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直接耐晒黑G染料废水处理工艺

2022/5/6 9:54:56 / 作者:污水处理设备公司厂家 / 来源:山艺环保

  直接耐晒黑G是主要的黑色染料品种之一。主要用于棉、黏胶纤维以及棉、黏胶纤维与蚕丝、羊毛交织混纺织物的染色和直接印花。对硝基苯胺重氮化后与H酸进行偶合,偶合物用硫化碱还原得到黑色基,黑色基酸析、反重氮化后与间苯二胺偶合,然后经喷塔喷干而成。其具体合成工艺如图1所示。整个工艺过程产生两路废水,即图1中的废水A和废水B。废水B可以直接进生化系统进行降解,而废水A由于含有10%左右的氯化钠不能进入生化系统,因此需要单独处理。

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  直接耐晒黑G染料废水颜色深,污染物成分复杂,含有10%氯化钠和3%硫代硫酸钠,属极难处理废水之一。采用天然沸石研究了其对直接耐晒黑G染料废水的处理效果,研究表明投加一定量的天然沸石可使废水色度去除率达到93%,但化学需氧量(COD)去除率不高。研究了高铁酸盐溶液氧化处理直接耐晒黑G废水,其最佳工艺条件下色度和COD的去除率分别为95%和60%。采用电解法研究了此类废水的处理方法,结果显示,采用电解法对COD有较高的去除率,达到83%,但对色度去除不明显。文章中,根据废水特性和文献报道,我们拟采用酸化+铁碳微电解+芬顿氧化的工艺路线来处理直接耐晒黑G染料废水。

  1、实验部分

  1.1 试剂

  直接耐晒黑G废水,浙江闰土染料有限公司,其废水水质数据见表1。浓硫酸:98%,铁碳球:工业品,双氧水:28%~30%,液碱,30%,硫酸亚铁:工业品。

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  1.2 实验思路

  由于废水中含有硫代硫酸钠会导致后面芬顿氧化双氧水的用量增加,因此首先加酸使之分解成硫化氢或者二氧化硫从废水中排出,尾气用液碱吸收。然后,用铁碳微电解法来破坏有机物中的偶氮键或者其他难氧化的化合键,对废水进行初步脱色和降低COD。最后,采用芬顿氧化进一步脱色和降低COD,使之达到排放标准。

  1.3 实验步骤

  (1)酸化:往500mL烧杯中加入300mL废水和一定量的硫酸(图2),打开搅拌,此时有呛鼻气味,这是因为硫代硫酸钠遇酸分解成硫和二氧化硫。曝气,赶走水中溶解的二氧化硫。搅拌和曝气过程中,会伴随着少量棕红色不溶有机物析出,结束酸化后,加入0.1%活性炭进行吸附和助滤。

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  (2)铁碳微电解:取酸化废水500mL,用硫酸调pH3~3.5之间,倒入预先装有铁碳球的1000mL烧杯中,进行微曝气1h后,出水。

  (3)芬顿氧化:取铁碳出水300mL倒入500mL烧杯中,pH在5~6之间,用硫酸调pH在3.5~4之间,加入0.3%硫酸亚铁,水浴加热到50℃,滴加一定量的双氧水,期间用液碱维持pH在3.5~4之间波动。滴加完后,保温2h。用液碱调pH到8~9,过滤,测滤液COD。

  2、结果与讨论

  2.1 硫酸的用量

  废水中含有约2.8%硫代硫酸钠理论上需要约1.8%硫酸才能使之完全分解。表2考察了不同硫酸用量对最终出水的影响。从表2可知,酸的用量3%最佳。

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  2.2 双氧水的用量

  在小试过程中,芬顿反应2%双氧水用量出水颜色仍然较深,说明2%双氧水用量不够,继续提高双氧水的用量至4%,出水颜色和COD分别见表3和图3。实验数据说明,双氧水的用量为4%。

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  2.3 铁碳微电解

  当铁和碳共同存在于溶液中时,由于两者之间存在1.2V的电极电位差,因而会形成无数的微电池系统,在其作用空间构成一个电场,阳极反应生成大量的亚铁离子进入溶液,进而氧化成三价铁离子。阴极反应生成大量新生态的氢离子,在偏酸性的条件下,能与废水中的硝基发生还原反应生成氨基,提升其氧化性能。实验中,考察了不同曝气时间对铁碳出水的影响,结果如表4所示。从表4中可知,曝气时间1h为最佳。

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  2.4 硫酸亚铁对出水的影响

  由于铁碳处理后,水中会残留少量的铁离子和亚铁离子,为了验证芬顿过程中是否需要加硫酸亚铁,做了不加硫酸亚铁对照试验,结果如表5。实验结果表明,当不补加硫酸亚铁催化剂,芬顿效果变差,即使双氧水的量提升到5%,出水依然在1000mg/L左右。而添加0.3%硫酸亚铁,4%的双氧水用量出水COD小于500mg/L。实验表明,需要补加硫酸亚铁催化剂。

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  2.5 平行实验数据结果

  平行实验条件:

  酸化:3%硫酸,铁碳:停留时间1h,芬顿氧化:0.3%硫酸亚铁,4%双氧水。

  数据见表6。

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  2.6 处理成本

  根据上述工艺,其每吨废水处理成本参见表7。其每吨废水处理成本约115元,具有非常可观的经济效益。

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  3、结语

  采用酸化+铁碳微电解+芬顿氧化的工艺处理了直接耐晒黑G染料废水,其中,硫酸用量为3%,铁碳微电解进水pH为3,曝气时间为1h,芬顿氧化双氧水用量为4%,在此工艺下,其出水基本无色澄清,COD去除率达到95%以上,出水COD低于500mg/L,可直接排放至化工园区污水站管网。其每吨废水处理成本约115元。


 

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