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印染污水处理设备常规污染物及重金属高效去除研究
时间:2020-11-12 点击次数:94

污水处理设备厂城市生活垃圾卫生填埋渗滤液的处理已形成一套较为成熟的处理工艺.而受限于当地经济跟技巧水平, 城市生活垃圾填埋渗滤液的处理还鲜有研究.因为填埋垃圾总量跟场内沾染把持办法的不同, 城市垃圾渗滤液沾染负荷明显低于城市垃圾渗滤液.因此, 后果明显、本钱低廉、运行治理便利的吸附技巧在城市生活垃圾渗滤液的预处理或深度处理中有着较大的利用潜力.

  目前, 对垃圾渗滤液吸附资料研究较多的重要有环境矿物资料, 如沸石、粘土等硅酸盐类资料及赤铁矿等金属矿物资料, 及粉煤灰、炉渣等产业放弃资料.抉择效力精良、储量丰富、廉价易得, 甚至可能实现“以废治废”的吸附资料, 摸索其利用的更佳前提仍然将是吸附处理技巧发展的方向.因为存在离子交换性、吸附性、催化性、耐酸耐热性、耐辐射性等优良机能, 沸石在废水处理范畴已被普遍用作吸附剂、催化剂及离子交换剂等.作为一种廉价的产业放弃资料, 炉渣已被逐步用于产业废水、酸矿废水及染料废水的处理, 并获得了良好的后果.尤其对重金属离子良好的去除效力使其在环境范畴更具利用前景.
  因此, 本文选取沸石跟炉渣作为吸附资料, 摸索单一吸附资料下吸附剂投加量、吸附时光、渗滤液初始pH对城市垃圾渗滤液吸附效力的影响及其吸附机理, 并进一步摸索组合资料前提下对渗滤液吸附处理的更优化前提, 为城市生活垃圾渗滤液吸附资料的抉择供给一定的参考依据.
  实验所用渗滤液采自湖北省麻城市铁门岗乡垃圾填埋示范场, 渗滤液初始理化特点如表 1所示.实验所用沸石为实验室洽购的人造沸石, 炉渣取自江苏省某燃煤发电厂流化床锅炉产生的炉渣, 粗料炉渣经筛分除去较大颗粒后备用, 具体理化特点。

 实验设计与方法2.2.1 单一资料单因素实验于250 mL锥形瓶中加入10 g吸附资料跟200 mL原始渗滤液, 置于恒温振荡器中振荡120 min后静置积淀, 检测吸附后的上清液与过滤后的原渗滤液中沾染物浓度.各单因素影响实验在保障其余因素不变情况下, 依照表 3中各因素设计值进行.
   组合资料吸附实验
  依据单因素实验结果, 正交实验在反应时光为120 min, 200 mL初始渗滤液前提下进行, 摸索资料品质配比、渗滤液初始pH及组合资料投加量对吸附后果的影响, 因素水平设计如表 4所示.
   2.3 剖析方法
  本实验中对吸附资料的基本理化性质、渗滤液CODC
  R、NH3-N、TN、TP及重金属进行了测定, 具体测定方法如表 5所示, 渗滤液中沾染物指标的检测方法均依据《水跟废水监测剖析方法》, 其余理化性质监测均依据相应的国度标准.
   3 结果与探讨3.1 单一资料吸附渗滤液效力剖析3.1.1 吸附时光的影响
  由可知, 在沸石吸附进程中, CODCR、NH3-N、TN、TP去除率随吸附时光变更较小.反应至120 min时, CODCR、NH3-N、TN、TP吸附率达到较为平稳的水平, 此时的去除率分辨为37.69%、62.27%、28.97%跟23.94%.吸附时光对沸石去除重金属的影响较通例沾染物大.因为渗滤液中重金属浓度较低, 且各重金属浓度存在较大差别, 在前180 min其吸附率跟吸附量稳定均较大, 尤其CD、Hg及Pb较为明显.反应至180 min后各重金属去除率跟吸附量均逐步趋于平缓.沸石对Pb的吸附率较高, 这与Sprynskyy 的研究结果相一致.
  吸附时光对沸石吸附城市垃圾渗滤液效力的影响
  炉渣吸附进程中, 渗滤液沾染物去除率随时光稳定较小, 反应分辨进行120 min跟240 min时, 重金属CR、CD、NI、Pb跟通例沾染物CODCR、NH3-N、TN、TP的去除率均达到均衡的状况, 此时候别为82.02%、97.50%、79.90%、88.93%跟34.44%、19.82%、27.52%、66.76%.其中渗滤液通例沾染物的去除重要与炉渣中水溶液中形成的强碱性絮凝剂产生絮凝作用, 重金属离子则与OH-形成积淀而被去除.NH3-N及TN的去除率较小, 重要是产生了OH-与NH4+形成挥发氨气的缓慢进程.重金属As无奈形成氢氧化物积淀, 只能依附吸附及混凝积淀作用而被去除, 故其去除率较小.
  吸附时光对炉渣吸附城市垃圾渗滤液效力的影响
  3.1.2 渗滤液初始pH的影响
  由可知, pH对沸石吸附渗滤液不同品种沾染物的影响差别较大.CODCr去除率随着pH的减小逐步降落, 这与溶液中H+与有机物对沸石交换点位的激烈竞争有关.溶液中NH3-N跟TN的去除率随着pH的增大而减小, 尤其在碱性前提下, 去除率降落较快.这是因为溶液中OH-易与NH4+生成分子态NH3, 阳离子交换作用较弱.刘玉亮等(2004)也证明了碱性环境不利于NH3-N的去除.NH3-N跟TN的去除率的大幅度降落也为TP供给了更多的吸附位点, 故TP去除率回升.在酸性至弱碱性环境下, 重金属Hg跟Pb随着pH值的增大而增大, 而强碱性环境时, 反而降落.pH对C
  R、As及Cd的影响恰好与Hg跟Pb变更相反.这与各重金属离子自身的特点不同、pH值变更引起的沸石名义的功能基团跟各金属离子配合物的状况转变有关(Mier et al., 2001;Hui et al., 2005;Huang et al., 1978; Covarrubias et al., 2005).因为pH值对沸石吸附渗滤液沾染物后果的影响较为庞杂, 难以判断更优pH, 实际中应依据污水的沾染特点及利用可行性选取适合pH值.具体接洽污水宝或参见http://www.dowater.com更多相干技巧文档。一体化生活污水处理设备是有污水换热器和污水源热泵两部分构成。城市原生污水直接进入污水换热器进行换热后,换取的热量由污水源热泵内部的热泵做功传递到室内。污水处理一体化设备对生产、生活污水进行处理,达到规定的排放标准,是保护环境的重要设施。工业发达的污水处理站已经很普遍,而我国村镇的污水处理站很少,但今后会逐渐多起来。要使这些污水处理站真正发挥作用,还需要靠严格的排放制度、组织和管理体制来保证。工业污水处理设备不是多净化几遍的问题,而是整个净化工艺都要发生变化,这需要大量的资金。有位从事多年污水处理行业的人士给出了一个计算模型,一个污水处理厂从一级B排放标准到一级A排放标准的追加投资,等于该处理厂原始投资成本的50%-70%。以一座平均处理能力为4万立方米/日的污水处理厂为例,一级B污水处理厂基础建设投资约为6000-8000万元,其升至一级A的追加资本为3000-5600万元。
  初始pH对沸石吸附城市垃圾渗滤液效力的影响
  由可能看出, 渗滤液初始pH值对炉渣吸附去除渗滤液中各类沾染物影响较小.这可能是因为实验所用炉渣碱性很强, 投加炉渣后的溶液呈强碱性.初始pH值难以起到明显调节跟影响作用.如此前提下, 经此炉渣处理后的渗滤液须要调节pH值后方可排放.
  初始pH对炉渣吸附城市垃圾渗滤液效力的影响
  3.1.3 吸附剂投加量的影响
  由可知, 比较NH3-N, 沸石投加量对CODCR、TN跟TP的影响较大.CODCr初始浓度很高, 其吸附量变更较大.重金属方面, Pb的吸附率更高, 其次是Hg, 但因为Pb跟Hg的初始浓度太低, 故其吸附量较小.沸石投加量为50 g · L-1时, CODCR、NH3-N、TN跟TP的去除率分辨可达37.58%、61.48%、32.14%跟32.42%, 重金属CR、AS、CD、Hg跟Pb的去除率分辨为15.26%、8.98%、27.61%、35.11%跟66.92%, 之后随着投加量增大, 其去除率变更均较小.
  投加量对沸石吸附城市垃圾渗滤液效力的影响
  由可知, 随着炉渣投加量的增加, 各通例沾染物的去除率逐步增加, 在投加量大于100 g · L-1时, 其去除率跟吸附去除量变更逐步平缓.这是因为连续增加炉渣颗粒逐步产生凝集作用, 沾染物与炉渣的接触名义积一直减小, 沾染物有效去除量逐步减小.炉渣投加量小于50 g · L-1时, 各金属离子的去除率随着投加量增加而急剧回升, 此时吸附跟絮凝积淀作用较为明显.炉渣投加量大于200 g · L-1时, 各金属离子去除率开端降落, 反应后溶液中离子浓度增大.这是因为炉渣自身就含有少量的重金属, 当炉渣投加量增大时, 其金属离子浸出量一直增加, 进步了溶液中重金属离子浓度.当炉渣投加量为50 g · L-1时, 各重金属去除后果较好, CR、AS、CD、Ni跟Pb的去除率分辨为81.58%、40.83%、98.28%、69.76%跟85.27%.
  投加量对炉渣吸附城市垃圾渗滤液效力的影响
  吸附能源学机理剖析
  依据等温吸附实验结果进行了Langmuir跟Freundlich等温吸附模型拟合(表 6).两种模型对沸石吸附渗滤液沾染物的拟合后果均较好, 其中, Langmuir模型拟合度较高, 但所得通例沾染物的饱跟吸附量与实验存在较大差别.从Freundlich模型的参数n值可知, 整体上沸石对重金属的吸附要比通例沾染物轻易进行.炉渣吸附通例沾染物的Langmuir模型拟合中所得饱跟吸附量qm与实验所得均衡吸附量相差较小.但吸附重金属CR、Ni及Pb离子的拟合后果较差, 同时, Freundlich模型中教训常数n值也呈现了小于1的变态情况, 说明其去除进程不再适合采取等温吸附模型描述, 这与炉渣对其的积淀去除机制有关.因为As无奈与OH-形成积淀, 其重要依附吸附及混凝作用去除, 故其吸附等温线拟合后果较好, Cd的初始浓度极小(4.7 μg · L-1), 吸附机制对其吸附进程影响较小.
   能源学二级方程对沸石跟炉渣吸附各种沾染物的拟合后果均较好(表 7), 拟合所得均衡吸附量qe(cal)与实测值qe(exp)相近.这说明对沾染物的吸附作用既有名义、孔内扩散的物理作用, 也包含离子交换等化学作用, 但全部吸附进程以化学反应为主.

  由吸附前后沸石跟炉渣扫描电镜图可能看出(跟8), 吸附前沸石名义呈海绵状, 含有很多小孔, 吸附后其孔结构内部跟名义均吸附了大量沾染物分子, 且颗粒状的沸石凝集成了块状.吸附前炉渣颗粒名义存在较多碎片及缝隙, 而吸附后其颗粒四周附着了大量的沾染物, 名义明显被沾染物所笼罩.
  沸石吸附前后扫描电镜图对比(a.吸附前; b.吸附后)
  炉渣吸附前后扫描电镜图对比(a.吸附前; b.吸附后)
  3.1.5 综合吸附效力的比较
  综合考虑去除后果跟实际利用本钱, 吸附时光为120 mi
  N、pH值为天然值(7.5~8.0)、吸附剂投加量为50 g · L-1的情况下, 沸石跟炉渣的吸附效力较好.对比了此前提下的渗滤液各沾染物去除率(均匀值).沸石对渗滤液通例沾染物的整体去除效力要优于炉渣, 尤其对NH3-N的去除率较为明显, 这重要因为沸石的比名义积、孔容积以及阳离子交换量都弘远于炉渣, 其通过吸附跟离子交换作用可去除较多的NH4+以及有机物.但因为浓度较高的NH4+及有机物盘踞了较多的吸附位点, 不利于PO43-的吸附去除, 故沸石对TP去除后果较差.另外, 炉渣组分中含有的大量CaO易在水溶液产生大量Ca2+跟OH-, 与PO43-产生积淀反应生成羟基磷灰石(HAP), 从而可有效的去除渗滤液中的TP.炉渣对重金属的去除效力要远优于沸石, 这重要与炉渣的自身结构有关.首先, 高温灼烧后的炉渣存在活性炭的过滤跟吸附性质.同时, 炉渣组分中含有的多种金属氧化物在水中易形成强碱性物质, 可与溶液中的金属离子形成氢氧化物积淀而将重金属去除.
  沸石跟炉渣对城市渗滤液吸附效力的对比
  3.2 组合资料吸附渗滤液的效力剖析
  表 8对比了正交实验前提下沸石-炉渣组合资料对垃圾渗滤液沾染物的吸附去除后果.因为炉渣自身特点的影响, 沸石对NH3-N跟TN的去除效力不得到很好的施展, 组合资料去除氮元素的后果不得到更大水平的晋升.而组合资料对磷元素的去除效力有了较大的改良, 对重金属的去除后果也坚持了炉渣的高机能.资料配比为1 :
  5、pH值为5、吸附剂投加量为150 g · L-1时, 沾染物去除后果较好, 但各因素水平间的变更对实验结果并不明显, 故在实际中, 考虑运行本钱及操作性可选取pH为天然值及投加量为50 g · L-1的前提下进行反应.
   沸石跟炉渣组合资料对城市垃圾渗滤液中的沾染物存在良好的去除效力, 但因为渗滤液中CODCr较高, 经吸附处理后的水质仍不能达到排放标准《城市生活垃圾填埋场沾染把持标准》(GB 16889—2008), 故实际中可考虑采取沸石与炉渣滤池串联, 或沸石与炉渣为吸附基质的多级串联人工湿地处理.

  1) 沸石对城市垃圾渗滤液通例沾染物的去除后果较好, 去除作用以化学吸附跟离子交换吸附作用为主;炉渣对重金属的吸附后果较好且牢固, 多种吸附作用中化学吸附跟积淀作用占主导作用
  2) 综合考虑去除后果、运行本钱及可操作性, 吸附时光为120 miN、pH值为天然值(7.5~8.0)、投加量为50 g · L-1的前提下, 沸石跟炉渣的吸附效力较好.此时, 沸石对CODCR、NH3-N、TN、TP的去除率分辨为37.54%、62.91%、34.48%跟27.73%, 炉渣对重金属CR、AS、CD、Ni及Pb的去除率分辨为81.79%、35.99%、97.26%、74.89%跟91.19%.
  3) 污水处理设备厂沸石跟炉渣组合资料对渗滤液通例沾染物的去除效力较单一资料晋升不大, 对重金属的去除效力坚持了很高的效力.实际中可考虑采取沸石与炉渣滤池串联的情势实现通例沾染物及重金属的高效去除.

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