某高分子涂料的廢水處理試驗(yàn)研究

張 彬

廣東工業(yè)大學(xué)，廣東廣州 510006

0 引言

高分子涂料的生產(chǎn)廢水由于其水質(zhì)復(fù)雜、污染物濃度高，長期以來都屬于難于處理的工業(yè)廢水；銅酞菁作為酞菁系列有機(jī)顏料和涂料的合成中間體，其生產(chǎn)合成工藝通常可分為液相法和固相法兩種，但無論采用哪種方法，其生產(chǎn)過程中的壓濾、漂洗階段環(huán)節(jié)都不可避免地會有大量母液和漂洗廢水排出。針對銅酞菁這種高分子涂料合成中間體的生產(chǎn)廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，綜合考慮清除Cu2+、NH3-N等效率的影響因素和高濃度含量的SO42-以及其他有毒離子對微生物生長繁殖的抑制作用，采用化學(xué)沉淀加生化處理的新工藝對銅酞菁高分子涂料生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理凈化。

1 試驗(yàn)方案

1.1 廢水取樣

試驗(yàn)廢水取自廣東某高分子涂料廠銅酞菁液相法生產(chǎn)車間排出的壓濾母液，取樣廢水中的各種污染物（離子）濃度具體見表1。

表1 廢水中污染物濃度（mg/L）

1.2 試驗(yàn)方案設(shè)計

根據(jù)銅酞菁生產(chǎn)過程中壓濾母液的水質(zhì)特點(diǎn)，先將廢水樣品在六聯(lián)攪拌機(jī)上進(jìn)行混凝沉淀處理。實(shí)際試驗(yàn)中，每次取壓濾母液500mL，并向母液中投加一定量的NaOH(濃度為10%)溶液[1]，同時嚴(yán)格控制混合液體PH=10，攪拌機(jī)先以400r/min高速轉(zhuǎn)動0.5min，再以80r/min～100r/min 慢速轉(zhuǎn)動20min，然后靜置60min 以上，待混合液中的固體沉淀物充分沉淀后，取其上層清液進(jìn)行水質(zhì)檢測。

取靜置沉淀后的混合液上層清液，加入一定量的H3PO4、MgCl2等物質(zhì)[2]，同時嚴(yán)格控制混合液的PH=10 后，在攪拌機(jī)上先以400r/min高速轉(zhuǎn)動1min，然后再以80r/min～100r/min 慢速轉(zhuǎn)動30min 后，待混合液靜置沉淀60min 后，取其上層清液進(jìn)行水質(zhì)檢測。

在脫氨后的混合液上層清液出水中，添加適量的多硫化鈣溶液，同時控制混合液的PH=8～9，在攪拌機(jī)上以200r/min 快速轉(zhuǎn)動約3min 后，再以80r/min～100r/min 慢速轉(zhuǎn)動約10min 使混合液充分混合，再加入適量的三氯化鐵溶液，并再次以280r/min 快速轉(zhuǎn)動混合約0.5min，再以80r/min～100r/min 慢速轉(zhuǎn)動約20min，然后靜置沉淀30min 以使混合液充分混凝沉淀，取其上層清液進(jìn)行水質(zhì)檢測。

取沉淀后的上層清液并進(jìn)行相應(yīng)的營養(yǎng)配比，然后裝入A/O反應(yīng)器，采用除銅脫氨后的銅酞菁壓濾母液廢水對接種污泥進(jìn)行相應(yīng)的培養(yǎng)、馴化，按預(yù)定設(shè)置的反應(yīng)條件控制反應(yīng)的進(jìn)行。在厭氧階段維持培養(yǎng)4h的時間，停止后進(jìn)行機(jī)械攪拌；在好氧階段停留維持的時間控制為8h，期間采用除油后的壓縮空氣進(jìn)行充氧，采用φ5 砂芯曝氣頭。最后，生化處理后A/O 反應(yīng)器中的出水經(jīng)過沉淀器沉淀，取沉淀器出水中的上層清液進(jìn)行水質(zhì)檢測。

1.3 水質(zhì)檢測

混合液的PH 值采用玻璃電極法進(jìn)行測定和控制，溶液中的COD 成分含量采用標(biāo)準(zhǔn)重鉻酸鉀法進(jìn)行測定，TCu2-濃度通過采用分光光度法進(jìn)行測定，NH3-N 含量通過采用標(biāo)準(zhǔn)曲線比色法進(jìn)行測定，其它成分根據(jù)《廢水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)檢測方法》進(jìn)行測定。

2 試驗(yàn)影響因素及結(jié)果分析

2.1 PH對一次沉淀的影響

在第一次進(jìn)行壓濾母液的混凝沉淀時，各取500mL 壓濾母液，依次分別加入不同量的NaOH 溶液(質(zhì)量濃度為10%)，精確控制混合液的溶液PH 值分別為9.0，9.5，10.0，10.5，11.0 進(jìn)行取樣廢水的混凝沉淀，以確定試驗(yàn)進(jìn)行的最適PH 值。經(jīng)過對混合液攪拌、沉淀、過濾處理后，依次取其上層清液進(jìn)行Cu2+濃度的測定試驗(yàn)，根據(jù)測試結(jié)果，混合液進(jìn)行一次沉淀試驗(yàn)的pH 值應(yīng)控制為10，此時Cu2+的去除率在99.5%以上，一次沉淀后的上層清液中Cu2+濃度可成功控制在50mg/l 以下。

2.2 多硫化鈣對二次沉淀的影響

銅酞菁壓濾母液經(jīng)過一次沉淀除銅和化學(xué)沉淀脫氨處理后，其混合液的上層清液中污染物含量具體見下表2。

表2 除銅、脫氨后的廢水污染物濃度（mg/l）

多硫化鈣溶液按生石灰∶硫磺粉∶水= 1∶1.2～1.5∶10的比例進(jìn)行配制，在混合配制過程中應(yīng)不斷加熱和攪拌處理，直至變成均勻的棕紅色溶液。多硫化鈣溶液的用量應(yīng)相應(yīng)增加，并按1.0mg/l的比例加入一定量的三氯化鐵混凝劑，同時嚴(yán)格控制混合液的PH 值處于8～9，將混合液充分混凝，待其沉淀后取其上層清液進(jìn)行水質(zhì)檢測，試驗(yàn)后測得的水質(zhì)情況具體見下表3。

表3 二次處理后的廢水污染物濃度（mg/l）

過量增加相應(yīng)的多硫化鈣溶液，其目的是使混合液在較低的PH 值(7～9) 環(huán)境條件下，進(jìn)一步增加Cu2+的沉淀以降低其濃度，使其達(dá)到更低的排放標(biāo)準(zhǔn)，減弱對后續(xù)生化處理產(chǎn)生不利的抑制作用；同時，還可以有效降低混合液中SO42-濃度和其它有害重金屬離子的濃度，減弱其對后續(xù)生化處理的不利影響。混合液中殘留的過量多硫化鈣，可通過加入適量的三氯化鐵去除；同時由于硫化物的沉淀顆粒相對細(xì)小，其沉淀性能相對較差，加入三氯化鐵后可顯著改善其沉淀效果。

2.3 生化試驗(yàn)

采用A/O 生化工藝進(jìn)行處理，應(yīng)根據(jù)化學(xué)處理后的廢水水質(zhì)進(jìn)行生化試驗(yàn)的設(shè)計，設(shè)計時應(yīng)著重考慮COD和NH3-N的去除率，應(yīng)把這兩個重要因素作為生化處理的決定性因素[3]。生化處理的缺氧段反應(yīng)條件維持4h時長為宜，在好氧段條件下停留時間以8h 為宜，反應(yīng)回流比R =200%，NH3-N 容積負(fù)荷控制為0.12kg/(m3.d)，COD的容積負(fù)荷控制為0.55kg/(m3.d)，Na3PO4的添加量按維持混合液中N∶P =6∶1 為標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)生化處理后的混合液水質(zhì)檢測結(jié)果見表4。

表4 生化處理后廢水污染物濃度（mg/L）

從表4 可知，經(jīng)化學(xué)預(yù)處理后的銅酞菁生產(chǎn)廢水，在經(jīng)A/O法生化處理后，取得了較好的處理效果，完全能達(dá)到國家規(guī)定的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

1）銅酞菁生產(chǎn)壓濾母液經(jīng)過除銅、脫氨氮處理后，其Cu2+仍超出國家排放標(biāo)準(zhǔn)，采用多硫化鈣溶液進(jìn)行廢水再處理后，可確保廢水混合液中的Cu2+達(dá)標(biāo)排放，同時混合液中SO42-濃度也下降到200mg/L 以下，基本上不會影響后續(xù)的生化處理試驗(yàn)的進(jìn)行。

2）采用A/O 生化法進(jìn)行廢水處理，不僅可去除廢水中的有機(jī)污染物，而且系統(tǒng)的反硝化作用還能有效地去除廢水混合液中殘存的氨氮，能確保處理后的廢水中氨氮指標(biāo)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

[1]王士聯(lián).粗銅酞菁顏料生產(chǎn)中的三廢治理[J].化工環(huán)保，1999，19(6)：352-356.

[2]劉剛.化學(xué)沉淀法處理氨氮廢水技術(shù)[J].環(huán)境工程，1998，16(5)：24-27.

[3]周軍.兩級活性污泥法處理銅酞菁廢水試驗(yàn)研究[J].環(huán)境工程，2000，18(4)：10-12.