CN109437486B - 一种含低浓度硫酸分散染料废水的资源化利用方法 - Google Patents

一种含低浓度硫酸分散染料废水的资源化利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含低浓度硫酸分散染料废水的资源化利用方法。废水先经活性炭吸附，除去废水中的可吸附有机物；出水经树脂吸附，脱除废水中的硫酸；脱酸后的废水经生化系统降解，然后经膜生物反应器过滤、芬顿氧化、臭氧氧化等方法提标后，实现中水回用。吸附饱和的树脂用一定浓度的氨水脱附再生，脱附液中硫酸铵浓度达标后蒸发浓缩回收硫酸铵；吸附产生的废颗粒活性炭经热再生后重复利用。本发明实现了废水中硫酸与水的资源化利用，废水零排放，具有绿色环保、操作简单、可行性高等优点。

Description

一种含低浓度硫酸分散染料废水的资源化利用方法
技术领域：
本发明涉及水污染控制及废水处理技术，具体涉及一种含低浓度硫酸分散染料废水的资源化利用方法。
背景技术：
分散染料是染料行业中一类重要染料，分子比较小，结构上不含强水溶性基团。它能上染聚酯纤维、醋酯纤维及聚酰胺纤维，成为涤纶的专用染料。在分散染料的生产过程中，会产生浓度不一的含硫酸废水。目前较高浓度的含硫酸废水通过氨中和后蒸发回收硫酸铵产品，实现资源化利用；而低浓度的含硫酸废水则通常采用石灰中和+生化的方法处理，处理后废水外排，无法实现废水中硫酸与水的资源化利用。
专利CN103214116A中即采用石灰中和的方法进行处理。该方法会产生废石膏残渣，其中夹带大量有机物，一般认为属于危险废物。专利中提到将废石膏残渣进行煅烧生成氧化钙和二氧化硫，虽可实现废石膏的资源化，但成本高，易产生二次污染，难以实际应用。专利CN108569812A中采用碳酸钙中和废水中的硫酸，再将生成的硫酸钙打浆，与碳酸铵混合发生复分解反应生成硫酸铵与碳酸钙，实现碳酸钙的循环利用。该方法与石灰中和法类似，只是废石膏的处理方法不同。另一方面，采用石灰中和后的废水，其中的硫酸钙含量均达到饱和，废水生化后需先采用化学法除钙，再利用膜处理的方法除去水中所含盐分，才能实现中水回用，废水资源化的途径被拉长。
发明内容：
本发明提供了一种含低浓度硫酸分散染料废水的资源化利用方法，通过该方法，在实现废水达标处理的同时，实现了废水中硫酸与水的资源化利用，达到废水零排放的目的。
本发明的含低浓度硫酸分散染料废水的资源化利用方法包括以下步骤：
(1)将所述含低浓度硫酸分散染料废水经活性炭吸附，除去废水中的可吸附有机物；其中，吸附有机物的活性炭经高温热再生的方法再生后重复利用；
(2)步骤(1)出水经树脂吸附，脱除废水中的硫酸；其中，吸附饱和的树脂用氨水脱附再生，脱附液经蒸发浓缩回收硫酸铵；
(3)步骤(2)出水经生化系统降解及末端提标后，实现中水回用；其中，所述末端提标的方法为膜生物反应器、芬顿流化床、臭氧氧化中一种或两种以上的组合。
优选地，所述含低浓度硫酸分散染料废水中的硫酸含量为废水质量的0.1～1％wt。
优选地，步骤(1)中，所述活性炭可以采用煤质压块破碎的颗粒活性炭；优选地，所述颗粒活性炭的粒径为4～40目。
优选地，步骤(2)中，所述树脂为某弱碱型阴离子交换树脂，阴离子形式为OH型。
优选地，步骤(2)中，树脂出水的pH为2.5～3.5，停止树脂吸附。
优选地，将树脂经氨水脱附后得到的脱附液的pH值调节为3.5～4.5时，再进行蒸发浓缩。
将经氨水脱附后的树脂用少量纯水洗涤，然后回用继续进行废水吸附。洗涤树脂的水可用作下一批脱附剂的稀释水。
优选地，步骤(2)中，所用氨水浓度为1～10％wt，优选为2～5％wt。
优选地，步骤(2)中，所述氨水中氨与树脂中硫酸的摩尔比为2:1～4:1。
优选地，步骤(1)中，所述吸附有机物的活性炭经高温热再生的再生温度为600～1000℃，优选为800～900℃。
本发明的含低浓度硫酸分散染料废水的资源化利用方法涉及活性炭吸附、树脂吸附、生化、氧化、蒸发浓缩、活性炭再生等一系列处理步骤，不同步骤之间相辅相成、共同作用，实现了含低浓度硫酸分散染料废水零排放的目标。本发明的含低浓度硫酸分散染料废水的资源化利用方法作为一个不可拆分的整体工艺，具有技术简单、环境友好、实用性强等优点。
有益效果：
(1)实现了废水中硫酸的回收，得到了高质量的硫酸铵产品。
(2)确保了树脂出水的极低含盐量，避免了高硫酸盐造成的生化困难及产生硫化氢废气的难题。
(3)生化出水经末端提标后即可回用，避免了以往工艺面临的除钙、除盐等问题。
(4)大幅度降低了酸性废水的COD值。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明进行进一步描述。
实施例1
分散染料洗涤废水，颜色为棕黄色，COD＝2264mg/L，硫酸含量为0.47％wt，处理步骤如下：
1、向填充颗粒活性炭的吸附柱中连续通入分散染料洗涤废水，并收集吸附后的出水。取样测颗粒活性炭吸附前的碘值为1015mg/g，出水COD＝1283mg/L，颜色淡黄。
吸附饱和的颗粒活性炭进行高温热再生，再生温度850℃。测再生后颗粒活性炭回收率为91％，碘值＝932mg/L。再生的颗粒活性炭套回用上述步骤中。
2、步骤1出水连续通入弱碱型阴离子交换树脂吸附柱中，用pH计监测树脂出水的pH值，当pH降至2.5后，停止树脂吸附。检测树脂出水COD＝1165mg/L，硫酸根＝273mg/L。
吸附饱和的树脂进行脱附再生，脱附剂为浓度为3.2％wt的氨水，氨与树脂中硫酸的摩尔比为2.5:1。脱附后，调节脱附液pH至4.0(此时脱附液中硫酸铵浓度为12％wt)，蒸发结晶，得到工业级硫酸铵。树脂经氨水脱附后，用少量纯水洗涤，回到上述步骤继续进行废水吸附。洗涤水用作下一批脱附剂的稀释水。
3、步骤2出水调节pH至中性，依次流入曝气池、二沉池进行生化降解，二沉池出水COD＝320mg/L；二沉池出水过滤后流入臭氧氧化反应器中进行反应，COD降至54mg/L。最终出水中盐含量＝298mg/L，符合厂区中水回用的要求。
实施例2
分散染料洗涤废水，颜色为红棕色，COD＝3481mg/L，硫酸含量为0.68％wt，处理步骤如下：
1、向填充颗粒活性炭的吸附柱中连续通入分散染料洗涤废水，并收集吸附后的出水。取样测颗粒活性炭吸附前的碘值为1015mg/g，出水COD＝1874mg/L，颜色淡黄。
吸附饱和的颗粒活性炭进行高温热再生，再生温度850℃。测再生后颗粒活性炭回收率92％，碘值＝917mg/L。再生的颗粒活性炭套回用上述步骤中。
2、步骤1出水连续通入某弱碱型阴离子交换树脂吸附柱中，监测树脂出水的pH值，当pH降至3后，停止树脂吸附。检测树脂出水COD＝1693mg/L，硫酸根＝242mg/L。
吸附饱和的树脂进行脱附再生，脱附剂为浓度为4.0％wt的氨水，氨与树脂中硫酸的摩尔比为3:1。脱附后，调节脱附液pH至4(此时脱附液中硫酸铵浓度为15％wt)，蒸发结晶，得到工业级硫酸铵。树脂经氨水脱附后，用少量纯水洗涤，回到上述步骤继续进行废水吸附。洗涤水用作下一批脱附剂的稀释水。
3、步骤2出水调节pH至中性，依次流入曝气池、膜生物反应器中进行生化降解。膜生物反应器出水COD＝182mg/L，流入芬顿流化床反应器中继续反应，COD降至47mg/L。最终出水盐含量为419mg/L，符合厂区中水回用的要求。

Claims (12)

1.一种含低浓度硫酸分散染料废水的资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述含低浓度硫酸分散染料废水经活性炭吸附，除去废水中的可吸附有机物；其中，吸附有机物的活性炭经高温热再生的方法再生后重复利用；
(2)步骤(1)出水经树脂吸附，脱除废水中的硫酸；其中，吸附饱和的树脂用氨水脱附再生，脱附液经蒸发浓缩回收硫酸铵；
(3)步骤(2)出水经生化系统降解及末端提标后，实现中水回用；其中，所述末端提标的方法为膜生物反应器、芬顿流化床、臭氧氧化中一种或两种以上的组合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含低浓度硫酸分散染料废水中的硫酸含量为废水质量的0.1～1％wt。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述活性炭为颗粒活性炭。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述颗粒活性炭的粒径为4～40目。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述树脂为弱碱型阴离子交换树脂，阴离子形式为OH型。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，树脂出水的pH为2.5～3.5，停止树脂吸附。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，将树脂经氨水脱附后得到的脱附液的pH值调节为3.5～4.5时，再进行蒸发浓缩。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氨水的浓度为1～10％wt。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氨水的浓度为2～5％wt。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氨水中氨与树脂中硫酸的摩尔比为2:1～4:1。
11.根据权利要求1所述的方法，步骤(1)中，所述高温热再生的温度为600～1000℃。
12.根据权利要求11所述的方法，步骤(1)中，所述高温热再生的温度为800～900℃。
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