無錫實(shí)驗(yàn)一體化廢水處理設(shè)施多年技術(shù)

吡啶及其衍生物是-種含氮六元雜環(huán)化合物，吡啶的衍生物主要由六元環(huán)狀結(jié)構(gòu)上的基團(tuán)被其他基團(tuán)取代后生成的有機(jī)化合物。吡啶及其衍生物在印染、化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥、循環(huán)水等行業(yè)有很廣泛的應(yīng)用，同時(shí)由于其主要來自煤石油裂解等生產(chǎn)工藝中，因此吡啶及其衍生物廣泛存在于焦化廢水、制藥廢水、印染廢水等工業(yè)廢水中。吡啶及其衍生物極易揮發(fā)，與水能以任何比例互溶，同時(shí)又能溶解大多數(shù)極性及非極性的有機(jī)化合物，甚至可以溶解某些無機(jī)鹽類。吡啶及其衍生物對(duì)環(huán)境中的生物存在“三致效應(yīng)”，即致癌性、致畸性、致突變性，被世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)劃分為2B類致癌物。

吡啶及其衍生物類廢水的特點(diǎn)：

(1)惡臭。

(2)抑制性：當(dāng)廢水中吡啶含量大于10mg/L時(shí)，會(huì)抑制生化系統(tǒng)中微生物的正常生長繁殖，引起菌種中毒，生化系統(tǒng)癱瘓。

(3)吡啶環(huán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以降解。

(4)色度高，常呈黑褐色，廢水中COD及鹽含量較高。

因此，含吡啶類廢水的生化處理比較難。目前處理含吡啶廢水的方法主要有物理法、化學(xué)法、生化法。

本研究中針對(duì)含吡啶廢水處理的核心思路是：除氟-除鹽-廢水減量-餾出液-電化學(xué)催化氧化處理。

1、材料與方法

1.1 儀器與材料

頂空/氣相色譜儀(7890aAgilent美國)；離子色譜儀(HIC—ESPSHIMADZU日本)；直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源QW—MS605D(0—30V，0—1A)1套；HY-302—500L循環(huán)水泵1套；抗腐蝕橡膠管3根；組合式分區(qū)電解槽1套；鈦基電極板(陽極是銥釕鈦電極

目前處理含廢水工藝主要有化學(xué)沉淀法、吸附法、離子交換法、膜法和生物法，其中化學(xué)沉淀法與電化學(xué)法較為成熟?；瘜W(xué)沉淀法是通過化學(xué)反應(yīng)使廢水中呈溶解狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶于水的化合物，再用硫化沉淀法或堿沉淀法過濾和分離。硫化沉淀法處理污染廢水，形成的難溶物Tl2S離子積為5.0×10-21，理論上質(zhì)量濃度最大可降至45μg/L，無法達(dá)到工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。電化學(xué)法重金屬廢水處理技術(shù)主要是在絮凝、沉淀廢水處理工藝中加入1套電化學(xué)處理系統(tǒng)，進(jìn)一步降低出水中各重金屬離子含量，其優(yōu)點(diǎn)為處理效率受水質(zhì)影響較小，可處理高濃度含廢水，不同水質(zhì)的中試試驗(yàn)表明出水大多能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，運(yùn)行操作方便，但總投資偏高。

1、J20重金屬深度處理設(shè)備

多種工藝協(xié)同去除重是發(fā)展趨勢，為此，山東章丘鼓風(fēng)機(jī)股份有限公司聯(lián)合澳大利亞昆騰環(huán)保濾料有限公司共同研發(fā)出深度去除重金屬的新型水處理設(shè)備——J20重金屬深度處理設(shè)備（以下簡稱“J20設(shè)備”）。J20設(shè)備核心產(chǎn)品是水處理過濾材料DMI-65，其基體呈獨(dú)微孔結(jié)構(gòu)、具有高硬度的海砂，經(jīng)特殊工藝處理后，有效成分可與基體熔合，以低濃度氧化劑為反應(yīng)劑，可深度去除水中的鉛、鋅、鐵、錳、鎳、銅、砷、鉻、鎘、銻和等重金屬。

1.1 J20設(shè)備技術(shù)原理

DMI-65濾料采用日本專有“注入技術(shù)”，將高價(jià)錳氧化物等有效成分注入海砂內(nèi)，與基體合，在少量氧化劑（一般采用次氯酸鈉）的保護(hù)下，錳氧化物持續(xù)處于高價(jià)活性狀態(tài)。高價(jià)錳氧化物憑借其低等電點(diǎn)（＜2）以及表面大量的負(fù)電羥基官能團(tuán)，從而對(duì)重金屬離子具有良好吸附活性。高價(jià)錳氧化物表面大量的負(fù)電羥基官能團(tuán)與一定量的重金屬離子結(jié)合，生成氫氧化物沉淀。生成的氫氧化物沉淀被具微孔結(jié)構(gòu)的濾料吸附脫除。運(yùn)行期間，定時(shí)對(duì)DMI-65進(jìn)行反洗，使濾料具有持續(xù)去除重金屬的作用。

1.2 J20設(shè)備技術(shù)優(yōu)勢

J20設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢有以下幾點(diǎn)：

1）對(duì)大多數(shù)重金屬都有良好的深度去除效果。

2）設(shè)備安裝簡單，投入與運(yùn)行成本低，且全自動(dòng)化，通過控制余氯指標(biāo)自動(dòng)調(diào)節(jié)次氯酸鈉加入量，控制重金屬離子濃度或固體懸浮物濃度指標(biāo)自動(dòng)調(diào)節(jié)反洗頻率。

3）整個(gè)處理工藝形成閉環(huán)通路。用部分出水反洗濾料，反洗水經(jīng)沉淀后上清液重新進(jìn)入設(shè)備，沉渣經(jīng)壓濾作為廢棄物處理。該閉環(huán)流程既保證廢水達(dá)標(biāo)，又保證無新污水產(chǎn)生。

4）DMI-65濾料硬度較大，經(jīng)激烈反洗仍能較長時(shí)間保持完整，若進(jìn)水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，則具有較長壽命。

5）工業(yè)化J20設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)集裝箱作為設(shè)備集成平臺(tái)和外殼。標(biāo)準(zhǔn)集裝箱外殼具有良好的防腐功能和強(qiáng)度設(shè)計(jì)，為設(shè)備運(yùn)行提供穩(wěn)定場所。所有設(shè)備為人機(jī)交互系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)觸屏或移動(dòng)端設(shè)置、自動(dòng)運(yùn)行、在線監(jiān)控及數(shù)據(jù)上傳等功能。

板，陰極是釕鈦極板)；SHZ—D(III)循環(huán)水多用真空泵；抽濾瓶；SKM數(shù)顯恒溫電加熱套。球形單頸燒瓶，球形冷凝管，牛角管，1000mL燒杯，取樣器；取樣瓶；標(biāo)簽紙。

去離子水；氫氧化鈣；含吡啶廢水原水；稀硫酸；濾紙。

無錫實(shí)驗(yàn)一體化廢水處理設(shè)施多年技術(shù)

1.2 原水水質(zhì)分析測定

本研究中的含吡啶及其衍生物廢水來自某公司溶劑回收后的廢水。利用氧氮燃燒-離子色譜法測定廢水中的硫含量及鹵素含量；利用《水質(zhì)氨氮的測定納氏試劑分光光度法》(HJ535—2009)來測定原水中的氨氮含量；利用《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測定重鉻酸鹽法》(HJ828—2017)測COD；利用《水質(zhì)全鹽量的測定重量法》(HJ/T51—1999)測定全鹽量；利用《水質(zhì)吡啶的測定頂空/氣相色譜法》HJ1072—2019測定吡啶含量；利用《水質(zhì)總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》測定總氮含量。

含吡啶廢水測出的原水水質(zhì)指標(biāo)全鹽量165420mg/L。灰分為10%左右(600℃馬弗爐燒3h)，鹵素含量7%-8%(其中F離子為1.5‰)，硫含量0.5%(以S計(jì))，COD在125000mg/L左右，氨氮2900mg/L左右。

1.3 廢水原水的除氟

取1000L廢水原水于噸桶中.投加氫氧化鈣飽和溶液，邊攪拌邊添加，調(diào)節(jié)pH值到14；繼續(xù)攪拌120min，靜置24h；用抽水泵抽取上層不含懸浮物的液體于新的噸桶中保存。底泥收集后集中處置。

1.4 含吡啶廢水原水的除鹽

取5L除氟后的原水于5L的燒杯中，滴加6mol/L的稀硫酸，邊攪拌邊添加，調(diào)節(jié)pH值到4；繼續(xù)攪拌10min，靜置30rain；用抽濾器，低速濾紙抽濾燒杯上層液體。將抽濾得到的濾液從抽濾瓶中轉(zhuǎn)移至樣品瓶中保存。濾渣收集后集中處置。

1.5 含吡啶廢水濾液減量化處理

連接電加熱套、單頸燒瓶、支管、球形冷凝管和牛角管。打開水開關(guān)，冷凝管中通入冷卻水，向燒瓶中添加濾液，通電開始加熱，冷凝管中不斷有液體冷凝順著管壁流到試劑瓶中。餾出液呈無色透明狀，有惡臭。當(dāng)餾出液蒸餾速率減慢后及時(shí)清理燒瓶中的母液和跟換新的濾液。

1.6 餾出液的電化學(xué)催化氧化處理

連接電解槽，在陽極區(qū)埋人陽極板(銥釕鈦極板)，加入催化劑；在陰極區(qū)加入陰極板(釕鈦極板)。用輸電線連接直流電源輸出端和電極板。向陽極區(qū)中加入2L餾出液，打開循環(huán)水泵，打開電源開始電解。

電解時(shí)設(shè)置電壓20V，電流0.14A，通電后極板上有氣泡產(chǎn)生，設(shè)置取樣時(shí)間0，10，20，30，60，90，120，180min，取來的水樣用國標(biāo)方法測定COD和總氮的變化。

2、結(jié)果與討論

2.1 合吡啶廢水物化處理前后分析

含吡啶及其衍生物的廢水來自于農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè).吡啶環(huán)的基團(tuán)上有氟及氯取代，因此該廢水中含有成鍵的鹵素和游離態(tài)的鹵素，投入氫氧化鈣飽和溶液，并攪拌靜置，在移除上層液體后，底部有白色沉淀物。