技术与服务

为社会提供认真负责的环境治理服务

纳米零价铁处理含锑印染废水成套工艺

作者:admin    来源:本站    点击:616    时间:2020-01-03 14:24:08

摘要

  本文讲述了一种新型纳米铁作为预处理药剂,采用“纳米铁预处理+生化处理”组合工艺、小试加中试的试验方法,处理江苏吴江某印染厂废水,研究纳米铁对废水中锑(Sb)、COD、色度等的去除效果及相关机理。试验结果表明:纳米铁对锑的去除效果远远超出目前普遍采用的处理工艺,在进水水质锑(Sb)含量300~500 µg/L、COD 700~1200 mg/L情况下,投加250~300 ppm的纳米铁预处理后生化处理,出水锑(Sb)含量稳定在30 µg/L以下、COD稳定在150 mg/L以下,出水色度稳定在30倍以下,完全达到该地区纳入管网排放要求。

关键词:纳米铁;预处理;生化处理;印染废水;锑(Sb)、COD、色度


1、背景

  金属锑(Sb)污染是近年来印染工业污染防治中面临的严峻挑战。锑主要来源于两个方面:一是纺织原料聚酯纤维生产的主要催化剂是醋酸锑;二是织造印染过程中添加剂的使用。印染废水中的锑主要以Sb(OH)6- (SbV)的形式存在,需将其还原为单质锑或Sb(OH)3(SbⅢ)才可以有效去除,但是目前没有一种药剂或污水处理工艺印染废水中的锑完全达到排放的要求。同时,由于金属锑(Sb)具有高毒性、高致癌性等危害,国家与各地政府相继出台了新的控制金属锑(Sb)排放的标准,对锑的排放提出了更高的要求。以江苏为例,新标准要求金属锑(Sb)排放在80µg/L以下,太湖流域要求50µg/L以下,吴江地区要求20µg/L以下这对绝大多数印染厂来说是无法完成的。因此,加强印染工业废水的金属锑(Sb)污染治理迫在眉睫。

  目前针对含锑(Sb)印染废水的处理工艺主要以聚合硫酸铁预处理,采用“混凝—气浮—生化—混凝”的工艺,但是此种工艺存在较大弊端,主要表现为聚合硫酸铁投加量大,导致污泥产量增多;受pH影响大,需要加碱回调;出水色度高;锑的去除达不到排放标准;工艺复杂、运行费用高;聚铁中的铁离子容易污染MBR膜难以清洗。

  针对高价金属锑难以有效去除的问题,我们利用我公司独有的核心技术——纳米零价铁系列产品,针对性地设计出具有强还原性的零价铁纳米材料,并结合生化处理增强此类工业污水的处理效能。纳米零价铁在其中起到三个重要作用:一是还原锑元素使之转化成易于降解的化学形态;二是能够迅速转化染料分子从而提高色度脱除效率;三是能够提高染料在废水中的可生化性。通过在试验工厂的应用实践证明,此成套工艺远胜于目前的处理工艺,故撰写此文。


2、成套工艺流程

2.1试验工厂特点

  试验工厂在江苏吴江某印染厂,该厂印染废水排放特点如下:

  (1)水温高。废水温度保持在50℃左右。

  (2)水量波动大。废水排量随生产变化而变,日平均处理水量3000吨,有条件尽可能回用。

  (3)水质变化大。由于该厂没有设置调节池,减量水和酸析水随产随排,废水pH在6.5~13之间波动,COD在700~1200mg/L。

  (4)废水色度较大,一般原水色度300~600倍。

  (5)含有大量油性物质。

2.2纳米零价铁处理含锑废水作用机理

  印染废水中锑的去除主要是将五价锑还原为三价锑,从而固定在污泥中去除,主要氧化还原反应如下:

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

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

纳米零价铁中的单质态的铁元素具有极强的还原性,在水中发生强烈的氧化还原反应释放电子、产生原子态的氢,将Sb(V)还原成Sb(Ⅲ) 以Sb(OH)3的形式沉淀,从而达到去除废水中的金属锑的目的。同时,产生的铁离子的胶体具有良好的絮凝作用,可以将Sb(OH)3沉淀及悬浮物等絮凝沉淀;产生的原子态的氢还原染料中的显色基团、废水中的长链有机物等,提高染料在废水中的可生化性。

2.3“纳米零价铁+生化处理”运行方案

图片1.png

图1运行方案流程图

  我公司针对该厂印染废水排放特点给出如图1所示的运行方案,排放的废水在不调节pH的情况下直接投加纳米铁,随后加入阳离子PAM混凝沉淀,沉淀出水进入好氧生化池,经生化处理后二沉池出水可达到纳管排放要求。根据废水的水量水质情况,相应调节纳米铁的投加量。纳米零价铁对金属锑(Sb)的还原作用受废水pH、水温等的影响极小,因此采用该工艺无需对废水进行任何预先调整。另外,相关研究表明,铁元素可促进好氧菌体内酶的合成,从而有助于好氧菌的生长和繁殖,提高了对COD的去除效果。

3、试验运行结果与讨论

  本试验采取“小试+中试”的方式同步进行,具体试验过程如下:

3.1小试试验

3.1.1小试方案

  小试试验采用“纳米零价铁预处理+SBR”工艺,采用某综合污水厂MBR池混合液为接种污泥,原水来自试验工厂印染生产排水,每次更换水量50 %,曝气时间2.5 h,沉淀30 min,连续运行8次。

3.1.2小试结果

表一:SBR工艺运行记录

20200103144425.png
图片2.png

图2污水处理前后水质对比图

  由表1和图2可以看出,“纳米零价铁预处理+SBR”工艺在金属锑(Sb)的去除、COD去除、色度脱除方面效果极佳。出水COD基本能稳定在100 mg/L左右,出水锑(Sb)30μg/L以下,色度30倍以下。

3.2中试试验

3.2.1中试污水处理工艺流程

中试设备如下:

图片3.png
图3中试处理工艺流程

20200103143236.png
图4中试装置实物图片

中试装置运行参数如下:

处理水量:150~160L/h;污泥浓度:3000~4000mg/L;SV:30%~50%;好氧段停留时间:8~9h;好氧池末端DO:2~4mg/L;二沉池停留时间:2.5~4h;回流比:80~150%。

3.2.2运行结果

表二:中试装置运行结果记录

20200103144917.png

  由上表可知,根据不同的进水水质,纳米零价铁投加量250~300 ppm,经生化处理后COD稳定在150 mg/L以下,锑(Sb)稳定在30 μg/L以下,大部分在20μg/L以下,出水色度30倍以下,全部达到纳管排放标准。

3.3原有处理工艺与纳米铁预处理工艺比较

表3原工艺和新工艺比较表

20200103145147.png

4、结论

1、采取纳米零价铁促进生化处理成套工艺可以保证高含锑印染废水处理后锑排放优于国家及地方最新标准。

2、该工艺流程简单,现场的技术改造难度低,成本节约空间大。

3、该工艺化学品投加量大幅减少,污泥产量也大幅减少,对环境更友好。如果后续根据出水水质情况加大回用,将会产生更大的经济和社会效益。