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我国每年出产染料700多种,约70万吨,占全球比重的60%。一般情况下染料生产废水具有排放量大、有机物浓度高、色度高、成份复杂、可生化性差等特点,直接排放对水体的污染非常严重。在处理方法上,多采用物化一生化的组合处理工艺,通过物理化学的方法去除部分色度和有机污染物,继而用生物处理单元进一步处理,使得废水达到排放标准。但是一般工艺流程长、费用高,效果不理想,达标排放困难。因此,进一步研究染料废水的处理技术具有重要意义。
本论文以模拟染料废水为研究对象,采用廉价易得的实验材料和简单的实验方法,主要进行了铁屑内电解-混凝法联合处理染料废水工艺的研究。首先,采用铁屑电解法处理染料废水,在一定的反应条件下,对铁屑投加量及曝气进行了实验研究,并对内电解法处理染料废水的作用机理进行了探讨;然后经将铁屑处理后的废水中投加不同种类的助凝剂,考察了投加量,初始pH对处理效果的影响,最终选择一种适合的助凝剂协同铁屑处理染料废水。
研究得出如下结论:
1、蒸馏水中的溶解氧量在8.5mg/L左右。当染料中投加70g/L的铁屑时,无论是在搅拌还是曝气条件下其溶解氧的量都有所降低,其中搅拌的条件下降低的程度更大,反应进行到30min后,搅拌废水中的溶解氧量只有1mg/L,曝气的废水中溶解氧则保持在6mg/L左右。
2、在pH值、转速、初始浓度以及反应时间一定的情况下,铁内电解对于偶氮染料直接红X-3B的处理效果优于蒽醌染料活性蓝H-ER,对于处理1000mg/L的染料废水最佳投加量为70g/L。在反应初期阶段铁屑投加量越大,去除效果越好,但过量铁屑会引起Fe2+,Fe3+增多而影响出水色度;此时铁屑的处理能力达到饱和,不再随着投加量的增加而增大。
3、通过对助凝剂最佳计量的确定实验,得出在最佳投加量时,对两种染料废水的处理能力相对强弱为:聚合氯化铝>三氯化铝>三氯化铁>硫酸铁>氯化镁>氢氧化钠;一般情况下助凝剂对直接红X-3B的去除效果优于活性蓝H-ER。
4、在最佳投加量下,从pH值对助凝剂效果的实验中可得出:在酸性条件下氯化镁、三氯化铝和硫酸铁对染料废水的处理效果优于在中性及偏碱的条件下的效果;而对于氢氧化钙则是在碱性条件下能发挥最大的作用;聚合氯化铝的效果受pH的影响不大,对染料的去除效果基本稳定;三氯化铁对两种染料的最佳pH差异大,认为这可能与电池反应及染料的性质有关。
5、由助凝剂单独处理废水的实验可知,对直接红X-3B的去除能力相对强弱为:聚合氯化铝>三氯化铁>硫酸铁>氯化镁>三氯化铝>氢氧化钙;对活性蓝H-ER则是:聚合氯化铝>三氯化铁>三氯化铝>氯化镁>硫酸铁>氢氧化钙。因此,聚合氯化铝的单独处理能力极强,三氯化铁和三氯化铝也表现出较强的絮凝能力。
6、从单独使用助凝剂与铁屑-助凝剂时的对比效果可知,三氯化铝和三氯化铁对铁屑处理染料废水的协同作用明显优于其它几种助凝剂;对处理效果较好的聚合氯化铝、三氯化铝及三氯化铁进行经济性评价后,易知三氯化铁廉价易得,且不添加额外的二次污染物,是适合本实验宗旨的一种助凝剂。
7、将铁屑和三氯化铁联合处理染料废水,在本实验条件下,对偶氮染料直接红X-3B的色度和COD的去除率分别为87%和94%,处理后COD浓度为33mg/L,可达到纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-92)的一级排放标准要求,色度约降至500倍,在投加一定量的石灰后,色度及pH也可达标排放。
本论文针对:“铁屑内电解处理染料废水过程,对色度去除迅速,而COD相对较慢且效果差”这一问题寻求解决方案。产生该问题原因在于Fe3+离子的絮凝作用不明显。将铁屑内电解和混凝技术结合起来,缩短染料废水的处理时间至2小时,同时提高COD的处理效率,是本论文的创新所在。