无锡实验一体化废水处理设施多年技术

无锡实验一体化废水处理设施多年技术

吡啶及其衍生物是-种含氮六元杂环化合物，吡啶的衍生物主要由六元环状结构上的基团被其他基团取代后生成的有机化合物。吡啶及其衍生物在印染、化工、医药、农药、循环水等行业有很广泛的应用，同时由于其主要来自煤石油裂解等生产工艺中，因此吡啶及其衍生物广泛存在于焦化废水、制药废水、印染废水等工业废水中。吡啶及其衍生物极易挥发，与水能以任何比例互溶，同时又能溶解大多数极性及非极性的有机化合物，甚至可以溶解某些无机盐类。吡啶及其衍生物对环境中的生物存在“三致效应"，即致癌性、致畸性、致突变性，被世界卫生组织国际癌症研究机构划分为2B类致癌物。

吡啶及其衍生物类废水的特点：

(1)恶臭。

(2)抑制性：当废水中吡啶含量大于10mg/L时，会抑制生化系统中微生物的正常生长繁殖，引起菌种中毒，生化系统瘫痪。

(3)吡啶环结构稳定，难以降解。

(4)色度高，常呈黑褐色，废水中COD及盐含量较高。

因此，含吡啶类废水的生化处理比较难。目前处理含吡啶废水的方法主要有物理法、化学法、生化法。

本研究中针对含吡啶废水处理的核心思路是：除氟-除盐-废水减量-馏出液-电化学催化氧化处理。

1、材料与方法

1.1 仪器与材料

顶空/气相色谱仪(7890aAgilent美国)；离子色谱仪(HIC—ESPSHIMADZU日本)；直流稳压稳流电源QW—MS605D(0—30V，0—1A)1套；HY-302—500L循环水泵1套；抗腐蚀橡胶管3根；组合式分区电解槽1套；钛基电极板(阳极是铱钌钛电极

目前处理含废水工艺主要有化学沉淀法、吸附法、离子交换法、膜法和生物法，其中化学沉淀法与电化学法较为成熟。化学沉淀法是通过化学反应使废水中呈溶解状态的转变为难溶于水的化合物，再用硫化沉淀法或碱沉淀法过滤和分离。硫化沉淀法处理污染废水，形成的难溶物Tl2S离子积为5.0×10-21，理论上质量浓度最大可降至45μg/L，无法达到工业排放标准。电化学法重金属废水处理技术主要是在絮凝、沉淀废水处理工艺中加入1套电化学处理系统，进一步降低出水中各重金属离子含量，其优点为处理效率受水质影响较小，可处理高浓度含废水，不同水质的中试试验表明出水大多能稳定达标，运行操作方便，但总投资偏高。

1、J20重金属深度处理设备

多种工艺协同去除重是发展趋势，为此，山东章丘鼓风机股份有限公司联合澳大利亚昆腾环保滤料有限公司共同研发出深度去除重金属的新型水处理设备——J20重金属深度处理设备（以下简称“J20设备"）。J20设备核心产品是水处理过滤材料DMI-65，其基体呈独微孔结构、具有高硬度的海砂，经特殊工艺处理后，有效成分可与基体熔合，以低浓度氧化剂为反应剂，可深度去除水中的铅、锌、铁、锰、镍、铜、砷、铬、镉、锑和等重金属。

1.1 J20设备技术原理

DMI-65滤料采用日本专有“注入技术"，将高价锰氧化物等有效成分注入海砂内，与基体合，在少量氧化剂（一般采用次氯酸钠）的保护下，锰氧化物持续处于高价活性状态。高价锰氧化物凭借其低等电点（＜2）以及表面大量的负电羟基官能团，从而对重金属离子具有良好吸附活性。高价锰氧化物表面大量的负电羟基官能团与一定量的重金属离子结合，生成氢氧化物沉淀。生成的氢氧化物沉淀被具微孔结构的滤料吸附脱除。运行期间，定时对DMI-65进行反洗，使滤料具有持续去除重金属的作用。

1.2 J20设备技术优势

J20设备的技术优势有以下几点：

1）对大多数重金属都有良好的深度去除效果。

2）设备安装简单，投入与运行成本低，且全自动化，通过控制余氯指标自动调节次氯酸钠加入量，控制重金属离子浓度或固体悬浮物浓度指标自动调节反洗频率。

3）整个处理工艺形成闭环通路。用部分出水反洗滤料，反洗水经沉淀后上清液重新进入设备，沉渣经压滤作为废弃物处理。该闭环流程既保证废水达标，又保证无新污水产生。

4）DMI-65滤料硬度较大，经激烈反洗仍能较长时间保持完整，若进水各项指标达标，则具有较长寿命。

5）工业化J20设备采用标准集装箱作为设备集成平台和外壳。标准集装箱外壳具有良好的防腐功能和强度设计，为设备运行提供稳定场所。所有设备为人机交互系统控制，实现触屏或移动端设置、自动运行、在线监控及数据上传等功能。

板，阴极是钌钛极板)；SHZ—D(III)循环水多用真空泵；抽滤瓶；SKM数显恒温电加热套。球形单颈烧瓶，球形冷凝管，牛角管，1000mL烧杯，取样器；取样瓶；标签纸。

去离子水；氢氧化钙；含吡啶废水原水；稀硫酸；滤纸。

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1.2 原水水质分析测定

本研究中的含吡啶及其衍生物废水来自某公司溶剂回收后的废水。利用氧氮燃烧-离子色谱法测定废水中的硫含量及卤素含量；利用《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》(HJ535—2009)来测定原水中的氨氮含量；利用《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》(HJ828—2017)测COD；利用《水质全盐量的测定重量法》(HJ/T51—1999)测定全盐量；利用《水质吡啶的测定顶空/气相色谱法》HJ1072—2019测定吡啶含量；利用《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》测定总氮含量。

含吡啶废水测出的原水水质指标全盐量165420mg/L。灰分为10%左右(600℃马弗炉烧3h)，卤素含量7%-8%(其中F离子为1.5‰)，硫含量0.5%(以S计)，COD在125000mg/L左右，氨氮2900mg/L左右。

1.3 废水原水的除氟

取1000L废水原水于吨桶中.投加氢氧化钙饱和溶液，边搅拌边添加，调节pH值到14；继续搅拌120min，静置24h；用抽水泵抽取上层不含悬浮物的液体于新的吨桶中保存。底泥收集后集中处置。

1.4 含吡啶废水原水的除盐

取5L除氟后的原水于5L的烧杯中，滴加6mol/L的稀硫酸，边搅拌边添加，调节pH值到4；继续搅拌10min，静置30rain；用抽滤器，低速滤纸抽滤烧杯上层液体。将抽滤得到的滤液从抽滤瓶中转移至样品瓶中保存。滤渣收集后集中处置。

1.5 含吡啶废水滤液减量化处理

连接电加热套、单颈烧瓶、支管、球形冷凝管和牛角管。打开水开关，冷凝管中通入冷却水，向烧瓶中添加滤液，通电开始加热，冷凝管中不断有液体冷凝顺着管壁流到试剂瓶中。馏出液呈无色透明状，有恶臭。当馏出液蒸馏速率减慢后及时清理烧瓶中的母液和跟换新的滤液。

1.6 馏出液的电化学催化氧化处理

连接电解槽，在阳极区埋人阳极板(铱钌钛极板)，加入催化剂；在阴极区加入阴极板(钌钛极板)。用输电线连接直流电源输出端和电极板。向阳极区中加入2L馏出液，打开循环水泵，打开电源开始电解。

电解时设置电压20V，电流0.14A，通电后极板上有气泡产生，设置取样时间0，10，20，30，60，90，120，180min，取来的水样用国标方法测定COD和总氮的变化。

2、结果与讨论

2.1 合吡啶废水物化处理前后分析

含吡啶及其衍生物的废水来自于农药生产企业.吡啶环的基团上有氟及氯取代，因此该废水中含有成键的卤素和游离态的卤素，投入氢氧化钙饱和溶液，并搅拌静置，在移除上层液体后，底部有白色沉淀物。