CN113880206A - 一种染料废水氯离子的净化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种染料废水氯离子的净化处理方法；分别配制成氧化钙溶液、铝酸钠溶液和聚丙烯酰胺溶液；将氧化钙溶液加入到pH值为中性的染料废水调节染pH至9～13，随后加入铝酸钠溶液，搅拌使溶液混合均匀；向染料废水中分别再次加入氧化钙溶液和铝酸钠溶液，加入的量分别为上述步骤中的1～3倍，保持搅拌，加入聚丙烯酰胺溶液，使两次加入的Ca2+：Al3+：PAM的总量比值为4～7：1：6～15；然后静置沉淀；取出上清液，通入燃气锅炉尾气至pH值为7～8，再加入聚丙烯酰胺溶液，二次絮凝去除悬浮物；过滤沉淀物，上清液为净化后的染料废水。该方法用于处理染料废水、重金属离子废水，生物质污水等，净化效果好，操作简单。
Description
技术领域
本发明属于水处理领域，提出一种染料废水氯离子的净化处理方法，具体涉及了一种以使用氧化钙和铝酸钠与氯离子反应生成沉淀，通过絮凝的方法并以燃气锅炉的尾气调节pH值净化染料废水中氯离子处理方法。
背景技术
工业废水中的氯离子主要来源于采矿、石油化工、食品加工、冶金、制革(鞣革)、化学制药、造纸、纺织、油漆、颜料和机械制造等行业所排放的工业废水。高浓度的氯离子会腐蚀排水管和建筑物，并与石膏、磷酸盐和碳酸盐等钙沉淀一起导致排水管严重结垢，且氯离子具有强腐蚀性，较高浓度的含氯废水大量排放时，会妨碍水生动植物生长,会对环境、人及动植物生长带来危害。工业废水排放指标要求日益严格，工业废水中氯离子浓度超过3g/L时,被称为高氯废水。在《污水排入城镇下水道水质标准(GB/T 31962—2015)》中对氯化物的排放进行了限定,规定氯离子直接排放的最高允许浓度为500mg/L；并且有些省份已经针对氯离子的排放浓度进行了更高的规定。《河北省氯化物排放标准》(DB13/813—2006)和《辽宁省污水综合排放标准》(DB21/1627—2008)都规定氯离子直接排放的最高允许浓度为400mg/L。故寻找高效经济的方法去除含氯废水具有重要的意义。
氯离子不容易被微生物所利用，其去除一直以来都是一个技术难题，目前氯离子的去除方法主要有电解法、蒸馏法、离子交换法、膜分离等。电解法装置复杂，电能消耗大；蒸馏法运行成本高，能耗大，不适合处理大量的含氯废水；离子交换法属于传统工艺，对于低浓度含氯废水具有较好的处理效果，但离子交换树脂容易达到饱和，需要再生，树脂再生过程会产生部分废酸废碱。膜分离具有分离效率高、设备简单、操作方便等特点，但高氯含量的废水对膜分离设备和工作压力的要求较高，且容易造成膜污染，影响去除效果。在专利《一种水中氯化物的去除方法》(CN201910099531.3)中，利用高级氧化工艺中产生的强氧化性的羟基自由基或硫酸根自由基将氯离子氧化为活性氯，往其中添加有机物或含有有机物的实际水体,使得活性氯与所述有机物反应形成有机氯，再通过成本经济的方式去除所述有机氯，从而达到去除氯离子的作用。专利《一种用于污酸废水中氯离子去除的药剂及除氯方法与应用》(202010126104.2)中，以铋酸盐作为除氯剂，通过其与氯离子发生反应产生氯氧化铋沉淀，从而将氯离子去除，去除率能达到90％以上，使用的除氯剂还能可再生循环使用，降低成本。但此方法更多用于污酸废水。
絮凝法是生成一种不溶性的化合物沉淀,从而达到去除氯离子的目的。絮凝是指使水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固-液分离的目的。絮凝是颗粒聚合过程，通常靠添加适当的絮凝剂，其作用是吸附微粒，在微粒间“架桥”，从而促进集聚。微粒表面带有同种电荷，在一定条件下相互排斥而稳定。双电层的厚度越大，则相互排斥的作用力就越大，微粒就越稳定，在体系中加入一定量的某种电解质，可能和微粒表面的电荷，降低表面带电量、降低双电层的厚度，使微粒间的斥力下降，出现絮状聚集，颗粒紧密地凝聚在一起，形成有效的范德瓦尔斯引力，从而削弱絮凝的能量垒，形成松散的絮凝体，这种现象叫作絮凝。絮凝法是向废水中投加一定量金属盐或某种聚合物，使废水中形成难溶性盐沉淀，从而去除污染物。絮凝法处理废水，操作简单，通用性强，对不同种类、不同浓度的废水都有较好的处理效果。处理后的废水符合国家排放标准，具有良好的工业应用前景。但对悬浮物含量较高的工业废水的去除率较低，不能很好的适用，且在使用絮凝进行污水处理的过程中如果絮凝剂粉末表面迅速溶解很容易导致粒子间的附着从而在絮凝剂粒子内部产生空隙，从而影响絮凝的效果。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提出了一种对于pH值为中性的染料废水氯离子的净化处理方法，一种以使用氧化钙和铝酸钠与氯离子反应生成沉淀，以燃气锅炉的尾气调节pH值，通过絮凝的方法净化染料废水中氯离子处理方法。
本发明的技术方案如下：
一种染料废水氯离子的净化处理方法，以氧化钙和铝酸钠为原料去除染料废水氯离子，向含氯离子的染料废水中加入钙系盐和铝系盐使其与氯离子结合生成沉淀Ca2AlCl(OH)6，再以燃气锅炉尾气调节溶液pH值至7～8达到絮凝沉降效果。
氧化钙和铝酸钠主要是提供所需的钙离子和铝离子，燃气锅炉尾气主要是提供酸性气体，中和未参与反应的氧化钙，调节废水pH值。所生成沉淀物有着类水滑石的结构的层状和孔隙结构，具有离子交换性能，可作为去除重金属的吸附剂，具有二次利用的价值。
一种染料废水氯离子的净化处理方法，以氧化钙和铝酸钠为原料去除染料废水氯离子，向含氯离子的染料废水中加入钙系盐和铝系盐使其与氯离子结合生成沉淀Ca2AlCl(OH)6，再以燃气锅炉尾气调节溶液pH值至7～8达到絮凝沉降效果。
所述的净化处理方法，包括如下步骤：
一种染料废水氯离子的净化处理方法，其特征是，包括如下步骤：
(1)分别配制成氧化钙溶液、铝酸钠溶液和聚丙烯酰胺溶液；
(2)将氧化钙溶液加入到pH值为中性的染料废水中调节染料废水pH至9～13，随后加入0.1～1mL铝酸钠溶液，搅拌使溶液混合均匀；
(3)向步骤(2)的染料废水中分别再次加入氧化钙溶液和铝酸钠溶液，加入的量分别为步骤(2)中的1～3倍，保持搅拌，加入聚丙烯酰胺溶液，使两次加入的Ca2+：Al3+：PAM的总量比值为4～7：1：6～15；然后静置沉淀；
(4)取出上清液，通入燃气锅炉尾气至染料废水pH值为7～8，再加入与步骤(3)中相同量的聚丙烯酰胺溶液，进行二次絮凝去除细小颗粒性悬浮物；过滤沉淀物，上清液即为净化后的染料废水。
所述的步骤(1)优选：氧化钙溶液配制成质量分数为5～10％；铝酸钠溶液配制成质量分数为5～10％的；聚丙烯酰胺溶液浓度为1～3g/L。
所述的步骤(2)优选：搅拌转速500r/min，搅拌时间5～10min。
所述的步骤(3)优选：搅拌转速500r/min，搅拌时间0.5～2h。
所述的步骤(3)优选静置沉淀时间2～4h。
氯离子去除率＝(起始氯离子含量-去除后氯离子含量)/起始氯离子量。
综上所述本发明所采用一种通过反应生成微溶、难溶或不溶于水的沉淀物，使氯离子与原液以沉淀的方式进行分离，无二次污染和有毒物质产生且操作过程简单的净化氯离子方法。石灰和铝酸钠是废水处理最普遍使用的药剂，这样极大的节约了原料的成本，锅炉尾气的使用减少了工业污染物的排放，并且达到了以废制废的目的，提高了经济效益。
本发明中所述在于Ca2+：Al3+为4～7：1，改变Ca2+与Al3+的比值研究染料废水中氯离子的去除率；反应时间为0.5～2h，反应溶液pH值为9～13，及通过二次处理，使得染料废水中氯离子去除效果更好。
发明提供一种操作过程简单，无二次污染和有毒物质产生的净化氯离子方法。石灰和铝酸钠是废水处理最普遍使用的药剂极大的节约了成本。在含氯废水中，石灰的加入还可以将水质软化。此外，我国能源供应主要依赖煤炭、燃气燃烧，其中锅炉的使用更是占50％以上，使得排出了大量烟尘、二氧化硫、氮氧化合物、二氧化碳等气体，严重污染环境，是我国主要的大气污染，燃气锅炉尾气加以利用，可以减少成本，保护环境，并且经济效益大；达到以废治废的目的。本发明所需药剂使用简单、易操作、能耗低、节约成本,具有良好的实际应用价值。该絮凝方法可以用于处理染料废水、重金属离子废水，生物质污水等，净化效果良好，操作流程简单。
具体实施方式
实施例1
①配制溶液：配制质量分数10％的氧化钙溶液、质量分数5％的铝酸钠溶液和1g/L的聚丙烯酰胺(PAM)溶液。
②反应：取100mL染料废水，取①中0.2mL氧化钙溶液和0.121mL铝酸钠溶液加入到染料废水中，以500r/min的转速搅拌5min，使溶液混合均匀，此时溶液pH值为9，再加入0.2mL氧化钙溶液和0.121mL铝酸钠溶液，Ca2+：Al3+为7:1,继续保持500r/min的转速搅拌2h。
③絮凝沉降：向②加入1mL聚丙烯酰胺(PAM)溶液，混合均匀后静置沉降2h。
④二次处理：待③沉淀完全后，过滤取上层清液，通入燃气锅炉废气至上清液pH值为7.5。
加入1mL聚丙烯酰胺(PAM)，混合均匀，静置沉淀完全后，测定上清液的氯离子含量，计算去除率可以达到45％。
实施例2
①配制溶液：配制质量分数5％的氧化钙溶液、质量分数5％的铝酸钠溶液和1g/L的聚丙烯酰胺(PAM)溶液。
②反应：取100mL染料废水，取①中0.4mL氧化钙溶液和0.1mL铝酸钠溶液加入到染料废水中，以500r/min的转速搅拌10min，使溶液混合均匀，此时溶液pH值为9，再加入0.4mL氧化钙溶液和0.1mL铝酸钠溶液，使Ca2+：Al3+为4:1，继续保持500r/min的转速搅拌0.5h。
③絮凝沉降：向②加入1mL聚丙烯酰胺(PAM)溶液，混合均匀后静置沉降2h。
④二次处理：待③沉淀完全后，过滤取上层清液，通入燃气锅炉废气至上清液pH值为7.4。
加入1mL聚丙烯酰胺(PAM)，混合均匀，静置沉淀完全后，测定上清液的氯离子含量，计算去除率可以达到49％。
实施例3
①配制溶液：配制质量分数8％的氧化钙溶液、质量分数8％的铝酸钠溶液和2g/L的聚丙烯酰胺(PAM)溶液。
②反应：取100mL染料废水，取①中0.6mL氧化钙溶液和0.267mL铝酸钠溶液加入到染料废水中，以500r/min的转速搅拌8min，使溶液混合均匀，此时溶液pH值为11，再加入1.2mL氧化钙溶液和0.534mL铝酸钠溶液，使Ca2+：Al3+为5:1,继续保持500r/min的转速搅拌1h。
③絮凝沉降：向②加入1mL聚丙烯酰胺(PAM)溶液，混合均匀后静置沉降3h。
④二次处理：待③沉淀完全后，过滤取上层清液，通入燃气锅炉废气至上清液pH值为7.9。
加入1mL聚丙烯酰胺(PAM)，混合均匀，静置沉淀完全后，测定上清液的氯离子含量，计算去除率可以达到53％。
实施例4
①配制溶液：配制质量分数10％的氧化钙溶液、质量分数10％的铝酸钠溶液和3g/L的聚丙烯酰胺(PAM)溶液。
②反应：取100mL染料废水，取①中1mL氧化钙溶液和0.593mL铝酸钠溶液加入到染料废水中，以500r/min的转速搅拌10min，使溶液混合均匀，此时溶液pH值为13，再加入1mL氧化钙溶液和0.593mL铝酸钠溶液，Ca2+：Al3+为7:1,继续保持500r/min的转速搅拌2h。
③絮凝沉降：向②加入1mL聚丙烯酰胺(PAM)溶液，混合均匀后静置沉降3h。
④二次处理：待③沉淀完全后，过滤取上层清液，通入燃气锅炉废气至上清液pH值为7.5。
加入1mL聚丙烯酰胺(PAM)，混合均匀，静置沉淀完全后，测定上清液的氯离子含量，计算去除率可以达到60％。
实施例5
①配制溶液：配制质量分数5％的氧化钙溶液、质量分数8％的铝酸钠溶液和2g/L的聚丙烯酰胺(PAM)溶液。
②反应：取100mL染料废水，取①中0.85mL氧化钙溶液和0.457mL铝酸钠溶液加入到染料废水中，以500r/min的转速搅拌5min，使溶液混合均匀，此时溶液pH值为11，再加入2.55mL氧化钙溶液和1.371mL铝酸钠溶液，使Ca2+：Al3+为4.5:1，继续保持500r/min的转速搅拌1h。
③絮凝沉降：向②加入1mL聚丙烯酰胺(PAM)溶液，混合均匀后静置沉降4h。
④二次处理：待③沉淀完全后，过滤取上层清液，通入燃气锅炉废气至上清液pH值为7.2。
加入1mL聚丙烯酰胺(PAM)，混合均匀，静置沉淀完全后，测定上清液的氯离子含量，计算去除率可以达到67％。
实施例6
①配制溶液：配制质量分数8％的氧化钙溶液、质量分数10％的铝酸钠溶液和3g/L的聚丙烯酰胺(PAM)溶液。
②反应：取100mL染料废水，取①中1.25mL氧化钙溶液和0.489mL铝酸钠溶液加入到染料废水中，以500r/min的转速搅拌8min，使溶液混合均匀，此时溶液pH值为13，再加入2.5mL氧化钙溶液和0.978mL铝酸钠溶液，使Ca2+：Al3+为6:1,继续保持500r/min的转速搅拌1.5h。
③絮凝沉降：向②加入1mL聚丙烯酰胺(PAM)溶液，混合均匀后静置沉降3h。
④二次处理：待③沉淀完全后，过滤取上层清液，通入燃气锅炉废气至上清液pH值为7.6。
加入1mL聚丙烯酰胺(PAM)，混合均匀，静置沉淀完全后，测定上清液的氯离子含量，计算去除率可以达到79％。
本发明公开和提出的技术方案，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。本发明未尽事宜属于公知技术。
Claims (5)
1.一种染料废水氯离子的净化处理方法，其特征是，包括如下步骤：
(1)分别配制成氧化钙溶液、铝酸钠溶液和聚丙烯酰胺溶液；
(2)将氧化钙溶液加入到pH值为中性的染料废水中调节染料废水pH至9～13，随后加入0.1～1mL铝酸钠溶液，搅拌使溶液混合均匀；
(3)向步骤(2)的染料废水中分别再次加入氧化钙溶液和铝酸钠溶液，加入的量分别为步骤(2)中的1～3倍，保持搅拌，加入聚丙烯酰胺溶液，使两次加入的Ca2+：Al3+：PAM的总量比值为4～7：1：6～15；然后静置沉淀；
(4)取出上清液，通入燃气锅炉尾气至染料废水pH值为7～8，再加入与步骤(3)中相同量的聚丙烯酰胺溶液，进行二次絮凝去除细小颗粒性悬浮物；过滤沉淀物，上清液即为净化后的染料废水。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征是，所述的步骤(1)氧化钙溶液配制成质量分数为5～10％；铝酸钠溶液配制成质量分数为5～10％的；聚丙烯酰胺溶液浓度为1～3g/L。
3.如权利要求1所述的处理方法，其特征是，所述的步骤(2)搅拌转速500r/min，搅拌时间5～10min。
4.如权利要求1所述的处理方法，其特征是，所述的步骤(3)搅拌转速500r/min，搅拌时间0.5～2h。
5.如权利要求1所述的处理方法，其特征是，所述的步骤(3)静置沉淀时间2～4h。
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