树脂处理焦化废水生化出水的研究

杨大地

(四川省工业环境监测研究院,四川成都610042)



树脂处理焦化废水生化出水的研究

杨大地

(四川省工业环境监测研究院,四川成都610042)

摘 要:使用DR1型树脂对焦化废水生化出水进行了吸附正交实验与解析正交实验,初步优化了吸附与解析条件,得出p H值为7,进水流速为2BV/L,废水温度28℃时为吸附最优参数,100ml树脂可产出达标出水1.79L;在控制反洗流速为4BV/L,解析液温度24℃,解析液碱含量4％,盐含量4％,次氯酸钠溶液含量70ml/L时为解析最优参数,树脂再生效率达91％。

关键词:树脂;焦化废水生化出水;COD

1 引言

焦化废水是由炼焦行业产生的一类废水,是造成水体污染的重要污染源[1]。焦化废水中含有氨氮、硫化物、氰化物、硫氰酸盐、杂环化合物、多环芳烃(PAHs)、酚类化合物等有毒有害物质,具有污染浓度高、色度高、毒性大、成分复杂等特点,是典型难降解高毒性有机废水[2-5]。目前焦化废水一般是通过生化法进行处理,但焦化废水产生流量、污染物量浮动较大,生化出水难以稳定达标。基于吸附法处理焦化废水具有工艺简单、成本低廉,并且运行稳定的理念,参考树脂吸附在废水处理方面应用的资料,尝试采用离子交换树脂处理焦化废水生化出水。前期实验中,发现强碱型阴离子树脂对废水COD吸附处理有比较理想的效果,并从若干树脂中筛选出DR1型树脂。采用DR1型树脂对焦化废水生化出水做吸附实验,以正交实验讨论树脂吸附与解析过程中影响较大的因素,为树脂在焦化废水处理应用方面提供一些参考依据。

2 实验部分

2.1 试验仪器及材料

试验仪器:HACH DR2700快速测定仪、DHZT-9076A电热恒温鼓风干燥箱。

试验装置:自制吸附柱,内径4.5cm,高20cm。实验室恒定泵,流速范围0.1L/h～1L/h。

试验材料:氯化钠、氢氧化钠、稀盐酸、次氯酸钠溶液(有效氯≥10％),分析纯。

试验用水:试验用生化出水由威化钢铁提供。

试验用树脂:DR1型强碱性阴离子交换树脂,白色球状颗粒,粒径0.216mm～1.234mm≥95％,湿真密度1.21g/ml～1.25g/ml,湿视密度0.55g/ml～0.75g/ml,最大交换容量不小于3.6mmol/g。

2.2 取样与分析方法

实验中每10min采集出水水样并采用快速测定仪测定COD值及p H值。COD测定浓度范围为1mg/L～1 500mg/L。

2.3 实验标准

本实验以处理焦化废水生化出水稳定达标为前提,因此实验处理出水以工厂废水回用COD为100mg/L以下为处理标准。采集到的实验用焦化废水生化出水COD为525mg/L,p H为8.8,SS为80mg/L～100mg/L。

2.4 试验数据处理计算树脂穿透吸附量采用公式:

式中 Q为COD吸附量,单位mg/g;c0为废水初始浓度,单位mg/L;c为吸附后出水中COD浓度,单位mg/L;V为废水的体积,单位L;M为树脂质量,单位g。

计算树脂吸附效率采用公式:

式中 η为COD吸附效率,无量纲;c0为废水COD初始浓度,单位mg/L;c为吸附后出水中COD浓度,单位mg/L。

计算树脂再生效率采用公式:

式中 q为树脂再生效率,无量纲;c为解析液COD浓度,单位mg/L;V为解析液体积,m单位ml;为树脂质量,单位g;Q为树脂穿透吸附量,单位mg/g。

2.5 实验方法

实验采用正交试验对DR1型树脂做吸附与解析优化,并通过极差分析吸附与解析过程中影响较大的因素。实验中每个吸附柱树脂填装量为湿视体积100ml(干重27.6g)。吸附方式为恒压顺流吸附;解析方式为恒压逆流反洗,解析液用量为1L。正交实验因素与水平设定如表1、2。

表1　吸附正交表

表2　解析正交表

3 实验结果与讨论

3.1 吸附正交实验

经吸附正交实验,计算处理达标出水水量,得最优吸附参数:p H值为7,进水流速为2BV/L,废水温度28℃时可产出达标出水1.79L,树脂吸附穿透量为7.6mg/L。根据方差分析,试验发现废水温度对树脂脱附COD影响较大。实验中最小处理水量为1.56L,树脂穿透吸附量为24.02mg/g;最大处理水量为1.79L,树脂穿透吸附量为27.56mg/g。

3.2 解析正交试验

经解析正交实验,计算解析效率,得最优解析参数:反洗流速为4BV/L,解析液碱含量4％,盐含量4％,次氯酸钠溶液含量70ml/L,解析液温度24℃时树脂再生效率可达91％。根据方差分析,五种因素对解析效率影响较为平均,其中次氯酸钠含量为优先影响因素。实验中树脂最小再生率为72％,解析时间为5.6h;最大再生率为91％,解析时间为3.7h。

3.3 结论

针对使用DR1型树脂处理焦化废水生化出水,进行吸附与解析实验。实验得出,吸附过程中,在p H值为7,进水流速为2BV/ L,废水温度为28℃时,吸附效果最佳,并且温度对吸附效果影响较大,随温度在一定范围内升高,吸附效果越好;解析过程中,在反洗流速为4BV/L,解析液碱含量为4％,盐含量为4％,次氯酸钠含量为70ml/L,解析液温度为24℃时,解析效果最佳。实验表明DR1型树脂对焦化废水生化出水中COD脱附有一定作用,并初步确定了一些实验优化条件。对于这些参数的优化还需更细致的实验分析并根据实际废水产出情况结合工业化应用寻找更多的参数进行实验。此外实验中还发现,随解析液中次氯酸钠浓度增加,出现树脂少许破碎的现象,因此树脂的寿命也可能成为树脂对焦化废水处理的工业化应用中重要的研究内容。

参考文献:

[1] 马英歌,张清友,贾汉东,等.不同絮凝剂脱除焦化废水中氨氮的研究[J].水污染防治与治理,2002,24(1):16-18.

[2] 齐瑶,常杪,小柳秀明.小城镇农村生活污水分散处理的适用技术探讨[J].中国给水排水, 2008,18:1-5.

[3] 沈晓清,王卫琴C.地下土壤渗滤系统处理农村生活污水应用研究[J]C.工业安全与环保, 2009,35(7):15-17.

[4] 杨俊,龚琴红C.人工湿地在我国农村生活污水治理中的应用[J].农业环境与发展,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

作者简介:杨大地,助理工程师,主要从事节能环保工作。

文章编号:1001-5108(2016)01-0080-03

中图分类号:X784

文献标识码:A