稻殼灰處理印染廢水效果研究

李永亮李健*梅國芳賈立明于亭亭邱陽

（1佳木斯市環境保護監測站，黑龍江佳木斯154004；2黑龍江省環境監測中心站，哈爾濱150056；3齊齊哈爾大學化學與化學工程學院，黑龍江齊齊哈爾161000；第一作者：liyongliang198402@163.com；*通訊作者：ylli1984@163.com）

印染廢水是紡織品在印染過程中排放出的廢水，具有排放量較大、有機污染物含量高、色度高、成分復雜的特點。印染廢水中含有大量大分子染料、印染助劑、印染漿料、紡織纖維、各種鹽類、重金屬等物質，是屬于較難處理的工業廢水之一。當前，印染廢水處理方法主要采用絮凝-氣浮法去除殘留纖維和大分子染料，使懸浮物質含量、色度降低；然后利用生化、吸附、電化學、膜過濾等方法進一步脫色和去除有機物，必要時再進行深度處理，使廢水達到直排標準或者回用于生產。有許多科研工作者利用固體廢棄物處理印染廢水，并取得了良好的效果。賈艷萍等[1]利用鹽酸改性粉煤灰預處理與厭氧-曝氣生物濾池（AF-BAF）聯合工藝處理模擬印染廢水，COD、NH3-N、NO3-N和NO2-N去除率分別為72%、58%、78%和52%，脫色率為90%，達到了國家工業廢水排放標準。吳南江等[2]以粉煤灰、脫水污泥、粘土及石膏為原料研制粉煤灰陶粒，并與市售陶瓷陶粒對模擬印染廢水進行處理，也取得了較為良好的效果。洪建捷[3]等用硫酸、雙氧水活化稻殼，對甲基藍水溶液的吸附率可以提高至84.1%。而生物質灰渣處理廢水主要集中在處理生活廢水方面，而且作為填料使用[4-6]，單獨處理印染廢水的實例未見相關報導。

我國是水稻種植和加工大國，每年產生大量的加工后固體廢棄物稻殼。目前，稻殼的主要處理方式為燃燒和堆存。堆存占用大量的土地，燃燒主要是作為鍋爐動力的原材料，燃燒后會產生一定量的固體廢棄物稻殼灰，除部分施用于農田外，大部分處于堆存狀態，利用率較低。由于燃燒效率不同，稻殼灰性質也有較大差別。燃燒充分，碳等活性物質含量較低；燃燒不充分，碳含量相對較高，對污染物有較好的吸附性。由于工業生產具有特殊性，為保證熱量的供應速度稻殼灰會被大量添加，有些燃燒不是很充分，不同燃燒程度的稻殼灰混在一起成為普遍共性。本試驗利用稻殼生物質灰對印染廢水進行處理，考察了稻殼灰使用量、pH、吸附振蕩時間等參數對處理效果的影響，發現稻殼灰在實驗條件下對印染廢水具有良好的處理效果。

1 材料與方法

1.1 實驗儀器及藥品

MS1003S分析天平：梅特勒-托利多儀器上海有限公司；XS-IZ色度測試儀：上海海恒機電儀表有限公司：PHotoLabs6便攜式COD測定儀：德國WTW；SevenEasy S20 pH計：梅特勒-托利多儀器上海有限公司；HY-2康氏振蕩器：江蘇常州普天儀器制造有限公司。

COD測試試劑來自儀器配套試劑；鹽酸：分析純，氫氧化鈉：分析純。

本實驗所用稻殼灰來源于某酒精企業，該廠使用稻殼替代原煤作為生產動力原料，燃燒后產生大量稻殼灰。本實驗所用稻殼灰呈深黑色，同時伴有少量燃燒充分的灰白色粉末灰；密度較小，經測定密度在118.77 kg/m3左右，粒徑在1～6 mm之間的顆粒占比為98%以上。廢水源于某毛毯生產企業廢水混合后的出口，色度、COD、SS含量高。經檢測，該廢水水溫在15℃～18℃之間、pH在6.65～6.92之間、COD均值為1 517 mg/L、SS均值為726 mg/L、色度均值為845。

表1 不同稻殼灰投加量對印染廢水處理效果的影響

表2 pH對印染廢水處理效果的影響

1.2 實驗部分

1.2.1 相關參數測定方法

本實驗COD采用快速消解-比色法，利用便攜式COD測定儀進行測定；SS采用《水質懸浮物的測定重量法》（GB11901-1989）方法進行測定；色度采用XS-IZ色度測試儀進行測定；pH采用《水質pH值的測定玻璃電極法》（GB6920-1986）方法使用SevenEasy S20pH計進行測定。

1.2.2 實驗方法

測試廢水在不同的稻殼灰投加量、不同pH、不同振蕩吸附時間條件下，印染廢水中污染物的去除效率；及在最佳測試條件下，稻殼灰對廢水中污染物的去除效率、污染物達標排放情況。

2 結果與分析

2.1 稻殼灰投加量對印染廢水處理效果的影響

在1 000 mL錐形瓶中注入印染廢水0.5 L，依次投加稻殼灰5 g、10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g、50 g、100 g、200 g，在康氏振蕩器上振蕩10 min，靜置沉淀后取上清液進行測定[7]，各相關參數測定及計算結果見表1。

由表1可以看出，在設定的處理條件下，COD的濃度在投加量為80 g/L時已經達到預處理排放標準要求，在投加量為100～400 g/L時，COD濃度和去除效率變化不明顯；SS的去除效率隨稻殼灰投加量的增加呈上升趨勢；色度去除效率也隨稻殼灰的投加量呈上升趨勢，但投加量在200 g/L和400 g/L時，濃度已不發生變化。綜合考慮上述因素及污染物達標排放要求，固體廢棄物后續處理問題等因素，選擇80 g/L稻殼灰投加量，此時所測得3種污染物可達標排放（紡織染整工業水污染物排放標準：COD≤200 mg/L、SS≤100 mg/L、色度≤80），且相關固體廢棄物產生量也較少，滿足預處理標準的要求。

2.2 pH的選擇

利用鹽酸、氫氧化鈉調節稻殼灰投加后溶液的pH為6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0，稻殼灰添加量80 g/L，同樣振蕩10 min，測定污染物的去除效率[8-9]，各參數測定及去除效率見表2。

由表2可以看出，pH在7.5～9.0之間時COD去除效率在80.0%以上，最大去除效率為pH在8.5時的90.1%；pH在7.0～9.0之間時，SS去除效率在80.0%以上，最大去除效率為pH在7.5時的89.3%；pH在6.0～9.0之間時色度去除效率均在80.0%以上，最大為99.5%，這可能與稻殼灰未完全燃燒，存在大量的碳類物質（包括活性炭）有關。同時可以看到，在pH為9.0時，污染物的去除效率均出現了下降，這可能與企業使用染料的類別和性質有關，在強堿性環境下，稻殼灰吸附的物質被解析出來。參考土壤中pH的測定方法，測定80 g/L的稻殼灰混合物pH為7.8，在7.5～8.0時相關污染物的去除效率在80.0%以上，同時不增加試劑的投入，從而減小相關污染。因此，在后續試驗中不對pH進行調節。

2.3 振蕩時間對印染廢水處理效果的影響

選擇稻殼灰投入量為80 g/L時進行振蕩時間選擇測試，測試時間為5 min、10 min、15 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min，靜置后取上清液進行測試，計算相關污染物去除效率[10-12]，振蕩時間與去除效率計算結果見表3。

從表3可以看出，COD去除效率在吸附振蕩時間為20min時達到最大值；30～60 min時，去除效率有所下降，這可能與SS處理效率下降有一定的關系；SS去除效率在15～20 min時達到最大值，30 min之后出現下降；色度去除效率隨吸附振蕩時間的延長而升高，但30 min后，去除效率已不發生改變。因此，選擇吸附振蕩時間為20 min進行后續試驗。

表3 吸附振蕩時間對印染廢水處理效果的影響

表4 稻殼灰對印染廢水的去除效率

2.4 污染物處理效率測試

根據選擇的稻殼灰投加量、pH、吸附振蕩時間進行樣品中COD、SS、色度去除率測試：稻殼灰投加量為80 g/L、不調節pH、吸附振蕩時間為20 min，靜置后取上清液進行相關參數測試。重復進行上述實驗3次，測試結果見表4。從表4可以看出，在最佳測試條件下，稻殼灰對廢水有較好的處理效果，COD、SS、色度的去除效率分別達到90.2%、89.4%和99.3%。

3 結論及討論

實驗結果表明，稻殼灰對印染廢水中的污染物具有較好的去除效率。當稻殼灰投加量為80 g/L、不改變投加稻殼灰后溶液pH值、吸附振蕩時間為20 min時，稻殼灰對印染廢水中COD的去除效率為90.2%、SS去除效率為89.4%、色度去除效率為99.3%；廢水中COD濃度均值為149 mg/L、SS濃度均值為77 mg/L、色度為6，處理后的廢水滿足《紡織染整工業水污染物與排放標準》（GB4287-2012）中新建企業預處理標準（COD≤200 mg/L、SS≤100 mg/L、色度≤80）要求。

稻殼灰對印染廢水中的污染物具有一定的去除效率，與稻殼在不同燃燒條件下生成稻殼灰的性質具有一定的相關性。本實驗所用稻殼灰燃燒不充分，呈現黑色，表明碳含量（包括活性炭）較高，具有良好的活性，有一定的吸附作用；而燃燒充分的稻殼灰呈現出灰白色，稻殼燃燒充分，碳含量已經大幅度降低，其吸附作用會減小甚至消失。

在大氣污染防治條例實施后，部分城區企業將禁止使用燃煤鍋爐。如企業將原有鍋爐改造為使用稻殼等生物質燃料鍋爐，將稻殼灰用于處理印染廢水，既可以減小更新鍋爐的投入，也可以實現廢水達標排放的目的，具有良好的經濟和環境效益。另一方面，如企業采取直排的方式排放處理后的廢水，可采用稻殼灰對廢水進行預處理，然后引入生化池進行生化處理，或采用微濾的方式進行深度處理，使污染物濃度進一步降低。同時需要指出的是，稻殼灰處理印染廢水，處理后的稻殼灰及其過濾、吸附物質，按照國家相關標準規定屬于危險廢物，應按照相關標準進行處理。

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