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纺织企业的印染废水经过传统的生化处理后一般会排入城镇污水厂,但是政府对染整行业废水排放的标准愈加严格,传统的生化处理渐渐难以满足行业要求。本课题以嘉兴某印染企业生化尾水作为研究对象,利用超滤+反渗透双膜组合工艺实现淡水产水大部分回用。比较研究了传统的芬顿工艺、微电解工艺和非均相催化氧化工艺对膜浓缩液的去除效果差异。在此基础上,进一步研究微电解耦合非均相催化氧化工艺深度处理膜浓缩液的工艺,考察pH、反应时间、药剂投加量等因素对污染物去除效率的影响,建立集固、气、液、微电为一体的膜浓缩液催化氧化深度处理工艺。具体研究结果如下:
(1)印染废水生化出水利用超滤+反渗透组合工艺进行回用工艺路线研究。超滤膜对印染废水生化出水的COD去除率在7%左右,色度去除率23%,电导率下降4%左右;反渗透印染废水生化出水COD去除率能达到89%以上,色度去除率100%,电导率下降91%左右。双膜系统对印染废水生化出水处理后,产水率可以达到70%~80%,产水满足HJ471-2009漂洗回用标准,可以直接回用至前端生产用水。
(2)对印染废水反渗透的膜浓缩液采用间歇实验比较研究了传统芬顿工艺、微电解工艺和非均相催化氧化工艺去除效果差异。这三种工艺在去除膜浓缩液COD方面:微电解工艺可以达到和芬顿工艺相同的效果,非均相催化氧化工艺去除效果较差。在膜浓缩液脱色方面:微电解工艺脱色效果最佳,非均相催化氧工艺次之,芬顿工艺较差。但是单独使用微电解工艺不能百分百去除膜浓缩液中的COD,因此采用非均相催化氧化技术与其耦合处理膜浓缩液。微电解工艺优化参数如下:当进水pH=4,反应时间为60min,填料与膜浓缩液体积比=1∶6时,微电解对膜浓缩液COD的去除效果最佳,可以达到80.38%;非均相催化氧化工艺优化参数为:当进水pH=4,反应时间60min,30%双氧水投加量为2ml/L时,膜浓缩液出水COD可以稳定降到60mg/L以下。因此,膜浓缩液加酸后经过微电解反应,其出水调酸后进行非均相催化氧化,膜浓缩液中的COD含量可以从443mg/L降到60mg/L以下,膜浓缩液COD能达到纺织染整工业水污染排放标准(GB4287-2012)的直排标准。
(3)在微电解耦合非均相催化氧化深度处理膜浓缩液间歇式试验基础上,在膜浓缩液进水COD浓度升高到781mg/L的情况下,采用微电解耦合非均相催化氧化组合工艺连续试验,膜浓缩液出水的COD从781mg/L下降150~200mg/L左右,色度从380倍降到44倍。膜浓缩液初始pH=7.64时,COD降解率在40%~65%左右;膜浓缩液初始pH=4.04时,COD去除率在34%~51%左右。连续运行试验表明,膜浓缩液初始pH为中性时对COD和色度去除效果更佳。同时,随着运行时间的增加,出水COD会有所上升,连续运行时,反应器产泥量也较大。从实验结果来看,微电解耦合非均相催化氧化连续处理膜浓缩液效果较差,该组合工艺难以应用于实际工程中,有待进一步改进。
(4)膜浓缩液有机物降解以微电解工艺为主。通过EDS测试,微电解陶粒T-20含有丰富的元素,主要为C、O、Fe、Cu和Al。利用T-20作为反应填料时,酸性及中性条件下膜浓缩液COD去除率都能达到50%以上。同时,对使用前后的T-20进行SEM表征,发现随着运行时间的增加,填料表面及内部空隙会被氧化膜覆盖,浓缩液的COD去除率也有所下降。微电解陶粒T-20制作原料取自工业废弃物如污泥碳、合金粉和工业级铁粉等,反应操作简单,对膜浓缩液COD去除效果好,而且可以在中性废水中发挥较好的作用。
(1)印染废水生化出水利用超滤+反渗透组合工艺进行回用工艺路线研究。超滤膜对印染废水生化出水的COD去除率在7%左右,色度去除率23%,电导率下降4%左右;反渗透印染废水生化出水COD去除率能达到89%以上,色度去除率100%,电导率下降91%左右。双膜系统对印染废水生化出水处理后,产水率可以达到70%~80%,产水满足HJ471-2009漂洗回用标准,可以直接回用至前端生产用水。
(2)对印染废水反渗透的膜浓缩液采用间歇实验比较研究了传统芬顿工艺、微电解工艺和非均相催化氧化工艺去除效果差异。这三种工艺在去除膜浓缩液COD方面:微电解工艺可以达到和芬顿工艺相同的效果,非均相催化氧化工艺去除效果较差。在膜浓缩液脱色方面:微电解工艺脱色效果最佳,非均相催化氧工艺次之,芬顿工艺较差。但是单独使用微电解工艺不能百分百去除膜浓缩液中的COD,因此采用非均相催化氧化技术与其耦合处理膜浓缩液。微电解工艺优化参数如下:当进水pH=4,反应时间为60min,填料与膜浓缩液体积比=1∶6时,微电解对膜浓缩液COD的去除效果最佳,可以达到80.38%;非均相催化氧化工艺优化参数为:当进水pH=4,反应时间60min,30%双氧水投加量为2ml/L时,膜浓缩液出水COD可以稳定降到60mg/L以下。因此,膜浓缩液加酸后经过微电解反应,其出水调酸后进行非均相催化氧化,膜浓缩液中的COD含量可以从443mg/L降到60mg/L以下,膜浓缩液COD能达到纺织染整工业水污染排放标准(GB4287-2012)的直排标准。
(3)在微电解耦合非均相催化氧化深度处理膜浓缩液间歇式试验基础上,在膜浓缩液进水COD浓度升高到781mg/L的情况下,采用微电解耦合非均相催化氧化组合工艺连续试验,膜浓缩液出水的COD从781mg/L下降150~200mg/L左右,色度从380倍降到44倍。膜浓缩液初始pH=7.64时,COD降解率在40%~65%左右;膜浓缩液初始pH=4.04时,COD去除率在34%~51%左右。连续运行试验表明,膜浓缩液初始pH为中性时对COD和色度去除效果更佳。同时,随着运行时间的增加,出水COD会有所上升,连续运行时,反应器产泥量也较大。从实验结果来看,微电解耦合非均相催化氧化连续处理膜浓缩液效果较差,该组合工艺难以应用于实际工程中,有待进一步改进。
(4)膜浓缩液有机物降解以微电解工艺为主。通过EDS测试,微电解陶粒T-20含有丰富的元素,主要为C、O、Fe、Cu和Al。利用T-20作为反应填料时,酸性及中性条件下膜浓缩液COD去除率都能达到50%以上。同时,对使用前后的T-20进行SEM表征,发现随着运行时间的增加,填料表面及内部空隙会被氧化膜覆盖,浓缩液的COD去除率也有所下降。微电解陶粒T-20制作原料取自工业废弃物如污泥碳、合金粉和工业级铁粉等,反应操作简单,对膜浓缩液COD去除效果好,而且可以在中性废水中发挥较好的作用。