酸性染料废水化学—生物复合处理方法研究

摘要

酸性染料废水组分复杂，含盐量高，有机污染物浓度大，色度深，若不能实现达标排放，给环境、人体均会造成严重影响。近年来，众多的研究者采用各种物理、化学及生物方法对酸性染料废水的处理技术进行了研究，其中三辛胺、电化学和有机粘土处理染料废水日益受到研究者的关注，并取得了一定的研究进展。本研究采用三辛胺络合萃取、三维电极电解、生化法及有机粘土吸附等方法复合处理酸性染料废水，实现技术完整性。
　　 采用三辛胺络合萃取、三维电极电解、生化法、吸附法对酸性大红G模拟染料废水进行处理，并对不同方法的处理效果进行了深入的分析研究。结果表明，模拟染料废水经过三维电极电解预处理后，再进行生化处理，生化处理单元出水CODCr满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准要求，但出水色度尚未达到一级排放标准，故生化处理出水采用有机粘土吸附法进行脱色处理，解决了染料废水色度较高的问题。
　　 三辛胺络合萃取试验中，采用了单因素试验法对模拟染料废水进行试验，对实际染料废水进行萃取试验时，参考模拟染料废水单因素试验的试验结果，采用正交试验进行参数优化。单级萃取试验结果表明，当废水CODCr=1300mg/L、煤油：三辛胺=1:2、相比R=1:4、pH=2.0时，萃取率达94.09％。正交试验结果表明最佳萃取条件为：pH=2.5、相比R=1:3、煤油：三辛胺=1:2、废水初始CODCr320mg/L。反萃试验时，当NaOH质量分数为20％时，回收液中污染物浓缩倍数最大，达到3.6倍。
　　 三维电极电解预处理酸性染料模拟废水试验采用单因素试验及正交试验。结果表明，当平板电极为石墨电极，极板间距为4.0cm，填料总体积为600mL、活性炭与玻璃珠体积比为2:1，槽电压20V,pH=5,Na2SO4投加量为1.5g/L，电解150min、废水初始质量浓度为2000mg/L时，CODCr去除率为49.78％，色度去除度为81.45％，且原水的可生化性得到极大的改善。反应动力学研究结果表明三维电极反应器预处理模拟染料废水的反应速率与污染物浓度和反应时间有关，接近于一级反应。
　　 经三维电极反应器预处理后的酸性大红G模拟废水，投加Ca(OH)2固体，调节pH在8.5左右，去除废水中的SO42ˉ等无机离子，在生物接触氧化池中，填料选用悬浮状聚苯乙烯弹性立体填料，正常运转后，考察进水浓度、pH、水力停留时间等因素对CODCr去除率的影响，经生物接触氧化处理12h后，出水CODCr在85mg/L左右，色度300倍。
　　 有机粘土吸附试验分别采用静态试验和动态试验。静态试验考察了废水pH、温度及有机粘土循环使用次数对处理效果的影响。动态试验采用正交试验法，考察pH、有机粘土投加量及停留时间对色度去除率的影响。XRD分析表明废水中的污染物进入到吸附后的有机粘土层间。
　　 本研究结果表明，采用三维电极反应器-生物接触氧化-有机粘土吸附处理，酸性染料废水出水CODCr低于100mg/L，色度低于50倍，满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 染料生产特点与技术处理现状

1.1.1 染料生产过程及废水来源、特点

1.1.2 染料废水处理技术现状

1.2 溶剂萃取法

1.2.1 溶剂萃取法的原理

1.2.2 萃取法的研究与应用

1.2.3 三辛胺萃取研究现状

1.3 电化学法

1.3.1 微电解法

1.3.2 三维电极法

1.4 生物处理法

1.4.1 染料废水的可生化性及其影响因素

1.4.2 厌氧生物处理法

1.4.3 好氧生物处理法

1.5 吸附法

1.5.1 吸附法研究现状及应用

1.5.2 有机粘土吸附

1.6 课题的研究意义、内容及创新点

1.6.1 课题的提出及研究意义

1.6.2 研究内容

1.6.3 创新点

2 三辛胺对酸性染料废水的络合萃取研究

2.1 试验材料及方法

2.1.1 试验材料

2.1.2 试验方法

2.1.3 分析项目及测定方法

2.2 结果与讨论

2.2.1 试验原理

2.2.2 萃取相组成对萃取效果的影响

2.2.3 相比对萃取效果的影响

2.2.4 pH的摆动效应

2.3 多因子综合影响分析

2.4 反萃试验

2.5 本章小结

3 三维电极反应器预处理酸性染料废水研究

3.1 试验材料及方法

3.1.1 试验材料

3.1.2 试验装置

3.1.3 分析项目及检测方法

3.2 试验部分

3.2.1 试验原理

3.2.2 极板间距的确定

3.2.3 工作条件对去除效果的影响

3.3 结果与讨论

3.3.1 极板间距的选择

3.3.2 三维电极反应器工作条件对废水处理效果的影响

3.3.3 三维电极反应器反应动力学研究

3.3.4 三维电极反应器与二维电极反应器能耗比较

3.4 本章小结

4 电解后染料废水的生化处理

4.1 试验材料及方法

4.2 污泥驯化及挂膜启动

4.3 结果与讨论

4.3.1 进水浓度对废水CODCr去除率的影响

4.3.2 进水pH对废水处理效果的影响

4.3.3 HRT对废水处理效果的影响

4.4 本章小结

5 有机粘土对染料废水的脱色作用

5.1 试验材料与方法

5.1.1 试验材料

5.1.2 试验方法

5.1.3 分析方法

5.2 结果与讨论

5.2.1 静态试验结果与讨论

5.2.2 动态试验结果与讨论

5.3 本章小结

6 结论与展望

参考文献

致谢

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