樹脂處理焦化廢水生化出水的研究

楊大地

(四川省工業(yè)環(huán)境監(jiān)測研究院,四川成都610042)

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樹脂處理焦化廢水生化出水的研究

楊大地

(四川省工業(yè)環(huán)境監(jiān)測研究院,四川成都610042)

摘 要:使用DR1型樹脂對焦化廢水生化出水進行了吸附正交實驗與解析正交實驗,初步優(yōu)化了吸附與解析條件,得出p H值為7,進水流速為2BV/L,廢水溫度28℃時為吸附最優(yōu)參數(shù),100ml樹脂可產(chǎn)出達標出水1.79L;在控制反洗流速為4BV/L,解析液溫度24℃,解析液堿含量4％,鹽含量4％,次氯酸鈉溶液含量70ml/L時為解析最優(yōu)參數(shù),樹脂再生效率達91％。

關鍵詞:樹脂;焦化廢水生化出水;COD

1 引言

焦化廢水是由煉焦行業(yè)產(chǎn)生的一類廢水,是造成水體污染的重要污染源[1]。焦化廢水中含有氨氮、硫化物、氰化物、硫氰酸鹽、雜環(huán)化合物、多環(huán)芳烴(PAHs)、酚類化合物等有毒有害物質,具有污染濃度高、色度高、毒性大、成分復雜等特點,是典型難降解高毒性有機廢水[2-5]。目前焦化廢水一般是通過生化法進行處理,但焦化廢水產(chǎn)生流量、污染物量浮動較大,生化出水難以穩(wěn)定達標。基于吸附法處理焦化廢水具有工藝簡單、成本低廉,并且運行穩(wěn)定的理念,參考樹脂吸附在廢水處理方面應用的資料,嘗試采用離子交換樹脂處理焦化廢水生化出水。前期實驗中,發(fā)現(xiàn)強堿型陰離子樹脂對廢水COD吸附處理有比較理想的效果,并從若干樹脂中篩選出DR1型樹脂。采用DR1型樹脂對焦化廢水生化出水做吸附實驗,以正交實驗討論樹脂吸附與解析過程中影響較大的因素,為樹脂在焦化廢水處理應用方面提供一些參考依據(jù)。

2 實驗部分

2.1 試驗儀器及材料

試驗儀器:HACH DR2700快速測定儀、DHZT-9076A電熱恒溫鼓風干燥箱。

試驗裝置:自制吸附柱,內(nèi)徑4.5cm,高20cm。實驗室恒定泵,流速范圍0.1L/h～1L/h。

試驗材料:氯化鈉、氫氧化鈉、稀鹽酸、次氯酸鈉溶液(有效氯≥10％),分析純。

試驗用水:試驗用生化出水由威化鋼鐵提供。

試驗用樹脂:DR1型強堿性陰離子交換樹脂,白色球狀顆粒,粒徑0.216mm～1.234mm≥95％,濕真密度1.21g/ml～1.25g/ml,濕視密度0.55g/ml～0.75g/ml,最大交換容量不小于3.6mmol/g。

2.2 取樣與分析方法

實驗中每10min采集出水水樣并采用快速測定儀測定COD值及p H值。COD測定濃度范圍為1mg/L～1 500mg/L。

2.3 實驗標準

本實驗以處理焦化廢水生化出水穩(wěn)定達標為前提,因此實驗處理出水以工廠廢水回用COD為100mg/L以下為處理標準。采集到的實驗用焦化廢水生化出水COD為525mg/L,p H為8.8,SS為80mg/L～100mg/L。

2.4 試驗數(shù)據(jù)處理計算樹脂穿透吸附量采用公式:

式中 Q為COD吸附量,單位mg/g;c0為廢水初始濃度,單位mg/L;c為吸附后出水中COD濃度,單位mg/L;V為廢水的體積,單位L;M為樹脂質量,單位g。

計算樹脂吸附效率采用公式:

式中 η為COD吸附效率,無量綱;c0為廢水COD初始濃度,單位mg/L;c為吸附后出水中COD濃度,單位mg/L。

計算樹脂再生效率采用公式:

式中 q為樹脂再生效率,無量綱;c為解析液COD濃度,單位mg/L;V為解析液體積,m單位ml;為樹脂質量,單位g;Q為樹脂穿透吸附量,單位mg/g。

2.5 實驗方法

實驗采用正交試驗對DR1型樹脂做吸附與解析優(yōu)化,并通過極差分析吸附與解析過程中影響較大的因素。實驗中每個吸附柱樹脂填裝量為濕視體積100ml(干重27.6g)。吸附方式為恒壓順流吸附;解析方式為恒壓逆流反洗,解析液用量為1L。正交實驗因素與水平設定如表1、2。

表1　吸附正交表

表2　解析正交表

3 實驗結果與討論

3.1 吸附正交實驗

經(jīng)吸附正交實驗,計算處理達標出水水量,得最優(yōu)吸附參數(shù):p H值為7,進水流速為2BV/L,廢水溫度28℃時可產(chǎn)出達標出水1.79L,樹脂吸附穿透量為7.6mg/L。根據(jù)方差分析,試驗發(fā)現(xiàn)廢水溫度對樹脂脫附COD影響較大。實驗中最小處理水量為1.56L,樹脂穿透吸附量為24.02mg/g;最大處理水量為1.79L,樹脂穿透吸附量為27.56mg/g。

3.2 解析正交試驗

經(jīng)解析正交實驗,計算解析效率,得最優(yōu)解析參數(shù):反洗流速為4BV/L,解析液堿含量4％,鹽含量4％,次氯酸鈉溶液含量70ml/L,解析液溫度24℃時樹脂再生效率可達91％。根據(jù)方差分析,五種因素對解析效率影響較為平均,其中次氯酸鈉含量為優(yōu)先影響因素。實驗中樹脂最小再生率為72％,解析時間為5.6h;最大再生率為91％,解析時間為3.7h。

3.3 結論

針對使用DR1型樹脂處理焦化廢水生化出水,進行吸附與解析實驗。實驗得出,吸附過程中,在p H值為7,進水流速為2BV/ L,廢水溫度為28℃時,吸附效果最佳,并且溫度對吸附效果影響較大,隨溫度在一定范圍內(nèi)升高,吸附效果越好;解析過程中,在反洗流速為4BV/L,解析液堿含量為4％,鹽含量為4％,次氯酸鈉含量為70ml/L,解析液溫度為24℃時,解析效果最佳。實驗表明DR1型樹脂對焦化廢水生化出水中COD脫附有一定作用,并初步確定了一些實驗優(yōu)化條件。對于這些參數(shù)的優(yōu)化還需更細致的實驗分析并根據(jù)實際廢水產(chǎn)出情況結合工業(yè)化應用尋找更多的參數(shù)進行實驗。此外實驗中還發(fā)現(xiàn),隨解析液中次氯酸鈉濃度增加,出現(xiàn)樹脂少許破碎的現(xiàn)象,因此樹脂的壽命也可能成為樹脂對焦化廢水處理的工業(yè)化應用中重要的研究內(nèi)容。

參考文獻:

[1] 馬英歌,張清友,賈漢東,等.不同絮凝劑脫除焦化廢水中氨氮的研究[J].水污染防治與治理,2002,24(1):16-18.

[2] 齊瑤,常杪,小柳秀明.小城鎮(zhèn)農(nóng)村生活污水分散處理的適用技術探討[J].中國給水排水, 2008,18:1-5.

[3] 沈曉清,王衛(wèi)琴C.地下土壤滲濾系統(tǒng)處理農(nóng)村生活污水應用研究[J]C.工業(yè)安全與環(huán)保, 2009,35(7):15-17.

[4] 楊俊,龔琴紅C.人工濕地在我國農(nóng)村生活污水治理中的應用[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展,2007 (2):71-74.

Study on Treatmeat of Effluent of Coking Waste Water by Resin

YANG Da-di
(Sichuan Academy of Industrial Environmental Monitoring,Chengdu 610042 Sichuan,China)

Abstract:Use DR1resin for adsorption of orthogonal experiment,analysis of the orthogonal experiment of the effluent of coking waste water,a preliminary optimization of adsorption and desorption conditions,draw the conclusion that p H is 7,the inlet velocity is 2BV/L,water temperature 28 Celsius;for the adsorption of optimal parameters,the 100ml resin can output standard of effluent 1.79L;in the control of backwash velocity is 4BV/L,the analytical solution of temperature 24 Celsius analysis of liquid alkali content,salt content of 4％,4％,the content of sodium hypochlorite solution of 70ml/L for the analysis of optimal parameters,resin regeneration efficiency of 91％.

Key words:resin;coking waste water;COD

作者簡介:楊大地,助理工程師,主要從事節(jié)能環(huán)保工作。

文章編號:1001-5108(2016)01-0080-03

中圖分類號:X784

文獻標識碼:A