大孔樹脂預(yù)處理染料混合廢水工藝研究

文_丁振中 高小燕 張超 徐俊山 揚(yáng)州日興生物科技股份有限公司

近幾年，染料行業(yè)迅速發(fā)展引起的環(huán)境問題日益突出，主要為各種染料產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，導(dǎo)致后續(xù)環(huán)保成本壓力過大。某公司染料產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品包括1-氨基蒽醌、分散染料、數(shù)碼印花墨水、吡唑蒽酮，其產(chǎn)生的廢水組分復(fù)雜、含酸量較大、色度高、COD濃度高，因此處理難度較大。

吸附法是一種有效的廢水中有機(jī)物處理方法，工業(yè)廢水最常用的大孔樹脂是一種高分子聚合物材料，在高鹽、高濃度條件下保持較高吸附能力，易再生，具有廣泛的應(yīng)用范圍。為了解決染料廢水污染嚴(yán)重的問題，該公司先將染料混合廢水進(jìn)行綜合利用，脫去廢水中的硫酸根離子，生產(chǎn)副產(chǎn)品；再經(jīng)水質(zhì)考察后擬采用3種型號大孔樹脂預(yù)處理染料混合廢水，比較研究樹脂的優(yōu)越性，選取最適宜處理本公司廢水的大孔樹脂型號；以COD去除率為主要評價指標(biāo)，以單因素試驗(yàn)（流速、處理體積）確定大孔樹脂預(yù)處理混合廢水的最佳工藝條件。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要材料與試劑

大孔樹脂XDA-1、XDA-300、XDA-500：西安藍(lán)曉科技新材料股份有限公司；染料混合廢水：揚(yáng)州日興生物科技股份有限公司；COD回流消解儀；滴定管，真空泵，所用試劑均為分析純。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 樹脂預(yù)處理

選取3種型號大孔樹脂（XDA-1、XDA-300、XDA-500），分別用丙酮洗至無色，去除合成過程中的殘留有機(jī)物及其他雜質(zhì)；再用5BV的蒸餾水洗凈，靜置備用。

2.2.2 樹脂預(yù)處理混合廢水試驗(yàn)

影響樹脂吸附的主要因素有pH、溫度、流速、處理體積等；本實(shí)驗(yàn)是處理廠區(qū)綜合利用生產(chǎn)副產(chǎn)品后的混合廢水，pH均為弱酸性，而混合廢水均排放在生化池中，溫度為常溫?；谏a(chǎn)實(shí)際操作情況，pH、溫度兩大因素視為樹脂吸附固定條件，因此本實(shí)驗(yàn)主要針對流速與處理體積進(jìn)行單因素試驗(yàn)，以COD去除率為主要評價指標(biāo)，考察流速與處理體積對大孔樹脂預(yù)處理染料混合廢水的影響，為后續(xù)公司深入研究提供工藝參數(shù)選擇和運(yùn)行依據(jù)。

2.2.2.1 樹脂型號對樹脂預(yù)處理廢水的影響

將取100mL的樹脂（XDA-1、XDA-300、XDA-500），裝入樹脂柱中，經(jīng)預(yù)處理后，取相同的染料混合廢水通過蠕動泵控制廢水的流速為2.0BV/h，處理體積為30BV，測定大孔樹脂預(yù)處理后的混合廢水的COD值，考察不同型號的大孔樹脂對預(yù)處理染料混合廢水的影響，比較研究樹脂的優(yōu)越性，選取最適宜處理本公司廢水的大孔樹脂型號。

2.2.2.2 流速對樹脂預(yù)處理廢水的影響

將100mL同一型號的樹脂，裝入樹脂柱中，經(jīng)預(yù)處理后，取一定量的染料混合廢水通過蠕動泵，處理體積為30BV，控制廢水的流速（0.5BV/h、1.0BV/h、1.5BV/h、2.0BV/h、2.5BV/h 3.0BV/h），測定大孔樹脂預(yù)處理后的混合廢水的COD值，考察流速對大孔樹脂預(yù)處理染料混合廢水的影響。

2.2.2.3 處理體積對樹脂預(yù)處理廢水的影響

將100mL同一型號的樹脂，裝入樹脂柱中，經(jīng)預(yù)處理后，取一定量的染料混合廢水通過蠕動泵，控制廢水的流速2.0BV/h處理體積為10BV、20BV、30BV、40BV、50BV、60BV、70BV 80BV、90BV、100BV，測定大孔樹脂預(yù)處理后的混合廢水的COD值，考察處理體積對大孔樹脂預(yù)處理染料混合廢水的影響。

2.2.3 分析方法

采用重鉻酸鉀法測定工業(yè)廢水COD；COD去除率=(進(jìn)水COD-出水COD)/進(jìn)水COD 。

3 結(jié)果與討論

3.1 樹脂型號對樹脂預(yù)處理廢水的影響

如圖1所示，相同條件下（進(jìn)水COD值為1871.16 mg/L），三種型號的大孔樹脂處理染料混合廢水具有不同的效果。流速在2 BV/h，處理體積為30BV 時，XDA-1處理廢水的COD去除率為80.69%，XDA-300處理廢水的COD去除率為84.41%，XDA-500處理廢水的COD去除率為91.22%（出口COD值僅為164.26mg/L）。三種型號的樹脂預(yù)處理效果不同，主要是因?yàn)閄DA-1是苯甲醇、環(huán)氧氯丙烷廢水處理專用吸附樹脂；XDA-300是對（鄰）硝基苯酚、間甲酚、鄰甲酚廢水處理專用樹脂；而XDA-500是對多種酚類、有機(jī)酸、硝基物等中間體廢水處理的專用樹脂。經(jīng)比較，XDA-500更適合處理染料混合廢水。

圖1 樹脂型號對樹脂預(yù)處理廢水的影響

3.2 流速對樹脂預(yù)處理廢水的影響

由圖2可知，流速對XDA-500型號的大孔樹脂處理染料混合廢水具有不同的效果，隨著流速的增加，COD去除率整體呈現(xiàn)降低的趨勢。在常溫條件下，進(jìn)水COD值為2257.62mg/L，處理體積為30BV時，控制流速在1BV/h時，COD去除率達(dá)到最高值，為90.03%，在低流速下，混合廢水與吸附劑充分接觸，能夠有效吸附混合廢水中的有機(jī)物質(zhì)，吸附作用更加充分。而流速為2.5BV/h（COD去除率為80.52%）后，COD去除率迅速下降，這是因?yàn)楦吡魉傧?，有機(jī)物未被吸附劑作用，就從樹脂柱中流出，處理混合廢水效果不佳，增加后期環(huán)保處理成本，不利于公司實(shí)際生產(chǎn)；但過低的流速會影響生產(chǎn)進(jìn)程，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，XDA-500型號的大孔樹脂處理染料混合廢水的最佳流速為2.5BV/h。

圖2 流速對樹脂預(yù)處理廢水的影響

3.3 處理體積對樹脂預(yù)處理廢水的影響

由圖3可知，處理體積對XDA-500型號的大孔樹脂處理染料混合廢水具有不同的效果，隨著處理體積的增加，COD去除率呈現(xiàn)緩慢波動后快速降低的趨勢。在常溫條件下，進(jìn)水COD值為1768.57mg/L，流速為2BV/h，處理體積小于60BV 時，COD去除率波動較小，波動范圍為88.54%～91.57%；而當(dāng)處理體積大于70BV（COD去除率為79.41%）后，COD去除率呈現(xiàn)快速降低的趨勢，這是因?yàn)殡S著處理體積的增加，混合廢水與吸附劑充分接觸后，吸附劑可吸附容量越小，處理混合廢水效果不佳。在不影響吸附效果的情況下，處理體積越大，后期處理混合廢水的成本就相對越低，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，XDA-500型號的大孔樹脂處理染料混合廢水的最佳處理體積為70BV/h。

圖3 處理體積對樹脂預(yù)處理廢水的影響

4 結(jié)語

本文采用3種型號大孔樹脂預(yù)處理染料混合廢水，比較研究樹脂的優(yōu)越性；基于生產(chǎn)實(shí)際操作情況，pH、溫度兩大因素視為樹脂吸附固定條件，以COD去除率為主要評價指標(biāo)，相同條件下，最適宜處理本公司廢水的大孔樹脂型號為XDA-500；處理體積為30BV時，XDA-500型號的大孔樹脂處理染料混合廢水的最佳流速為2.5BV/h；流速為2 BV/h，最佳處理體積為70BV/h，為后續(xù)公司深入研究提供工藝參數(shù)選擇和運(yùn)行依據(jù)。