高浓度染料废水处置工艺技术研究

郑仁栋，陈清艳

（杭州立佳环境服务有限公司，杭州311100）

1 概述

印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、水质变化大等特点。电子行业的染料废水比普通的印染废水更为复杂，不仅色度高，而且水质因产品不同而不同，废水中含有大量的有机物、重金属及盐分。随着电子产品的高速发展，随之而来的废水也日益增加。

目前，染料废水处理常见的解决方法有：物理法、化学法、电化学法、生化法等。

2 废水水质分析

通过取样［2-4］分析检测［5-8］，该水质分析报告如表1。

表1 废水水质

3 实验

3.1 工艺选择

根据企业提供的资料，该废水水量为500t/a。因水量不大，无法使生化系统连续运转，因此生化法不合适。同时废水中含有大量的重金属，如果直接进入焚烧处置，势必会对大气造成污染，因此最终采用了物理化学法来处置该危险废物。

物化主要目的是通过物理化学的方法去除废水中的色度、CODcr及重金属，使处理后的水达到GB8978—1996《污水综合排放标准》三级排放标准［9］。通过多次实验比较，其中分别进行了絮凝沉降法、芬顿氧化法、次钠氧化法、亚铁/石灰法絮凝沉降法、脱色剂+絮凝沉降法等各类实验方法。观察出水的情况及数据分析，最终确定采用脱色剂+絮凝沉降+Fenton氧化法。其工艺流程如下：

3.2 设计原理

脱色剂采用杭州银湖化工有限公司季铵型阳离子高分子聚合物，利用其极强的吸附能力，易吸附较大分子的染料分子，通过絮凝沉降达到脱色及去除部分CODcr的效果。但脱色剂本身是高分子聚合物，投加过量时会增加废水中CODcr的含量。因此要选择合适的投加量，既能达到脱水效果，又不会增加废水中CODcr的含量。

脱色后的废水呈淡红色，而且CODcr在5g/L，不能直接排放，所以必须进行Fenton氧化，去除剩余的色度及CODcr。

Fenton试剂氧化法是指在废水中加入H2O2和亚铁盐（硫酸亚铁等），亚铁盐催化H2O2分解放出羟基自由基（OH·），OH·有极强氧化能力，能氧化废水中有机物，从而达到净化废水的目的，同时废水中还要投加石灰沉淀去除废水中重金属。

反应釜1号中出来的废水通过抽滤，使泥水分离。污泥中含有大量的有机物及色素，应焚烧处置。反应釜2号中出来的废水通过抽滤，使泥水分离。污泥中含有大量重金属，应固化填埋处置。

处理后的废水清澈透明，各项指标均达到《污水综合排放标准》中三级排放标准，进行纳管排放。

3.3 实验步骤

3.3.1 脱色剂最佳投加量

（1）取200mL废水倒入5个500mL烧杯中（原水pH值为5.2）；各取10，15，20，25，30mL脱色剂（10%），分别倒入500mL烧杯中，并编号1、2、3、4、5。搅拌10min后，取样观察色度及测定CODcr，结果见图1。

图1 脱色剂用量对CODcr去除率的影响

由图1看出，脱色剂投加量对CODcr去除率有明显影响。随着投加量的增加，CODcr去除率慢慢升高后又下降，说明脱色剂本身的CODcr影响废水中的CODcr，而色度去除率随投加量增加而加大。最终选择200mL废水投加20mL最佳，并且色度不高。

向3号烧杯中滴入1～2滴PAM（5%），搅拌1min。将3号烧杯中的废水进行抽滤，取泥重15g，进行泥水分离。

3.3.2 Fenton氧化pH值分析

取脱色剂的最佳投加量分别做5个批次的样品，并且采用自来水进行稀释1倍，编号1、2、3、4、5。采用稀硫酸分别调节1、2、3、4、5号烧杯中废水pH值为1、3、5、7、9。

向每个烧杯中分别投加1g硫酸亚铁及0.5mL双氧水，搅拌1h。在搅拌过程中3号烧杯废水颜色变为铁红色，不时有泡沫并且烧杯有一定的温度，分别投加石灰搅拌，调节pH值到10～10.5。向烧杯中滴入1～2滴PAM（5%），搅拌1min。

将烧杯中的废水进行抽滤，取泥重30g，进行泥水分离，取样观察色度及测定CODcr，结果见图2。

图2 Fenton氧化pH值对CODcr去除率的影响

由图2可以看出，Fenton氧化的最佳pH值控制在3.0～3.5范围时，CODcr去除效果及色度的去除效率均最高。

3.3.3 硫酸亚铁用量分析

取废水1000mL倒入烧杯中，投加100mL脱色剂于烧杯中，搅拌30min。滴入适量的PAM搅拌，进行泥水分离。

取500mL上述废水，稀释1倍，采用稀硫酸调节废水的pH值为3.0～3.5之间。

将1000mL废水分批倒入200mL废水于500mL的烧杯中，编号为1、2、3、4、5。分别取0.5，1.0，1.5，2.0，2.5g硫酸亚铁倒入1、2、3、4、5号烧杯中，每个烧杯中投加0.5mL双氧水（30%），搅拌1h。搅拌过程中每个烧杯均发生反应，出现泡沫现象。

投加石灰调节废水pH值10.0～10.5之间。滴入适量的PAM搅拌，进行泥水分离。取样观察色度及测定CODcr，结果见图3。

图3 Fenton氧化硫酸亚铁用量对CODcr去除率的影响

由图3可以看出，Fenton氧化硫酸亚铁用量对CODcr去除率有影响，但效果不明显，硫酸亚铁具有还原性，检测中CODcr会偏高。

最佳用量为200mL废水投加1g硫酸亚铁。

3.3.4 双氧水用量分析

取废水1000mL倒入烧杯中，投加100mL脱色剂于烧杯中，搅拌30min。滴入适量的PAM搅拌，进行泥水分离。

取500mL上述废水，稀释1倍，采用稀硫酸调节废水pH值3.0～3.5之间。将1000mL废水分批倒入200mL废水于500mL的烧杯中，编号1、2、3、4、5。

取1.0g硫酸亚铁分别倒入1、2、3、4、5号烧杯中，同时每个烧杯中分别投加0.25，0.5，0.75，1.0，1.25mL双氧水（30%），搅拌1h。搅拌过程中每个烧杯均发生反应，出现泡沫现象。

投加石灰调节废水pH值10.0～10.5。滴入适量的PAM搅拌，进行泥水分离。取样观察色度及测定CODcr，结果见图4。

图4 Fenton氧化双氧水用量对CODcr去除率的影响

由图4看出，Fenton氧化中双氧水用量对CODcr去除率有影响。因检测CODcr过程中用到重铬酸钾，而重铬酸钾的氧化性比双氧水强，同时双氧水具有两性，容易消耗重铬酸钾用量造成CODcr偏高。且双氧水容易挥发，所以在实验过程中延长搅拌时间可以避免检测过程中的干扰。

从图4可以看出，最佳用量为200mL废水投加0.50mL双氧水。

4 排水水质分析

表2 排水水质

5 结语

（1）200mL的电子染料废水加入20mL（10%）脱色剂进行脱色，效果达到最佳。

（2）该工艺运行简单、可变性高、运行成本低，每处理1t电子染料废水成本在350元左右。

［1］HJ 493—2009，水质采样样品的保存和管理技术规定［S］.

［2］HJ 494—2009，水质采样技术指导［S］.

［3］HJ 495—2009，水质采样方案设计技术指导［S］.

［4］GB/T11910—89，水质镍的测定丁二酮肟分光光度法［S］.

［5］GB/T7466—87，水质总铬的测定［S］.

［6］GB/T11903，水质色度的测定［S］.

［7］GB8978—1996，污水综合排放标准［S］.