樹脂處理焦化廢水生化出水的研究

楊大地

(四川省工業環境監測研究院,四川成都610042)

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樹脂處理焦化廢水生化出水的研究

楊大地

(四川省工業環境監測研究院,四川成都610042)

摘 要:使用DR1型樹脂對焦化廢水生化出水進行了吸附正交實驗與解析正交實驗,初步優化了吸附與解析條件,得出p H值為7,進水流速為2BV/L,廢水溫度28℃時為吸附最優參數,100ml樹脂可產出達標出水1.79L;在控制反洗流速為4BV/L,解析液溫度24℃,解析液堿含量4％,鹽含量4％,次氯酸鈉溶液含量70ml/L時為解析最優參數,樹脂再生效率達91％。

關鍵詞:樹脂;焦化廢水生化出水;COD

1 引言

焦化廢水是由煉焦行業產生的一類廢水,是造成水體污染的重要污染源[1]。焦化廢水中含有氨氮、硫化物、氰化物、硫氰酸鹽、雜環化合物、多環芳烴(PAHs)、酚類化合物等有毒有害物質,具有污染濃度高、色度高、毒性大、成分復雜等特點,是典型難降解高毒性有機廢水[2-5]。目前焦化廢水一般是通過生化法進行處理,但焦化廢水產生流量、污染物量浮動較大,生化出水難以穩定達標。基于吸附法處理焦化廢水具有工藝簡單、成本低廉,并且運行穩定的理念,參考樹脂吸附在廢水處理方面應用的資料,嘗試采用離子交換樹脂處理焦化廢水生化出水。前期實驗中,發現強堿型陰離子樹脂對廢水COD吸附處理有比較理想的效果,并從若干樹脂中篩選出DR1型樹脂。采用DR1型樹脂對焦化廢水生化出水做吸附實驗,以正交實驗討論樹脂吸附與解析過程中影響較大的因素,為樹脂在焦化廢水處理應用方面提供一些參考依據。

2 實驗部分

2.1 試驗儀器及材料

試驗儀器:HACH DR2700快速測定儀、DHZT-9076A電熱恒溫鼓風干燥箱。

試驗裝置:自制吸附柱,內徑4.5cm,高20cm。實驗室恒定泵,流速范圍0.1L/h～1L/h。

試驗材料:氯化鈉、氫氧化鈉、稀鹽酸、次氯酸鈉溶液(有效氯≥10％),分析純。

試驗用水:試驗用生化出水由威化鋼鐵提供。

試驗用樹脂:DR1型強堿性陰離子交換樹脂,白色球狀顆粒,粒徑0.216mm～1.234mm≥95％,濕真密度1.21g/ml～1.25g/ml,濕視密度0.55g/ml～0.75g/ml,最大交換容量不小于3.6mmol/g。

2.2 取樣與分析方法

實驗中每10min采集出水水樣并采用快速測定儀測定COD值及p H值。COD測定濃度范圍為1mg/L～1 500mg/L。

2.3 實驗標準

本實驗以處理焦化廢水生化出水穩定達標為前提,因此實驗處理出水以工廠廢水回用COD為100mg/L以下為處理標準。采集到的實驗用焦化廢水生化出水COD為525mg/L,p H為8.8,SS為80mg/L～100mg/L。

2.4 試驗數據處理計算樹脂穿透吸附量采用公式:

式中 Q為COD吸附量,單位mg/g;c0為廢水初始濃度,單位mg/L;c為吸附后出水中COD濃度,單位mg/L;V為廢水的體積,單位L;M為樹脂質量,單位g。

計算樹脂吸附效率采用公式:

式中 η為COD吸附效率,無量綱;c0為廢水COD初始濃度,單位mg/L;c為吸附后出水中COD濃度,單位mg/L。

計算樹脂再生效率采用公式:

式中 q為樹脂再生效率,無量綱;c為解析液COD濃度,單位mg/L;V為解析液體積,m單位ml;為樹脂質量,單位g;Q為樹脂穿透吸附量,單位mg/g。

2.5 實驗方法

實驗采用正交試驗對DR1型樹脂做吸附與解析優化,并通過極差分析吸附與解析過程中影響較大的因素。實驗中每個吸附柱樹脂填裝量為濕視體積100ml(干重27.6g)。吸附方式為恒壓順流吸附;解析方式為恒壓逆流反洗,解析液用量為1L。正交實驗因素與水平設定如表1、2。

表1　吸附正交表

表2　解析正交表

3 實驗結果與討論

3.1 吸附正交實驗

經吸附正交實驗,計算處理達標出水水量,得最優吸附參數:p H值為7,進水流速為2BV/L,廢水溫度28℃時可產出達標出水1.79L,樹脂吸附穿透量為7.6mg/L。根據方差分析,試驗發現廢水溫度對樹脂脫附COD影響較大。實驗中最小處理水量為1.56L,樹脂穿透吸附量為24.02mg/g;最大處理水量為1.79L,樹脂穿透吸附量為27.56mg/g。

3.2 解析正交試驗

經解析正交實驗,計算解析效率,得最優解析參數:反洗流速為4BV/L,解析液堿含量4％,鹽含量4％,次氯酸鈉溶液含量70ml/L,解析液溫度24℃時樹脂再生效率可達91％。根據方差分析,五種因素對解析效率影響較為平均,其中次氯酸鈉含量為優先影響因素。實驗中樹脂最小再生率為72％,解析時間為5.6h;最大再生率為91％,解析時間為3.7h。

3.3 結論

針對使用DR1型樹脂處理焦化廢水生化出水,進行吸附與解析實驗。實驗得出,吸附過程中,在p H值為7,進水流速為2BV/ L,廢水溫度為28℃時,吸附效果最佳,并且溫度對吸附效果影響較大,隨溫度在一定范圍內升高,吸附效果越好;解析過程中,在反洗流速為4BV/L,解析液堿含量為4％,鹽含量為4％,次氯酸鈉含量為70ml/L,解析液溫度為24℃時,解析效果最佳。實驗表明DR1型樹脂對焦化廢水生化出水中COD脫附有一定作用,并初步確定了一些實驗優化條件。對于這些參數的優化還需更細致的實驗分析并根據實際廢水產出情況結合工業化應用尋找更多的參數進行實驗。此外實驗中還發現,隨解析液中次氯酸鈉濃度增加,出現樹脂少許破碎的現象,因此樹脂的壽命也可能成為樹脂對焦化廢水處理的工業化應用中重要的研究內容。

參考文獻:

[1] 馬英歌,張清友,賈漢東,等.不同絮凝劑脫除焦化廢水中氨氮的研究[J].水污染防治與治理,2002,24(1):16-18.

[2] 齊瑤,常杪,小柳秀明.小城鎮農村生活污水分散處理的適用技術探討[J].中國給水排水, 2008,18:1-5.

[3] 沈曉清,王衛琴C.地下土壤滲濾系統處理農村生活污水應用研究[J]C.工業安全與環保, 2009,35(7):15-17.

[4] 楊俊,龔琴紅C.人工濕地在我國農村生活污水治理中的應用[J].農業環境與發展,2007 (2):71-74.

Study on Treatmeat of Effluent of Coking Waste Water by Resin

YANG Da-di
(Sichuan Academy of Industrial Environmental Monitoring,Chengdu 610042 Sichuan,China)

Abstract:Use DR1resin for adsorption of orthogonal experiment,analysis of the orthogonal experiment of the effluent of coking waste water,a preliminary optimization of adsorption and desorption conditions,draw the conclusion that p H is 7,the inlet velocity is 2BV/L,water temperature 28 Celsius;for the adsorption of optimal parameters,the 100ml resin can output standard of effluent 1.79L;in the control of backwash velocity is 4BV/L,the analytical solution of temperature 24 Celsius analysis of liquid alkali content,salt content of 4％,4％,the content of sodium hypochlorite solution of 70ml/L for the analysis of optimal parameters,resin regeneration efficiency of 91％.

Key words:resin;coking waste water;COD

作者簡介:楊大地,助理工程師,主要從事節能環保工作。

文章編號:1001-5108(2016)01-0080-03

中圖分類號:X784

文獻標識碼:A