, 失效效果快且容易损失, 这种缺点限制了大规模的应用。大孔树脂是具有立体结构的高分子材料, 因为这种材料具有比面积比较大、性能易于控制的优点, 因此得到了广泛的应用。活性炭主要是由木炭等经过高温处理和活化而成, 内表面布满了细孔。近些年来, 国内外对于活性炭吸附处理的研究比较多, 美国的活性炭选取了阴离子染料, 对于吸附作用具有很好的效果。

2. 生物法

(1) 微生物处理法

近些年来, 随着我国化工企业随着技术上的革新, 在染料废水处理技术上取得了很大的进步。微生物处理技术是培育出优良脱色菌株并用于降解和吸附废水中的有害染料, 实现废水的净化。生物法处理染料废水具有经济性, 在众多的大型化工厂中, 常用的生物处理技术是厌氧生物降解和好氧生物降解。

(2) 厌氧法和好氧法

厌氧法是指一些对于利用不含氧气的环境培育出的厌氧微生物来处理污水。单纯的厌氧过程对染料废水脱色具有明显的效果。而厌氧培育过程后, 染料废水中的有害物质被还原无害的物质。好氧法是指利用好氧菌类处理污水。

3. 化学法

(1) 电化学法

在化工企业, 电化学法往往存在能耗大、成本高的特点。电化学法是指利用电离的方法还原染料污水中的污染物。电氧化过程中, 主要指水放电分解的析氧反应, 电还原过程指的是析氢反应。

二、化工厂染料废水处理新技术

当前, 随着高新技术的发展, 染料废水的处理技术得到了快速的发展。近些年来, 研究较为成熟的技术主要有:低温等离子化学技术、电解絮凝和气浮技术和萃取技术。

1. 低温等离子化学技术

低温等离子体技术是一个集物理学、化学、生物学等学科交叉的综合性污水净化技术, 它的特点能耗比较低、效率高、染料废水净化效果明显的特点。等离子体是指在特定条件下使气体发生电离而产生的凝聚沉淀现象, 由于这种措施要在低温的条件下才能进行, 因此也称这些等离子体为低温等离子体。

2. 电解絮凝和电气浮技术

电解絮凝和气浮技术是指在外界强电场的作用下, 使化工染料废水中点接触很多水溶性阳离子, 然后这些阳离子会不断的聚合, 生成一系列的絮状物并沉淀下来, 这种絮状物在沉淀的过程中可以吸附水中的悬浮物或者胶状物, 因而达到净化染料废水的作用。这种电解絮凝技术的净化作用很明显, 效果很好。

电气浮技术也是在外电场的作用下进行的, 但是与电解絮凝不同的是, 电解时产生很多的氢气和氧气, 然后浮到水面上来, 这些气泡具有很好的粘附性能, 在气泡上升的过程中, 吸附化工废水中的悬浮物, 达到净化的效果。

3. 萃取技术

萃取技术是指利用这种技术主要是通过萃取剂和污染物分子络合, 染料废水在不同介质中被吸附的能力差将其提纯, 水中的污染物在载体的作用下透过很薄的膜层进入萃取内达到净化废水的效果。

结束语

当今随着我国化工厂的染料废水处理技术的发展, 传统的采用物理法、生物法和化学法的染料废水处理已经渐渐的淡出化工界。但是化工厂的染料废水仍是比较难治理的工业废水, 要时刻考虑废水处理技术的安全性和技术性, 又要考虑投资费用等方面。我国在化工厂废水处理技术上的发展研究任重而道远。

摘要：化工染料废水处理直接影响了人们的生活环境, 如果化工厂不能将染料废水处理合格就排放到环境中, 将会对人们的身体健康产生很大的伤害。因此提高染料废水处理技术是消除化工行业印染、改善生态环境的关键。本文主要针对根据我国化工厂染料废水技术的进行分析, 从而提出改进染料废水处理技术及对的几点措施以及对我国化工厂印染废水处理的发展前景做了展望。

关键词：化工染料,废水处理,措施,研究进展

参考文献

[1]王秀华.染料染色工业废水处理技术浅析[M].天津:化学工业出版社, 2012, 5 (02) :35-36.

[4]王安, 陆其明.浅谈染料废水治理技术[J].环境与开发, 2013, 9 (3) :194-195.

染料废水处理剂研究 篇4

高级氧化技术处理染料废水的研究进展

摘要：由于染料废水中含有高浓度难降解有机污染物,对其有效处理一直是个难题.综述了近几年国内外采用湿式氧化法、Fenton法、光化学与光催化氧化法、电化学法、臭氧氧化法、微波辅助氧化法和超声氧化法等高级氧化技术处理染料废水的进展情况,并指出了高级氧化技术在染料废水处理中的发展趋势.作 者：刘琰    孙德智    Liu Yan    Sun Dezhi  作者单位：哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江,哈尔滨,150090 期 刊：工业水处理  ISTICPKU  Journal：INDUSTRIAL WATER TREATMENT 年，卷(期)：, 26(6) 分类号：X703.1 关键词：染料废水    废水处理    高级氧化   

粉煤灰处理染料废水的研究 篇5

染料废水具有有机物浓度高、色度高、无机盐含量高、成份复杂、可生化性差、脱色困难等特点,难以采用常规方法进行治理,一直是工业污水处理中的难点。随着新的人工合成染料不断出现,染料废水处理的问题变得更复杂和迫切。据统计,在染料生产过程中,每生产1t染料要随废水损失2%的产品。而在印染过程中损失量更大,为所用染料的10%左右[1]。

粉煤灰是灰呈白色的粉状物,含水量大的粉煤灰呈黑色。主要是由Si、Al、Ca、Fe、C等元素的氧化物和一些微量元素、稀有元素组成的海绵状和空心球状的细小颗粒,具有很大的比表面积,吸附性能较好,来源广泛,价格低廉。目前我国粉煤灰的利用广泛涉及建筑、道路、农业、水处理及化工等众多领域[2]。本研究采用粉煤灰处理染料废水,以期为染料废水处理提供一种新思路。

2 材料和方法

2.1 材料与仪器

材料:粉煤灰取自江苏省徐州市某电厂,其主要化学成分见表1。

仪器:721型分光光度计,THZ—95恒温振荡器(太仓市医疗器械厂生产),DK—S24电热恒温水浴锅(上海精宏实验设备有限公司生产),DHG—9140A电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司生产),SXL—1208程控箱式电炉(上海精宏实验设备有限公司生产),KDM控温电热套(鄄城华鲁电热仪器有限公司生产),S250—MKⅢ型扫描电子显微镜(英国剑桥公司生产)。

材料:试验用水取自徐州某化工公司,水质波动较大,废水颜色多呈现深棕色或深紫色,试验期间根据研究的需要决定取水的时间。废水水质情况见表2。

2.2 吸附剂的制备

未活化粉煤灰的制备:将粉煤灰100g置于烧杯中,在烘箱内105℃烘2h后取出至干燥器内冷却。冷却后研磨,过80目筛,编号待用。

酸活化粉煤灰的制备:取粉煤灰100g盛于500ml的烧杯中,在烧杯中加入200ml浓度为20%(V/V)的硫酸溶液,浸泡4h,然后将上清液倒掉,用水反复冲洗至混合液呈中性,再倒掉上清液,将粉煤灰置入坩锅中放在烘箱内120℃中烘烤,烘干后的粉煤灰有结块现象需研磨过80目筛,最后将粉煤灰编号贮存;分别配制30%和40%浓度的硫酸溶液,按照同样的方法制备活化粉煤灰样品。

加热活化粉煤灰的制备:分别取100g粉煤灰放在坩锅中,依次用马弗炉升温至200℃、300℃、400℃、500℃灼烧1h后取出至干燥器内冷却,冷却后研磨过80目筛,编号待用。

3 结果与分析

3.1 活化方式对染料废水吸附性能的影响

取8个250ml的具塞三角瓶,分别加入COD浓度为1207mg/L、色度为460倍的染料废水100ml,再加入1g不同活化方式或未活化的粉煤灰,编号后置于恒温振荡器中,在25℃、145r/m的条件下振荡1h,然后取出,测定粉煤灰对染料废水吸附后的COD浓度及色度。其结果见表3及图1。

从图1中可见,粉煤灰经过酸化或加热活化后,吸附染料废水的能力都有所提高,因为粉煤灰的组成中有结晶体、玻璃体及少量未燃烧的碳粒。其中,具有潜在活性的成分主要是细小、密实的球形玻璃体,玻璃体表面光滑致密,Si—O、Al—O牢固连接成网络结构,而粉煤灰活化后,其中的Si—O、Al—O键被破坏,使粉煤灰表面产生了一定的缺陷,比表面积增大,从而改善了粉煤灰的吸附能力[3]。不同的活化方式对染料废水的吸附性能不同,加入30%硫酸活化粉煤灰后,COD的去除率为34.4%,脱色率为42.4%,去除率最高,吸附的效果最好。故在本次试验研究中,选择30%硫酸活化的粉煤灰。

3.2 粒度对染料废水吸附性能的影响

将30%酸活化粉煤灰研磨后,分别过200目、160目、120目、80目、40目后,得到了不同粒度的30%酸活化粉煤灰。取6个250ml的具塞三角瓶,分别加入COD浓度为1207mg/L、色度为460倍的染料废水100ml,再加入1g不同粒度的30%酸活化粉煤灰,编号后同样做吸附振荡试验,试验结果见表4及图2。

从图2中可见,粉煤灰的粒度对染料废水的吸附性能影响较大,其粒度越小吸附效果越好。因为研磨会进一步破坏Si—O、Al—O键,使粉煤灰表面产生缺陷,从而增大表面积,改善粉煤灰的吸附能力。从表3—5中可见,160—200目的酸活化粉煤灰吸附后COD的去除率为67%、脱色率为73.9%,去除效果较好。粉煤灰的粒度在160—200目和大于200目时,COD的去除率及脱色率差别不大,可见粒度超过200目时吸附性能没有显著提高。此外,粒度过小,在后续与生物联合试验中会影响污泥的沉降性,进而影响出水的水质[4]。因此,试验选用160—200目30%硫酸活化的粉煤灰。为了观察160—200目30%硫酸活化粉煤灰微观的形貌及结构,我们对其进行了扫描电子显微镜(SEM)分析,图3是粉煤灰SEM微观表征结构。

由图3可见,160—200目30%酸活化的粉煤灰形态各异,粉煤灰表面孔洞丰富,呈现多孔结构。可见,活化且研磨能改变粉煤灰颗粒表面形状,改善其吸附性能,从而提高其活性。

3.3 静态系统中粉煤灰的吸附平衡时间

分别取1g160—200目30%酸活化粉煤灰(以下简称“粉煤灰”)置于8个250ml具塞三角瓶中,加入COD浓度为1207mg/L的染料废水100ml,在25℃、145r/m条件下进行振荡吸附试验,间隔一定的时间取样分析,测定粉煤灰的吸附动力学曲线,以确定其吸附平衡时间。静态试验结果见表5。

由表5得出COD平衡浓度C(mg/L)、COD去除率P(%)及吸附量Q(mg/g)对时间t(min)的模拟方程为:

C=895.5-113.4ln(t),R2=0.917 (1)

P=25.8+9.4ln(t),R2=0.917 (2)

Q=31.2+11.3ln(t),R1=0.917 (3)

由式(3)得出粉煤灰的吸附动力学曲线见图4。从图4可见,粉煤灰对染料废水的吸附过程符合一级动力学方程。在该试验条件下,粉煤灰吸附染料废水的平衡时间可以确定为150min。

3.4 粉煤灰的等温吸附方程

分别称取粉煤灰0.3g、0.5g、0.8g、1.0g、1.5g、2.0g置于6个250ml具塞三角瓶中,加入染料废水100ml,在25℃的恒温、145r/m振荡到平衡时间150min后取样分析,吸附试验结果见表6。

由表6中的数据进行拟合分析,发现粉煤灰对染料废水的吸附过程符合Langmuir吸附等温曲线。对表6中试验数据进行回归分析,得到式(4),即:

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由方程(4)可知,粉煤灰对染料废水中COD的最大吸附量为666.7mg/g,吸附能力较强,故可进行后续的生化动态试验。只有存在较强的吸附作用时,才能产生粉煤灰与污泥之间的协同作用[5]。

摘要：利用粉煤灰吸附性能较好、来源广泛及价格低廉等特点,对染料废水进行吸附试验研究。结果表明,粉煤灰的活化方式、粒度及用量对染料废水吸附性能有影响。160—200目30%硫酸活化粉煤灰吸附能力最强,且对染料废水的吸附过程符合Langmuir吸附等温曲线,最大吸附量为667mg/g。

关键词：粉煤灰,染料废水,吸附

参考文献

[1]胥维昌.染料行业废水处理现状和展望[J].染料工业,2002,39(6)∶35-39.

[2]郭常颖,李多松,万田英.粉煤灰资源化现状研究[J].煤炭工程,2005,(11)∶68-69.

[3]徐革联,李成林,熊楚安,等.酸活化粉煤灰处理焦化废水的研究[J].矿产综合利用,2002,(12)∶25-27.

[4]Biny Kr,Singh,Narendra S Rawat.Comparative Sorption Equilibrium.Studiesof Toxic Phenols an Fly Ash and Impregnated Fly Ash[J].Chem TechBiotechnol,1995,62.

染料废水的处理方法及研究进展 篇6

自染料生产应用以来,如何对染料废水进行有效的预处理和深度处理引起众多学者的关注。去除废水中染料的基本方法有物理法、化学法和生物法。本文对近年来使染料废水降解和脱色的三种基本方法进行综述,分析了各种方法的优缺点,并对染料废水处理的研究趋势进行了展望。

1 物理法

1. 1 吸附法

吸附法是利用吸附剂的多孔性或吸附剂表面的活性,将溶液中的污染物吸附在固体孔内或表面而将其去除的一种物理方法[4]。吸附法的应用范围广,具有吸附剂来源广泛、种类多、吸附效率高、方法简单易行且能够选择性的富集某些化合物等特点。目前用于处理染料废水的吸附剂的种类主要有活性炭、树脂、天然矿物和各种废弃物等。

活性炭的表面和内部有许多孔,为多孔性物质。具有比表面积大,去除能力高,能选择性的去除染料的特点。Umar Isah A等[5]用椰子壳制备的活性炭对只含有活性蓝19 染料的废水进行处理。试验表明此种材料对染料的吸附是自发进行的,且吸附作用主要为化学吸附。Pejman Hadi等[6]将废旧轮胎活化为活性炭用于处理亚甲基蓝染料,研究发现此种活性碳对亚甲基蓝的处理效果优于商业活性炭Calgon F400。由于一般活性炭的吸附量有限,再生难度大,再生成本高,限制了它的广泛使用。因此研制高吸附量、易再生的活性炭是活性炭的研究趋势。

20 世纪后期,随着各种新型树脂的成功研发,树脂被大量地用于化工废水的处理中[7,8]。树脂为多孔海绵状的热固性高分子材料,比表面积大,可达800 m2/ g。具有去除效率高、实用性强、应用范围广等特点,且树脂脱附再生容易。陆朝阳等[9]将自制的大孔树脂去除分散蓝NKF生产废水,试验条件下,COD去除率大于90% ,树脂容易再生,脱附率达98% 以上。 Luis Gustavo T等[10]将离子交换树脂XAD - 2 和XAD - 4 用表面活性剂十二烷基硫酸钠修饰,分别处理废水中的孔雀石绿和甲基绿,取得了很好的去除效果,吸附机理为物理吸附。

由于实际染料废水的成分复杂、色度高、酸( 碱) 性强,因此并不是所有的染料废水都可用树脂吸附法处理。对于较难处理的染料废水,树脂吸附法需要与其他方法联合使用,方能使废水完全净化。

我国天然矿物储量丰富,开采简单,价廉易得。Krishna G等[11]研究发现经H2SO4改性的高岭土和蒙脱石都可以用于去除废水中的罗丹明B染料,同时该过程存在物理吸附与化学吸附。Ari Rahman等[12]研究了不同的黏土对活性亮红H - EGXL和活性黄H - EXL的吸附。在试验中滑石相对于其他黏土对两种染料的吸附容量最高。在应用天然矿物时,如何有效处理吸附饱和后的吸附剂是科研工作者应该考虑的问题。

我国是一个人口大国,每天都会产生大量的废弃物,如粉煤灰、木屑、果皮等,对这些废弃物进行利用,可以实现以废治废。Flávio André Pavan等[13]用固体废弃物水果皮作为一种吸附剂去除亚甲基蓝染料,实验发现亚甲基在碱性环境下更易吸附于水果皮上。由于有些废弃物中通常含有重金属等污染物,在使用废弃物的过程中要调节合适的反应条件,防止污染物溶出[14]。

吸附法具有成本低、成效快等优点,适用于小规模企业的染料废水处理,但由于吸附法只是将染料吸附在吸附剂上,不能破坏染料分子结构,故其适合染料废水的前期处理。

1. 2 萃取法

萃取法主要是利用萃取剂与水不互溶,与染料互溶的特点,将大部分染料转移到萃取剂中,从而去除废水中的染料。通过萃取法可富集染料,得到的染料通过进一步处理可以回收并重复利用。王先锋等[15]采用萃取法对酸性大红G模拟废水进行处理,研究发现该方法对染料的萃取率达94% 以上。EI- Ashtoukhy等[16]从水溶液中萃取亚甲基蓝,在最佳条件下染料的萃取率为100% 。

对于成分复杂的染料废水的处理,对萃取剂的要求较高,增加了处理费用,因此高效、低成本萃取剂的研制是以后萃取法处理废水的重点。同时,不同萃取剂在水中皆有一定的溶解度,使得处理后的水质难以达到排放标准,因此萃余液有必要用其他方法进一步深化处理。

1. 3 膜分离法

膜分离法主要是利用膜对溶液中的不同分子的选择性分离作用,对染料废水进行处理。通过该方法可以分离染料分子与水分子,从而富集染料,使得废水BOD/COD > 0. 3,提高了染料废水的可生化性。膜分离法被认为是一种同时具有高效分离、浓缩、提纯染料和净化废水功能的方法,具有可高效分离染料、工艺流程简单、不破坏环境、操作管理方便等优点。用于染料废水处理的膜分离法主要分为超滤、纳滤和反渗透三种。

刘恩华等[17]采用管式超滤和纳滤技术处理分散染料研磨锅冲洗水,取得了较好的去除效果。Dong Yanan等[18]研究发现负载粉末活性炭的超滤膜可高效处理橙黄G染料,主要是由于改进后的超滤过程,不仅利用了微孔膜的高渗透流量,同时活性炭对染料分子的高吸附能力大大促进了这一过程。

由于膜分离法具有浓差极大和膜易发生堵塞的问题,致使运行中的渗透通过量随时间的增加而减少。该方法需对膜进行定期的化学清洗及经常更换膜,但膜的价格较贵,从而导致处理废水的费用高,使得该方法在染料废水行业的大规模应用受阻。

1. 4 磁分离法

磁分离法是近年来兴起的一种新型水处理方法,并得到广大研究人员的青睐。该方法主要是利用污染物的凝聚性和对污染物的加种性。凝聚性是指在磁场的作用下,具有铁磁性或顺磁性的污染物聚集成较大的粒子从水中去除[1]; 加种性是借助外部的磁性种子,以增强非磁性污染物的磁性而便于去除污染物[1]。张秀蓉等[19]研究发现负载磁性粒子的氧化石墨烯对自来水中的阴离子染料刚果红的最大吸附量是超纯水中的2 倍。L. R. Bonetto等[20]将磁性粒子Fe304负载在多水高岭石上可高效去除阳离子染料甲基紫2B。

2 化学法

2. 1 化学混凝法

化学混凝法是将混凝剂投入废水里,使得废水中的胶体和悬浮物失稳、相互碰撞和附聚转接成絮凝体,通过混凝沉淀,废水中的污染物可被去除[21]。混凝法的成本低,工艺流程简单,操作管理方便。

混凝剂处理染料废水的效果受染料自身特性影响。Jesus Beltran - Heredia[22]研究发现不同结构的染料对应的最佳混凝剂量不同。Sanghi . R等[23]用聚氯化铝去除三种不同色度的阴离子染料,试验发现聚氯化铝对含有蒽醌发色团的活性染料的脱色效果最差。絮凝效果除受染料自身影响外,温度、p H和Eh等环境因素也会影响混凝效果[24]。

随着染料合成工艺的发展,不同结构的新型染料出现,这为寻找适合处理它们的混凝剂增加了困难。随着混凝法处理染料废水的深入研究,越来越多高效的新型混凝剂将大量地用于处理工业染料废水中。

2. 2 电化学法

电化学法是在特定的反应器内,在外加电场作用下,经过化学反应、电化学过程等途径,将染料从废水中去除的一种方法[25]。用电化学法处理染料废水具有脱色率和COD去除率高等优点,被称为“环境友好”型技术。杨蕴哲等[26]采用电化学法在分隔的流经式电化学反应器中进行了对活性艳蓝KN - R模拟废水的脱色研究,染料废水的脱色率达到100% 。Prakash等[27]研究了两种活性偶氮染料深红C - D和橙黄C - RN的电化学降解效果,在试验条件下,两种染料的最大脱色率都大于97% ,COD去除率为88% 和82% 。

电化学法应用初期,具有能耗大、处理费用高等问题和析氧、析氢等缺陷。近年来,针对这些缺点的许多新兴电极材料随之研发出来。Ali zcan等[28]将电化学法用于只含有碱性蓝3 染料的废水处理中,其中阴极材料为碳海绵,碱性蓝3 的TOC去除率为91. 6% 。Ye Yao等[29]研究发现用阳极化预处理和溶胶- 凝胶法制备的Ti O2/ Ti作为光催化氧化的电极,罗丹明B的去除率大于98% 。

2. 3 高级氧化法

高级氧化法的本质为羟基自由基经过电子转移、亲电加成、脱氢反应等路径矿化废水中的污染物,最后将各种有机物转化为易生物降解的中间产物或CO2、H2O和其他简单无机物。高级氧化法的种类较多,主要包括臭氧氧化法、Fenton氧化法、超临界水氧化法、超声氧化法等。

臭氧氧化法具有对环境友好、氧化能力强、反应时间短、降解速率快等优点。Erdal Kusvuran等[30]利用臭氧氧化法对孔雀石绿进行降解研究。在10 min内可使86% 的孔雀石绿降解。赵俊娜等[31]将酸性红B模拟废水用臭氧氧化法处理,研究发现臭氧能打破酸性红B分子中的共轭体系,使其变为无色。臭氧氧化法对偶氮染料有很好的脱色效果,选择性高,但用于制备臭氧的电能消耗大,成本高,臭氧与系统接触效率低,在实际工程应用中常与其他方法联合使用。

Fenton氧化法是H2O2在铁离子的催化作用下生成羟基自由基,羟基自由基可以氧化有机高分子物质,使难降解的有机物被氧化成有机小分子物质或无机物,进而使染料降解脱色。该方法反应条件不苛刻,设备简单,可去除多种有机物。Sun Shengpeng等[32]研究发现Fenton体系对橙G的脱色率可达94. 6% 。Kang S F等[33]利用Fenton氧化法处理含染料的合成纤维废水,即使H2O2和Fe2 +的量少,但反应时间为5 min时,该方法仍可使90% 的染料脱色。Fenton法处理废水存在反应时间长,过量Fe2 +将造成二次污染,成本高等问题,因此需与其他方法组合,可有效处理毒性大、生物难降解的有机废水,缩短反应时间,显著减少费用。

超临界水氧化法是使水处于临界状态,作为介质将水中染料氧化分解的方法。超临界水氧化法可以使有机物完全转化,可以回收热能,反应时间短,并且可处理各种有毒有害物质。Zhang Jie等[34]将超临界水氧化法用于退浆废水的处理,TOC去除率为98. 25% 。由于反应条件为高温高压,使得处理成本高,因此需研制既稳定又具有活性的催化剂方可以解决这些问题。

超声氧化法形成声空化效应,从而产生的高温高压使空化气泡内的气体分子解离形成自由基,最后发生超声化学反应,氧化分解有机物。超声氧化法应用前景广阔,是一种清洁水处理方法。该方法处理染料废水时反应条件不苛刻,反应时间短,适用于多种化合物的氧化处理,可以单独用于废水处理或与其他方法组合。Nilsun H Ince等[35]研究发现超声氧化法对染料的降解效果受p H和染料性质的影响。Zhou Xian Jiao等[36]采用超声波辅助臭氧氧化法降解三苯甲烷染料,发现采用该种方法可以增加染料的降解率。

3 生物法

生物法处理染料废水的实质是生物菌体对染料的絮凝、吸附和降解作用,将染料从废水中分离或将其转化为中间产物或简单无机物。由于生物法处理废水具有费用低、无二次污染、操作管理简便等优点,因此国内外学者对其进行了大量研究。生物法主要包括好氧生物法[37]、厌氧生物法[38]和好氧-厌养生物法[39]3 种。

现代染料废水中的有机物成分复杂,生物难降解,因此采用单一生物法处理含染料的废水效率低。生物强化技术逐渐得到研究者的重视并得到广泛的研究。微生物的高效化与固定化是生物强化技术的两种方法。微生物的高效化是利用自然界中或人工构建的高效脱色工程菌处理染料,以提高废水中染料的去除率。目前,已经研究的高效脱色菌包括细菌、真菌等。谢学辉等[40]将筛选驯化出的混合菌群用于活性黑5 染料的去除,结果表明: 混合菌群对该染料的脱色率大于84% ,且其具有一定耐盐能力。微生物的固定化是将高效脱色菌负载于特定载体的表面,降低了高效脱色菌的流失率,因此可提高染料的去除率。

4 结语

染料废水处理剂研究 篇7

随着染料与印染工业的发展, 其生产废水已成为当前最重要的水体污染源之一。据报道, 全世界每年以废物形式排入环境的染料约7万吨[]。这类废水具有颜色深, COD、BOD值较高, 组成复杂多变, 排放量大, 难降解等特点, 若不经处理, 直接排放将给生态环境带来严重危害。因此, 寻找更适合中国国情的废水处理技术一直是我国各研究机构重点攻关的研究课题。目前, 微波和Fenton试剂联合处理是一种新的处理方法, 微波能使磁性物质产生“热点”, 可以降低反应物的活化能, 使污染物降解, 反应迅速、高效, 无二次污染。Fenton试剂具有操作过程简单、反应物易得、费用便宜、无须复杂设备且对环境友好性等优点, 但处理成本高, 所以本研究以亚甲基蓝溶液作为模拟废水, 将较为成熟的芬顿氧化工艺与微波水处理技术联合, 从各个影响条件因素研究, 通过实验得出较优的条件, 并测COD值进行验证, 大大提高了工艺废水的处理效果, 相信对以后的发展有重要的作用。

一、实验部分

1. 不同H2O2用量的Fenton试剂对亚甲基蓝溶液降解率的影响

假设处理每升废水芬顿试剂中Fe2+用量为0.453 m mol, 记录如表2-1所示

取20 ml浓度为50mg/l的亚甲基蓝模拟废水溶液, 在PH=4.05, 微波低火, 微波时间t=9 min的条件下处理后测定的数据如表2-2所示:

在编号为4即n Fe2+n H2O2=1∶10之后趋于平缓, 表示再增加H2O2用量, 溶液降解效果不明显。所以处理亚甲基蓝溶液废水最佳n Fe2+n H2O2=1∶10

2. 不同微波作用时间对亚甲基蓝溶液降解率的影响

取20 ml浓度为50mg/l的亚甲基蓝模拟废水溶液, 在n Fe2+n H2O2=1∶10, 的条件下不同作用时间处理后测定的数据如表2-3所示:

由此可见, 根据预期达到的去除效果及经济能力来看, 处理亚甲基蓝溶液废水较好微波时间t=9 min。

3. 测定亚甲基蓝溶液反应前后的COD值

取10.00 ml重铬酸钾标准溶液, 缓慢加入30 ml浓硫酸和滴试亚铁灵指示液用硫酸亚铁铵溶液滴定, 溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。标定硫酸亚铁铵溶液体积为26.90ml。分别取20.00 ml蒸馏水水样, 稀释10倍后的亚甲基蓝溶液, 在条件1下 (PH=4.05、微波低火、微波时间t=9 min、n Fe2+n H2O2=1∶10) 反应后的溶液, 在条件2下 (PH=3.01、微波低火、微波时间t=9 min、n Fe2+n H2O2=1∶10) 反应后的溶液, 这4种溶液用重铬酸钾法测定的数据如表2-4所示:

亚甲基蓝条件1和2下处理后的COD去除率与降解率比较接近, 说明在微波和Fenton试剂作用条件下降解, 最终变为无机物, 而不是转化为另一种有机物。说明降解效果较好。

二、实验总结

1.本实验用微波与芬顿试剂联用处理亚甲基蓝溶液较好的条件为:n Fe2+n H2O2=1∶10、微波作用时间t=9 min下废水降解率可达96.21%, COD脱色率可达93.33%。

2.实验中Fenton试剂作为一种强氧化剂处理水中有机污染物反应条件温和, 设备简单, 但处理成本高。微波有关材料的电介性质的参数还不完善。所以今后需要使处理技术和设备的不断改进, 、开发高效节能等处理方法, 达到脱色和提高废水可生化性双重功能, 将具有十分重要的社会效益和环境效益。微波和芬顿试剂联用可能将成为一种经济、高效、具有广阔发展前景的污水处理技术

参考文献

内电解法处理染料废水的中试研究 篇8

1 试验

1.1 中试材料

废水:取自现有处理装置的调节池, 水质见下表1。

铁屑:取自机械加工厂, 放入装置前先将其除油, 酸洗。

1.2 中试流程

催化内电解法以单质金属铁为阳极, 在阴极金属的催化下构成原电池, 通过电化学作用, 还原水中难降解有机物, 提高其可生化性, 同时形成铁离子还产生混凝作用, 强化了后续好氧处理过程中活性污泥的沉降性能和生物膜的挂膜性能。

中试时, 来自于调节池的废水贮存于废水箱, 通过计量泵提升至内电解反应装置, 该装置装填有一定比例的铁刨花和铜网, 控制一定的运行参数, 测量装置出水COD情况。

1.3 主要分析方法

COD:标准重铬酸钾法

p H:p HS-2C精密酸度计

2 结果与讨论

中试试验的主要影响因素为p H, 停留时间HRT, 回流比。因为厂内生产废水具有极强的酸性, 为了降低中和药剂投加量和设备腐蚀程度, 首先必须控制好废水的酸碱度;其次, 停留时间决定了新增设备的规模及造价, 直接影响改造工程量, 因此也是关键因素之一;最后回流比增加流体的湍流程度, 有利于各类反应的进行, 提高出水效果。

2.1 进水p H的确定

在停留时间为3h, 回流比100%的情况下, p H在1.5~6.5之间变化, 试验结果见图1。

从图1中可以看出, p H值越大, COD去除率越小, 这是由于p H值变小, 阳极反应生成大量的Fe2+进入废水, 进而氧化成Fe3+, 形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂。阴极反应产生大量新生态的[H]和[O], 在偏酸性的条件下, 这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应, 使有机大分子发生断链降解, 从而消除了有机物尤其是印染废水的色度, 提高了废水的可生化度, 且阴极反应消耗了大量的H+生成了大量的OH-, 这使得废水的p H值也有所提高。考虑到出水p H对后续生化阶段的影响等因素, 内电解反应p H值宜控制在4~5之间。

2.2 停留时间的确定

通过改变计量泵的流量量来控制内电解装置的停留时间, 分析装置进出水的COD值变化情况。图2为停留时间与COD去除率的关系。

由图2可以看出, 随停留时间的增加, 反应的深入, COD及色度的去除率都随之增大。COD去除率增幅变缓, 后期还有下降的趋势, 亚铁离子析出过多导致出水COD测定值升高。考虑工程改造费用, 内电解停留时间宜为4h。

2.3 回流比的确定

选择试验条件为, 进水p H值为4.2, 停留时间为4h, 装置COD去除率随不同回流比的变化见图3.

从图中可以看出, 内回流增加溶液湍流程度, 有利于增加介质的接触程度, 防止填料钝化有很好的效果, 随着回流比的增大, COD去除率增加, 但当回流比r为100%时, 去除率增加不多, 动力消耗增大, 因此, 回流比r宜为100%。

2.4 内电解和芬顿试剂的耦合作用

内电解催化还原预处理过程中, Fe直接发生氧化还原反应, 被氧化成Fe2+, 与加入溶液的双氧水形成芬顿试剂, 进一步氧化难降解的有机物[2]。经过内电解预处理后的废水一方面降低了亚铁离子的加入量, 另一方面也减少了双氧水的投加量。

进一步优化试验的结果表明, 内电解催化装置出水再添加少许芬顿氧化, 最适的反应条件为p H为4左右、投加氧化剂H2O2的浓度范围为2~3‰、Fe SO4的投加浓度范围为0.5~1‰、芬顿试剂氧化的最适时间为3h。

3 结论

(1) 根据现场染料废水的结构和性质, 内电解法处理该类废水的工艺控制参数宜为p H在4~5, HRT=4h, r=100%, 在此条件下, COD去除率可达53.5%, 能有效去除色度, 降低后续生化负荷后, 节省药剂量和稀释水量, 出水可达到化工园区污水厂的纳污要求。

(2) 调节池需要有足够的容积, 适应间歇生产带来的水质水量波动, 减少对后续工艺设备的冲击, 保证系统运行稳定。

(3) 内电解反应装置出水投加双氧水形成芬顿试剂, 可强化处理效果, 具体工艺参数有待于进一步深入研究。

(4) 改造工艺技术上可行, 改造土建工程量小, 易于与原处理系统有机结合, 运行灵活。

参考文献

[1]陈婵维等.染料废水处理技术进展[J].环境保护与循环经济, 2010, 3.

染料废水处理剂研究 篇9

本文综述了国内外UASB反应器处理染料及印染废水的研究概况,分析了UASB反应器处理废水存在的问题,展望了UASB反应器的发展趋势。

1 国外UASB反应器处理染料及印染废水的研究现状

1.1 UASB反应器中染料及印染废水的生物降解机理研究

国外学者大多在实验室条件下对染料(尤其是偶氮染料)或模拟印染废水的生物降解性能进行研究,采用可见光谱、红外光谱、高效液相色谱等手段分析染料的降解产物。Razo-flores等[12]对两种偶氮染料(MOI和ADS)在厌氧条件下的生物降解性能进行了研究,研究表明,MOI和ADS在连续UASB反应器中能够完全脱色,并检测到偶氮键断裂后的产物,长时间驯化后降解产物完全矿化,表明某些偶氮染料可作为厌氧菌的碳源、能源和氮源。Soon等[13]还在UASB-SBR体系中进行了偶氮染料的脱色研究,在30℃、HRT=24 h、染料负荷为0.3 g/(L·d)的条件下,色度去除率大于95%。扫描电子显微镜照片显示UASB和SBR反应器中微生物的组成存在差异性,UASB中的颗粒污泥以球状菌为主要细菌,而SBR的活性污泥中没有特定的微生物,而是多种微生物共存,这正是两个反应器中COD、色度去除率不同的原因。Bras等[14]进行了UASB—好氧工艺中单偶氮染料(酸性橙7)和重氮染料(直接红254)的脱色研究,紫外-可见光谱表明,偶氮染料的脱色过程主要是由于偶氮键被还原,在厌氧段偶氮染料被还原成芳香胺及其他代谢产物,高效液相色谱分析表明,在好氧段这些代谢产物被去除是通过氧化作用进一步降解为更小分子的代谢产物。

1.2 染料及印染废水在UASB反应器中的去除特性研究

一些学者研究了工艺参数及水质条件对UASB反应器处理废水效果的影响。O’Neill等[15]采用厌氧—好氧工艺处理含淀粉和偶氮染料的模拟印染废水,发现大部分脱色反应发生在UASB反应器内,UASB反应器出水的BOD5/COD增加了47%,COD去除率达88%,BOD5去除率达99%,脱色率为77%。Sopa等[16]以淀粉为共基质,在两相UASB反应器中进行活性染料废水的厌氧脱色研究,产酸相在水解酸化池中进行,产甲烷相在UASB反应器中进行,废水经预酸化处理后,有利于更好地在UASB反应器中进行处理。Mustafa等[17]研究了碱度和共基质对UASB反应器中刚果红偶氮染料脱色效果的影响,结果表明:COD小于1 000 mg/L时,色度去除率接近100%;UASB反应器中没有葡萄糖作共基质时,甲烷产气量为120 mL/d,芳香胺去除率为43%,色度去除率为100%。没有葡萄糖共基质的条件下,刚果红偶氮染料完全脱色可能是由于芳香胺的降解给刚果红染料的偶氮键断裂提供了电子。当溶液pH为6.6～7.4、NaHCO3质量浓度为550～3 000 mg/L时,甲烷产气量为2 000～2 700 mL/d,COD去除率为82%～90%;当NaHCO3质量浓度为250 mg/L时,色度去除率仍为100%。Mustafa等[18]还利用厌氧UASB和好氧连续流完全混合反应器(CSTR)组合装置对酸性染料废水进行了处理,结果表明:组合装置在HRT大大降低的情况下较单独装置取得了更好的处理效果。An等[19]用UASB一半连续好氧活性污泥法处理3种染料,HRT为12 h时,好氧段没有明显脱色;在厌氧段,酸性黄、碱性兰和碱性红去除率分别为20%、72%和78%,COD去除率为83%,脱色率超过90%,说明A/O系统的厌氧段不仅能去除COD和色度,而且改善了进一步好氧处理的生物降解性能[20]。

2 国内UASB反应器处理染料及印染废水的研究现状

国内研究者大多采用UASB—好氧组合工艺处理染料及印染废水,主要对有机物、色度进行去除,使出水水质达到国家排放标准,对UASB反应器中染料及印染废水的降解途径的研究较少。

2.1 UASB反应器处理染料及印染废水的实验研究

徐幼平等[21]研究了UASB反应器处理染料废水和有机废水稀释混合样的效果,发现在进水COD为3 390.7～8 984.8 mg/L (其中染料COD为831.3 mg/L)、色度为4 000倍、HRT为3.3～3.4 d时,COD去除率为85%～93%,色度去除率为86%～88%。研究结果还表明,用易降解工业有机废水作为染料废水厌氧生物处理的外加碳源是可行的。竺建荣等[22]采用厌氧UASB—好氧组合工艺处理染料废水,实验结果表明,进水COD为1 150～1 300 mg/L、色度为500倍的染料废水,在厌氧段停留5～10 h,COD去除率达50%以上,色度降至50～100倍,染料废水的脱色主要发生在厌氧段,且通过生物降解作用来实现。符德学等[23]采用电解—生物厌氧(UASB)—渗滤联用方法处理湖蓝5B染料。采用电化学降解提高废水的可生化性,降低印染废水本身的毒性,通过UASB反应器去除大部分有机物,最后经过渗滤系统使脱色率达到100%,COD去除率达到98%,效果十分明显。

2.2 UASB反应器处理染料及印染废水的工程应用实例

近几年,部分UASB—好氧组合工艺已应用于实际工程的废水处理。郑州市郊区某漂染有限公司[24]采用UASB—接触氧化组合工艺处理染料废水效果良好。闰庆松等[25]采用厌氧—好氧工艺处理某染料厂的重氮化和偶合工艺冲洗水、压滤工艺的母液、水洗液,厌氧工艺采用UASB反应器,系统内形成颗粒污泥,中温消化,停留时间48 h,COD去除率达55%,出水BOD5/COD由0.10提高到0.42,好氧工艺采用接触氧化法,经研究发现偶氮染料的脱色主要发生在厌氧段。付永胜等[26]提出的水解酸化—UASB—SBR组合工艺已在绵阳和成都2家印染厂废水处理工程中实施,废水经酸化处理后可生化性明显提高,BOD5/COD从0.15～0.30提高到0.30～0.45,UASB反应器进水水质及水量稳定,出水达标排放。UASB反应器的另一个作用是消化污泥,由SBR排出的剩余污泥不直接排放,而是返回调节酸化池,再进入UASB反应器,经厌氧消化处理后从UASB反应器排放。这种方式使整个系统的剩余污泥减少1/3～2/3。尤隽等[27]采用厌氧UASB—缺氧—好氧组合工艺处理印染废水,经过一年多的运行结果表明,采用A[2]/O生物处理工艺,并辅以絮凝沉淀的工艺流程,可以稳定高效地处理水质、水量波动大且难生物降解的印染废水,使出水水质达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》的一级标准。此工艺可使各生化单元有机地结合起来,发挥各自的最佳功能。厌氧生物反应可有效去除废水色度,提高废水的可生化性;缺氧段可有效地衔接厌氧和好氧段,最大程度地消除厌氧代谢产物对后续好氧处理的不利影响;好氧生物处理可将有机污染物完全分解,使COD和BOD5得到最大程度的去除。刘颖等[28]自行设计了一个UASB用于染料废水处理工艺条件的优化选择,并开发了UASB—缺氧—接触氧化池—活性炭吸附工艺,用于某染料厂综合废水的处理,COD去除率达89.8%,色度去除率达88.89%。张可蓉[29]提出了UASB—好氧—物化组合工艺处理实际印染废水,COD由1 000～2 000 mg/L降至80 mg/L,BOD5由300～600 mg/L降至30 mg/L,色度由100～600倍降至40倍以下。

3 UASB反应器应用中须注意的问题

UASB反应器处理染料及印染废水主要存在如下几个问题,并提出相应的措施来解决,以提高UASB反应器的运行稳定性和处理效率。

(1) UASB反应器上流速率难于控制,造成污泥从UASB反应器流失的现象,这是影响处理系统工作稳定性的潜在因素。反应器运行的稳定性取决于三相分离器的性能,因此应设计合理的三相分离器,使反应器良好运行,在反应器内截留足够的污泥量。

(2)当UASB反应器内污泥与废水的混合受到限制,处理效率降低时,可采用出水循环,加强反应器内的传质能力,减少反应器在运行中出现的短流、堵塞等问题,进一步增强厌氧微生物与废水的混合和接触,提高反应器的负荷和处理效率。

(3)控制进水pH。染料废水pH变化大,印染废水pH高。当废水偏酸性时,会导致产甲烷菌活力丧失殆尽而产乙酸菌大量繁殖,引起UASB反应器系统的“酸化”,严重影响处理效果;pH过高时,微生物的生化代谢明显减弱。通常UASB反应器中对pH敏感的甲烷菌适宜的生长pH为6.5～7.8,因此需调节进水的pH在此范围。

(4)除去硫酸盐。染料及印染废水中含有大量的NaCl和Na2SO4等无机盐,而高浓度会对颗粒污泥活性产生抑制作用[30],因而必须在工艺设计和操作上采取必要的措施,一般采用稀释或适当提高UASB反应器内pH的方法。

(5)防止UASB反应器超负荷运行。UASB反应器满负荷运行后,进一步提高有机负荷时巨大的产气和水力负荷会将大量污泥带出反应器外,使反应器内污泥负荷突然升高,极易引起反应器酸化。

(6)微量金属元素特别是铁、镍、钴等对刺激厌氧菌的活性有非常重要的作用,能促进UASB反应器中生物比活性的明显增加,建议在UASB反应器的启动阶段和运行出现问题后的恢复阶段适当加入微量金属元素,以缩短启动和恢复时间。

4 结语与展望