預曝氣-混凝沉淀-光電催化-過濾吸附工藝處理印染廢水

于 超

（科盛環(huán)保科技股份有限公司，江蘇南京 211500）

預曝氣-混凝沉淀-光電催化-過濾吸附工藝處理印染廢水

于 超

（科盛環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，江蘇南京 211500）

介紹了調(diào)節(jié)曝氣、中和混凝沉淀的工藝流程。一般而言，廢水經(jīng)過該環(huán)節(jié)處理之后，需要在進入微波+光電催化+工業(yè)廢渣過濾吸附進行組合處理，能夠?qū)崿F(xiàn)對于污染物的處理，提高廢水的處理效果，產(chǎn)生更多的經(jīng)濟效益。

印染廢水；工藝處理；研究

我國是世界紡織印染工業(yè)第一大國，而紡織印染行業(yè)又是工業(yè)廢水排放大戶，約占整個工業(yè)廢水排放量的35%。據(jù)不完全統(tǒng)計，印染廠每加工100m織物，會產(chǎn)生3～5t廢水。印染廢水由于含有纖維原料本身的夾帶物以及加工過程中使用的漿料、油劑、染料和化學助劑等，已成為危害最大的難以治理的重要污染源。隨著現(xiàn)代染料、助劑朝著抗氧化、抗光化、抗生化方向的發(fā)展，使得印染廢水的治理更加復雜。作為最有效的染料廢水脫色方法，混凝法在運用的過程中往往需要借助各種類型的混凝劑進行作業(yè)，最為常用的有：無機低分子、有機高分子等類型的混凝劑。近年來，隨著相關學者的深入研究，發(fā)現(xiàn)機高分子混凝劑有著超強的混凝效果，故獲得相關部門的青睞，并廣泛地應用于印染廢水處理。同時，有機混凝劑，特別是人工合成的高分子混凝劑應用也日益廣泛。但混凝法存在藥劑投加量大，成本較高，產(chǎn)生的固體廢物較多等問題。

1 研究內(nèi)容

調(diào)節(jié)曝氣池、光電催化反應器、混凝沉淀池、中間水池、微波誘導反應池、出水達標外排或回用藥劑、廢渣過濾器印染廢水，具體工藝流程見圖1。

圖1 印染廢水工藝流程圖

1.1 預處理

目前，技術人員在進行預處理操作的過程中，往往需要經(jīng)過曝氣以及中和混凝沉淀這兩大流程。一般而言，在進行調(diào)節(jié)曝氣環(huán)節(jié)的過程中，需要借助充氧曝氣池口進行相關操作，并確保其強度為2～4m3/（m2·h），從而確保各類廢水的均和。而在進行中和混凝沉淀的過程中，需要借助中和混凝沉淀池進行相關操作，并將池中的pH值控制在8～10，后續(xù)投加0.5%PAC進行混凝。此外，還投加陽離子有機脫色劑，投加量3～6mg/L。陽離子有機脫色劑為二甲基二烯丙基氯化銨聚合物（PDMDAAC），后續(xù)投加濃度為0.5%的PAC進行混凝。此外，還投加陽離子有機脫色劑且投加量為3～6mg/L；通過預處理工藝可以去除印染廢水中的大顆粒懸浮物和部分有機物。

1.2 組合法處理工藝

組合法處理工藝是通過微波+光電催化+工業(yè)廢渣過濾吸附進行組合處理。組合處理工藝分為三個主要階段：

（1）微波誘導強化階段：在此階段廢水流經(jīng)微波誘導池進行誘導強化處理。微波強化誘導技術在運行的過程中能夠借助高頻微波電磁場使得廢水中的極性分子快速旋轉(zhuǎn)，繼而產(chǎn)生大量的熱，降低反應的活化能。不僅如此，微波強化誘導技術在運用的過程中能夠進一步強化自由基·OH的活性，從而由此促進有機物的降解，并使其溶解性及可催化性能改變。相關的研究表明：固相微粒在微波場中，往往會出現(xiàn)沉降分離的現(xiàn)象。廢水微波輻射1min，微波輻射功率為1.2kW。

（2）光電催化階段：廢水經(jīng)微波誘導強化處理后進入光電催化反應器。本階段采用電解-光催化氧化協(xié)同法，使用TiO2膜光電極，在正負電極之間施加陽極偏電壓，使光致催化劑產(chǎn)生的電子更易離開TiO2膜光電極表面，減少電子與空穴的湮滅，提高TiO2的光催化量子效率，可大量減少催化劑回收過程。電流密度40mA/cm2、光照距離為4～8cm、光電催化反應時間0.5～1.5h。與此同時。隨著半導體材料的使用，使得廢水會在UV光的輻照下而產(chǎn)生電子空穴對現(xiàn)象，并在此過程中產(chǎn)生高氧化性能的自由基OH，并導致廢水中的污染物進行氧化還原反應，實現(xiàn)了對于各類有機物質(zhì)的降解。在電解、光催化、光電催化三種方式協(xié)同作用染料廢水中COD的過程中，利用光電催化進行COD的去除速率要遠遠高于其他兩種方式。出現(xiàn)這一狀況的原因主要就在于光催化反應在進行的過程會產(chǎn)生大量的電子、空穴，但是兩者在此結合的概率較大。但是在光電催化的過程中，由于TiO2/Ti能夠形成定向電場，使得電子出現(xiàn)轉(zhuǎn)移走現(xiàn)象，故而降低了電子與空穴的結合，加速了有機物的降解。另外，UV光照射對電化學氧化產(chǎn)生促進作用，在電解反應過程中添加的電解質(zhì)NaCl會在陽極電解反應產(chǎn)生HClO，其在吸收紫外線的能量后會分解為·Cl和·OH，加快有機物的降解速率。從實際使用的效果來看，在光電催化氧化降解過程中，有著良好的光電協(xié)同作用。

經(jīng)微波處理后的廢水再經(jīng)過光催化氧化和電化學法協(xié)同處理，此組合處理工藝的作用就是將廢水中的污染物置換成CO2、水以及有機物。而微波誘導處理的作用是改善和強化廢水的后續(xù)光電催化處理的效率，有利于后續(xù)的光電催化處理。微波誘導強化處理是一種高級誘導技術，它是基于印染廢水中的難降解有機物等對微波具有很強的吸收能力。事實上，該技術在實際的運用過程中能夠促使廢物污染物表面的點位與微波發(fā)生強烈的作用，從而以此為基礎對污染物進行加熱，促進污染物表面的有機物進行分解反應，實現(xiàn)了對有機污染物有效降解。不僅如此，極性介質(zhì)在微波的作用下往往會導致通過分子因為離子的遷移而運動，從產(chǎn)生加熱效應。

（3）廢水過濾吸附階段：采用工業(yè)廢棄的沸石和礦渣作為吸附材料，對前面處理的廢水再進入工業(yè)廢渣過濾和吸附處理，進一步對廢水進行深度處理，處理后的廢水可以滿足重復利用的要求。

2 結束語

本工藝在使用的過程中具有操作簡便、投藥量少、固體廢物低的特點，不僅如此其還能夠促進COD去除率以及脫色效果的提升，滿足了印染廢水處理的需求，并確保處理后的廢水能夠進行回用操作。筆者認為，隨著該工藝在原水濃度較高的染料廢水（初始濃度為CODcr2 000～3 000mg/L，色度200～1 000倍）中的運用，能夠產(chǎn)生更高的經(jīng)濟效益。

表1 儲罐熱呼吸通氣量

Y：緯度因子；

VTK：儲罐體積，m3；

Ri：保溫影響因子

VIT：熱吸入量，m3/h；

Y：與蒸汽壓、平均儲存溫度和緯度有關的因子。

對比看出：SH/T3007—2014基本采用了API2000—1998中的相關計算數(shù)據(jù)。但是，隨著國外化工項目的應用及有關研究的發(fā)展，API 2000又進行了升版，細化了呼吸量的計算，從而更加符合實際工況。實際設計時，應該根據(jù)工況條件及項目要求設置呼吸閥，選用參考的標準通過計算確定呼吸閥的呼吸量。

3 緊急泄放閥的設計和選用

《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》SH/T3007—2014規(guī)定，對于采用氮氣或其他氣體氣封的甲B、乙類液體的儲罐還應設置事故泄壓設備。儲罐的緊急泄放閥是一種事故工況的安全設施?！冻汉偷蛪簝薜男箟骸稟PI2000規(guī)定，所有配有正常尺寸呼吸閥的儲罐必須配裝獨立的緊急泄放閥。一般下列工況均應選用緊急泄放閥：

1）盛裝閃點低于37.8℃的石油或石油產(chǎn)品的常壓儲罐，其介質(zhì)溫度有可能超此閃點；

2）儲罐內(nèi)介質(zhì)蒸汽的排放量較大，不適合選用呼吸閥；

3）儲罐操作過程中有可能產(chǎn)生非正常內(nèi)壓，如：可燃液體儲罐遭遇外部火災或罐內(nèi)發(fā)生化學反應。

3.1 緊急泄放閥分類

緊急泄放閥有單泄放的，也有泄放和吸入雙功能的。

3.2 緊急泄放閥的設定壓力和超壓

緊急泄放閥的設定壓力應滿足：儲罐設計負壓力＜緊急泄放閥負開啟壓力＜呼吸閥負開啟壓力＜儲罐操作壓力＜呼吸閥正開啟壓力＜緊急泄放閥正開啟壓力＜儲罐設計正壓力[2]。

3.3 緊急泄放流量計算

儲罐的緊急泄放量通常按外部火災工況考慮。發(fā)生火災時，儲罐因吸收外部熱量導致罐內(nèi)液體蒸發(fā)量劇增，緊急泄放閥需要排出這部分蒸汽，以避免儲罐超壓損壞。

對于火災工況，API 2000—2009規(guī)定了非冷凍地上儲罐泄放量計算公式[5]：

q：儲罐泄放量

Q：暴露在火災中的熱量輸入，W；

F：環(huán)境影響因子；

L：液體在泄放壓力和泄放溫度下的蒸發(fā)潛熱，J/kg；

T：泄放蒸汽的絕對溫度，K；

M：泄放蒸汽的分子量

其他工況下的呼吸量需要根據(jù)具體情況進行分析和計算。

4 泄放設施的泄放壓力

泄放裝置從達到設定壓力閥門開始開啟到壓力逐漸升高到泄放壓力，才能達到額定流量。對于泄放壓力的控制標準，國內(nèi)標準沒有明確的規(guī)定，設計時比較保守，普遍的做法是控制最高泄放壓力不超過儲罐設計壓力?！洞笮秃附拥蛪簝拊O計與制造》API620的規(guī)定可參照執(zhí)行：（1）呼吸閥的泄放壓力不超過儲罐設計壓力的110%；（2）緊急泄放閥的泄放壓力不超過儲罐設計壓力的120%。

5 結束語

常低壓儲罐的呼吸閥和緊急泄放閥等安全泄放設施的設計應該滿足相關規(guī)范的要求，這樣才能確保儲罐的設計安全可靠。呼出量與吸入量的確定應準確計算，確定的定壓和超壓值要經(jīng)濟合理，采用分級和多重保護，確保儲罐的系統(tǒng)設計安全經(jīng)濟。

[1] 沈佳逸.石油化工常壓及低壓儲罐安全泄放設施設計[J].化工設計，2010，20（3）：34-38.

[2] SH/T 3007—2014石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范[S].

[3] API620—2008 Design and Construction of Large[S].

[4] API2000—2009 Venting Atmospheric and Low-pressure Storage Tanks[S].

Pre-aeration-coagulation sedimentation-photoelectrocatalysis-filtration adsorption process for dyeing wastewater treatment

Yu Chao

The process of adjusting aeration，neutralization and coagulation sedimentation was introduced.In general，wastewater treatment after the link，you need to enter the microwave+photoelectrocatalysis+industrial waste filter adsorption combined treatment can be achieved for the treatment of pollutants to improve the treatment effect of wastewater and promote the effectiveness of various types of access.

printing and dyeing wastewater；process treatment；research

X703；X791

B

1003–6490（2016）10–0075–02

2016–09–01

于超（1985—），男，江蘇淮安人，助理工程師，主要從事水污染控制方面的工作。