【印染】电渗析耦合生化深度处理染料中间体废水

北极星环保网讯:我国印染业经过近几年的发展，染料品种及数量都增加了很多，然而染料生产过程中产生的废水对周边环境可造成巨大的危害，已经成为我国水系环境最主要的污染源之一。我国在印染行业已经有很完善的工业体系，主要包含了原料生产及印染加工等工序。然而，由于合成染料中间体反应需要添加各种药剂，且产品回收率低，中间需要大量的酸洗、碱洗等工艺，所以造成染料中间体废水中含有较多的化合物质(如原料、盐类、副产物等)，这些物质使废水具有高COD、难降解、含盐量高、毒性大、不易生化处理等特点。至今为止，由于监管力度不够等因素，染料中间体生产过程中产生的污水几乎都是在不达标的情况下即排入自然水系中，对环境造成了巨大的危害，并且即使是能做到达标排放，染料中间体废水中的部分化合物也对周边环境有潜在危害，会对周围居民健康造成一定影响。因此，染料废水大量排放所引起的环境污染问题已成为目前我国急需解决的问题之一。

目前国内对该类废水处理的方法主要是混凝沉降、多效蒸发或稀释后生化处理等。但由于混凝沉降并不能对废水中的有机物和无机盐深度处理，目前主要应用于预处理阶段。而传统多效蒸发工艺能耗较高，使得产品的利润空间降低。生化物化等方法难以处理高盐、高COD的废水，同时染料中间体中某些副产物难以降解，使得最终出水难以达到国家排放标准。针对上述问题，笔者采用混凝沉降为预处理，电渗析耦合生化后端处理的手段，对染料中间体废水进行深度处理，实现资源回收利用及零排放的目标。

电渗析在直流电的作用下离子产生定向迁移，然后通过离子交换膜的选择渗透作用达到脱盐或浓缩的目的。电渗析具有占地面积小、水资源回收率高、运行费用低、操作与维护简便等优点，目前在海水淡化、特种分离和资源回收等方面达到了广泛的应用，然而在染料中间体废水的处理与资源回收等方面的研究还较少。

1实验部分

1.1  实验装置及水质实验采用自制的三隔室电渗析装置。装置由三个循环系统组成，每一个循环系统包括循环泵、压力计、流量计和水槽。其中电极采用钛涂钌电极，有效面积为80cm2。循环泵将料液打入到电渗析隔室中，料液室的流量为10～30L/h，为了保持三室压力平衡可以依靠流量计调节阀门控制极水室和浓缩室的流量，流程如图1所示。电渗析膜堆10张阳离子交换膜和9张阴离子交换膜组成，膜尺寸为160mm×80mm，单张膜的有效膜面积为80cm2。直流电源型号为KGF20A/50V  CV/CC，电导率仪型号为DDS-307，FE20台式pH计。

实验所处理的染料中间体废水由山东某染料中间体生产公司提供。废水主要产生于染料中间体生产过程中酸洗与碱洗工艺阶段，其中染料中间体4-二丁氨基酮酸(BBA)生产过程中产生的酸洗废水(COD：30g/L)和碱洗废水(COD：180g/L)都具有较高的有机物含量。

1.2实验方法将生产染料中间体4-二丁氨基酮酸(BBA)中产生的酸洗废水和碱洗废水混合，调节水质的pH为8～9、析出不溶有机物。然后依次加入絮凝剂、助凝剂，其中絮凝剂为聚合氯化铝(PAC)，用量为30～70mg/L废水，助凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)，用量为1～5mg/L废水，沉降时间为1～4h。然后将上述预处理后的废水经砂滤器过滤，然后由泵通入电渗析装置进行脱盐处理，并在蠕动泵推动下以一定的流速进行循环。实验采用恒压操作，定时测量电渗析浓淡水室内溶液的电导率。电渗析脱盐处理后的产水通入生化处理系统进行有机物的处理，最终达到国家化工废水的排放标准。

1.3分析方法实验中电导率及pH分别由上海精密科学仪器有限公司的雷磁DDS-307A电导率仪及梅特勒-托利多的FE20台式pH计测得。

电渗析处理废水的脱盐率由以下公式得出：

E=(γ0-γ1)/γ0(1)

式中，γ0和γ1分别为原水和出水的电导率。COD采用标准重铬酸钾法测量。

2结果与讨论

2.1PAC投加量对有机物脱除率的影响由图2可以看出，随着PAC投加量的增加，COD的脱除率开始阶段呈线性增加，而当PAC投加量高于46mg/L时，COD的脱除率则基本保持在82%左右不变。这是由于在PAC混凝沉降过程中需要有吸附架桥的机会，而当PAC投加过量后，虽然导致络合离子的数量增加，但架桥过程中所需的粒子的表面吸附活性点反而变少，最终使得架桥变困难。此外，当PAC投加过量后会导致胶粒吸附过多反粒子，使原来胶团所带的负电荷转变为正电荷。此种转变又会导致同种带电性的粒子之间相互排斥而产生分散，最终导致已经形成的絮体胶团重新转变为稳定的胶体或悬浮物。所以BBA生产过程中碱洗与酸洗的混合废水的PAC最佳投加量为50mg/L。

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