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1、用硅藻土回收染料廢水中的亞硫酸鈉 吉林化學(xué)工業(yè)公司染料廠排出的工業(yè)廢水中含有萘、 萘酚、萘酚 衍生物、NaSO及NaHSC等物質(zhì)，其中NaSO占14.84%。為提取廢水 中的NaSO晶體，先后采取了加熱蒸餾有機(jī)物、篩網(wǎng)(濾紙)過濾、活 性炭吸附等方法，但效果均不夠理想，因此，采用硅藻土作助濾劑進(jìn) 行試驗(yàn)。 1 試驗(yàn)原理與方法 1.1 原理 按機(jī)械載流的原理， 助濾劑顆粒可以載流雜質(zhì)， 吸附一定量的萘、 萘酚、萘酚衍生物和其他雜質(zhì)，使澄清液體流出以達(dá)到過濾的目的。 因而，助濾劑的結(jié)構(gòu)形式、間隙大小、表面組成、吸附能力等對(duì)濾液 的澄清度有很大影響，同時(shí)，濾液的粘度、密度、溫度等對(duì)過濾效果

2、也有一定的影響。 試驗(yàn)采用先預(yù)涂再進(jìn)行主體過濾的方法， 預(yù)涂作用 在于形成預(yù)涂層， 從而延長助濾劑的過濾周期。 助濾劑過濾過程主要 是形成一個(gè)濾餅，這個(gè)濾餅具有液體的可透性，在液體透過過程中， 助濾劑的顆粒對(duì)雜質(zhì)顆粒有一定的吸附作用。 如果沒有助濾劑， 濾餅 只是由雜質(zhì)顆粒沉降形成，液體的透過性極差。 對(duì)于恒壓過濾，應(yīng)用 Carman方程： t/V= : Ua CsYmj/2A PA3] V (1) 3 式中 V 時(shí)間t(s)內(nèi)的總流量，m U――被過濾液的粘度，Pa - s a 過濾阻抗，m/kg Cs 被過濾液體的總渣量，kg/m3 Y 單位面積濾材的比阻抗，m-1 a―

3、―過濾餅的面積，m △ P——過濾壓力，Pa 式（1） 中如果濾餅不可壓縮，則 a 不變， t/V 對(duì) V 是直線關(guān)系； 如果濾餅可壓縮，則 a 改變， t/V 對(duì) V 不是直線關(guān)系。直線關(guān)系有利 于過濾 （且斜率越小越有利于過濾 ） ，非直線關(guān)系不利于過濾。 萘酚類 染料工業(yè)廢水濾出液中的亞硫酸鈉含量用分光光度法測定。 溴百里香 酚蘭為酸堿指示劑，其變色范圍為 pH=6.0?7.6，顏色由黃變藍(lán)。根 據(jù)吸收度與濃度成正比的關(guān)系即可求得未知物中 Na2S0的百分含 量。 1.2 試驗(yàn)方法 原水為吉林化學(xué)工業(yè)公司染料廠排出的工業(yè)廢水 （Na2SO3占 14.84%），紅褐色。助濾劑為

4、吉林大學(xué)物理化學(xué)研究室研制的高溫硅 藻土 （含無定形SQ285%- 94%）。亞硫酸鈉、碳酸鈉均為分析純。 過濾裝置如圖1所示，其過濾面積為3.85 x 10-5m，直徑為7.0 x 10-2 m高度為5.0 x 10-2 m（亦可根據(jù)過濾量決定）。過濾的目的是去除廢 水中高于 5%勺 NaHS3（2NaHS（3+NaCA2NqSO+HO+C0 ）。試驗(yàn)時(shí)， -2 在1 kg廢水中加入1.5 x 10- kg的NqCO,將0.20 L含硅藻土助濾 劑的廢水從加料口加入、抽濾，在濾紙 （篩網(wǎng)）上形成預(yù)涂層；將流出 液再次通過加料口加入，重復(fù)三次，完成預(yù)涂。最后通入具有一定比 例助濾劑的廢

5、水，加壓進(jìn)行過濾。全部過濾結(jié)束后，用少許蒸餾水重 復(fù)過濾2次，以保證濾液中NaSO的含量 =減網(wǎng) --搖真空泵 圖1過濾裝蠱示意圖 取濾液用分光光度法分析 NaSO的相對(duì)含量，加熱濃縮，去除多 余的水分和少量酚，干燥后即得白色晶體 NaSO。 2結(jié)果與討論 2.1助濾劑最佳用量的選取 預(yù)涂5.0 x 10-3 kg(1.30kg/m 2)助濾劑，主體過濾用量分別為：0.10 x 10-2、0.25 x 10-2、0.50 x 10-2、1.00 x 10-2、2.00 x 10-2 kg/L ;壓力 表壓力為4.90 x 104 Pa。各種助濾劑用量試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。 表1

6、助濾劑用量試驗(yàn)數(shù)據(jù) 助濾劑用量(x 10-2kg/L) 0.10 0.25 0.50 1.00 2.00 斜率 0.21 0.20 0.19 0.28 NqSO相對(duì)含量 17.93 18.20 19.40 19.92 19.92 (%) 1 I I I I I 丨 經(jīng)試驗(yàn)，斜率小的助濾效果好，用量為 0.50 x 10-2 kg/L的為最 佳，斜率比用量為1.00 x 10- kg/L時(shí)的略大，但二者相差很小，Na2SO3 的相對(duì)含量相差得也很小。用量為 0.25 x 10-2 kg/L時(shí)，斜率雖然也 很小，但用量過少，預(yù)涂不均勻，過濾效果不理想，同時(shí)，

7、 Na2SO3 的相對(duì)含量增加得也很少。所以，最佳助濾劑用量的選擇為 0.50 x 2 2 2 10- kg/L。助濾劑用量為 0.10 x 10- kg/L 和 2.00 x 10- kg/L 的過 濾效果不好，前者濾餅太薄不均勻，Na2SO3f對(duì)含量增加值很少； 后者助濾劑用量多，濾餅太厚，影響過濾速度，雖然 Na2SO3的相對(duì) 含量有所增加，但此方法是不可取的。因此，在壓力為 4.90 x 104 Pa 的情況下，預(yù)涂5.0 x 10-3 kg(1.30kg/m 2)助濾劑，主體過濾最佳用 2 量為 0.50 x 10- kg/L。 2.2 最佳過濾壓力的選取 預(yù)涂5.0

8、 x 10-3 kg(1.30kg/m 2)助濾劑，主體過濾用量為0.50 x 10-2 kg/L。各種過濾壓力的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表 2。 表2 各種過濾壓力試驗(yàn)數(shù)據(jù) 壓力（x 104Pa） 2.45 4.90 7.35 9.80 19.60 斜率 0.20 0.01 0 0 NqSO相對(duì)含 量(%) 18.21 19.91 19.92 19.89 18.84 由試驗(yàn)可知，壓力為2.45 x 104 Pa時(shí)，得一條曲線；壓力為4.90 x 104 Pa時(shí)，得一條直線，斜率為0.20 , NaSO的相對(duì)含量增加到 19.91%;壓力為9

9、.80 x 104 Pa時(shí)，得一條直線，斜率為零， Na2SO3 的相對(duì)含量增加到19.89%;而當(dāng)壓力為1.96 x 105 Pa時(shí)，斜率為零， 但NaSO的相對(duì)含量沒有增加，主要原因是壓力過大、流速過快，助 濾劑沒有起到吸附雜質(zhì)的作用?？梢?，壓力為 2.45 x 104 Pa和1.96 x 105Pa的過濾效果不好，是不可取的。所以，最佳過濾壓力的選取 應(yīng)在(4.90?9.80) x 104Pa的范圍之間。 3結(jié)論 采用硅藻土作助濾劑進(jìn)行處理萘酚類染料工業(yè)廢水回收亞硫 酸鈉的過濾試驗(yàn)結(jié)果表明：選用預(yù)涂5.0 x 10-3 kg(1.30kg/m 2)助濾劑， 主體過濾用量應(yīng)為 0.

10、50 x 10-2 kg/L ;壓力應(yīng)在(4.90?9.80) x 104 Pa 的范圍之間選取。過濾液中的亞硫酸鈉的含量可增加到 23.92%,加 熱濃縮濾液，去除多余水分和少量酚類，干燥后可得到白色的亞硫酸 鈉晶體，其回收率為87.33%,純度為89.81%o采用這種方法，能使 被過濾的液體流速在總體上比篩網(wǎng)過濾快、流出的濾液澄清度好 (淺 粉色)、亞硫酸鈉的回收率高(篩網(wǎng)過濾為74.71%)、含量增加(篩網(wǎng) 過濾為 14.84%）、純度提高 （ 篩網(wǎng)過濾為 68.14%） 據(jù)資料報(bào)道：近年來，人們發(fā)現(xiàn)不少微生物及其所分泌的大 分子或高分子化合物具有使微細(xì)顆粒疏水絮凝的功能。 研究

11、結(jié)果也證 實(shí)，某些微生物的衍生物確實(shí)既可以加速顆粒沉降， 提高物料過濾速 度，又能降低濾餅水分。 此種生化方法不僅可以產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)難以合 成的理想的分子結(jié)構(gòu)的助濾劑， 而且原料來源也不像化學(xué)反應(yīng)那樣要 求嚴(yán)格。因此，采用助濾劑處理液體的分離技術(shù)將會(huì)有廣闊的發(fā)展前 景。 用過量投礬處理原水中的蘭藻 隨著城市發(fā)展和人口活動(dòng)不斷增加， 環(huán)保設(shè)施未完全配套， 漓江 水富營養(yǎng)化問題日趨嚴(yán)重。 桂林市瓦窯水廠位于城區(qū)漓江下游， 其取 水頭部位于凈瓶山下的河彎處，上游一公里以內(nèi)有大的排污口三處。 至枯水季節(jié)，河床外露，水流動(dòng)性小，水質(zhì)惡化。從 96年至 99年， 每年冬春季節(jié)，蘭藻均大量繁殖，尤其以 1

12、999 年最為嚴(yán)重，給瓦窯 水廠水處理帶來極大困難。 在公司生產(chǎn)部門的支持幫助下， 瓦窯水廠 逐步摸索出一些處理方法， 尤其是過量投礬方式的采用， 使瓦窯水廠 渡過了 1999 年供水危機(jī)。 一 該廠處理原水中蘭藻的一些漸進(jìn)做法 瓦窯水廠冬春期原水濁度為 3?6NTU水溫8?16 C, PH值6.9? 7.2。蘭藻在水體中呈膠體絲狀，約4?20mm長，顏色白而略帶淺黃。 由于河水濁度低，水中懸浮顆粒的數(shù)目少，碰撞的機(jī)會(huì)與次數(shù)也少， 再加上蘭藻的絲狀體重較小， 低溫水粘度較大， 水中細(xì)小顆粒雜質(zhì)與 蘭藻的絲狀碰撞的機(jī)會(huì)更少，所以，凝聚效果很差。 1、采用加大一次氯與增加反沖洗時(shí)間 在蘭

13、藻出現(xiàn)初期， 該廠處理原水的方式僅是增加濾池反沖洗時(shí)間 （由原來的 8 分鐘增加到 15 分鐘）和加大一次氯的投氯量，將一次 氯由2.0?2.5mg/L增加到3.5?4.0mg/L，因有機(jī)物含量高，此時(shí)一 次氯只能測到總氯，將總氯控制由原來的 0.6mg/L 上升到 0.8mg/L。 此時(shí)我們發(fā)現(xiàn)， 大部分蘭藻被殺死或失去活力， 死亡的蘭藻由白黃色 變成斷絲狀的微黃色絮體， 隨沉淀水流到濾池， 這些絮體在濾池中與 濾砂、污泥等迅速互相粘附，結(jié)成黃褐色泥毯。使濾池的工作效率很 快降低，過濾周期縮短，即使延長濾池的反沖洗時(shí)間，但由于蘭藻形 成的網(wǎng)狀泥毯粘附力較強(qiáng)，密度較大，反沖洗不易清理干凈，因而

14、又 影響下一個(gè)過濾周期，濾池工作周期由 24 小時(shí)下降至 8?10小時(shí)， 從而使濾池的工作周期一次比一次短。 該廠不得不多次組織人力人工 鏟除濾砂表面的泥毯，但只是短時(shí)間好轉(zhuǎn)（ 1? 2 天內(nèi)），無法解決 原水中的蘭藻問題。同時(shí)， 蘭藻穿透濾層現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，影響出廠水 濁度（超過3NTU和外觀指標(biāo)。（見表） 2、投加少量硫酸鋁 針對(duì)出廠水出現(xiàn)的問題，在前述措施的基礎(chǔ)上投入少量硫酸鋁， 一般投加3?5mg/L磯量，以降低出廠水濁度，從生產(chǎn)運(yùn)行情況來看， 反應(yīng)池后部有極細(xì)小的礬花出現(xiàn)， 蘭藻與礬花有一定的松散粘附， 出 廠水濁度下降至2.5NT以下。同時(shí)，也不再出現(xiàn)蘭藻穿透層現(xiàn)象，但 濾池的負(fù)

15、擔(dān)卻呈加重趨勢，蘭藻與磯花疏松顆粒進(jìn)入濾池后， 迅速與 濾砂粘附形成泥球，比重較大，反沖水沖不起來，濾池周期由投磯前 的8-10小時(shí)下降至4-8小時(shí)，自用水率大為增加，產(chǎn)水量下降，不 得不多次降壓供水，給用戶帶來不便（見表） 3、投加過量硫酸鋁 仔細(xì)觀察磯花，發(fā)現(xiàn)蘭藻與磯花有一定的粘附作用，蘭藻屬微生 物范疇，帶負(fù)電的可能性較大。欲想利用增大磯量來觀察處理蘭藻的 效果，將投磯量增大至10?15mg/L,這時(shí)可以觀察到反應(yīng)池中后部 出現(xiàn)疏松的白色磯花大顆粒。同時(shí)，將蘭藻吸附成團(tuán)，蘭藻由原來的 絲狀體變成團(tuán)狀，進(jìn)入沉淀后，由于顆粒的密度因吸附蘭藻而增大， 在沉淀池內(nèi)即可沉淀，進(jìn)入濾池的蘭藻大為

16、減少，從而減輕了濾池負(fù) 擔(dān)，濾池工作周期恢復(fù)到13?18小時(shí)以上，反沖洗時(shí)間也由原來的 15分鐘恢復(fù)到10分鐘。（見表） 幾種方式處理原水的效果比較表 原 水 情 況 處理方式 濾池 工作 周期 （人 時(shí)） 濾池 反沖 洗時(shí) 間 （分 鐘） 自用水 率 （%） 出廠水 濁度 （NTU） 投磯量 一次耗氯量 無 蘭 藻 無 2.0-2.5mg/L 24-27 8-10 3-3.5 1.8-2.5 有 蘭 藻 無 3.5-4.0mg/L 8-10 15 7-9 2.6-4.5 3-5mg/L 3.5-4.0mg/L

17、4-8 15-20 10.4-13 1.0--2.5 10-20mg/L 3.5-4.0mg/L 13-18 10 4.9-5.7 1.0以下 二采用過量投磯方式處理蘭藻的理論論據(jù) 對(duì)硫酸鋁等金屬鹽混劑來說，其混凝機(jī)理中同時(shí)具有吸附架橋和 電性中和脫穩(wěn)作用。當(dāng)投量很多時(shí)，還具有卷掃作用。 硫酸鋁Al 2(SO) 3.I8H20溶于水后，立即離解出 AL?，水合高子 水解時(shí)，配位水分子可以失去H+而形成單羥基單核配合物，反應(yīng)如下: [AI(H 20)6]3++HO — [AI(OH)(H 2Q]2++H0 單羥基單核配合物進(jìn)一步分解 [AI(OH)(H 2O]

18、2++ H2O — [AI(OH) 2 (HbO) 4] ++140 [AI(OH) 2(H20]2+ H2O — [AI(OH) 3 (HbO) 3]++H0 這種水解過程中還存在許多中間過程， 這是因?yàn)?，初步水解產(chǎn)物 中的羥基OH具有橋鍵性質(zhì)。在由(H2O)6]3+最終趨于[AI(OH) 3 (HO) 3] 的中間過程中，羥基可把單核配合物通過橋鍵配合或縮聚成多核配合 物或高聚物。據(jù)有關(guān)資料認(rèn)為， 可能存在 Al 6（OH）14] 4+、[Al 6（OH）15] 3+、 [Al 2（OH）20] 4+ 等等。 當(dāng)硫酸鋁投加過量時(shí)，水體 PH值降低，高電核低聚合度的多核 配合離子或者

19、離聚合度的氫氧化鋁鹽占主要地位， 可以吸附卷帶水中 的膠?；驇ж?fù)電藻類進(jìn)行沉淀分離，這種現(xiàn)象稱沉淀物的卷掃作用， 對(duì)處理低濁度、高密度蘭藻原水較為有效。 三 還必須注意的幾個(gè)問題 1、 應(yīng)增大一次氯的投加量，因?yàn)槲幢宦葰鈿⑺赖奶m藻結(jié)合成的 礬花，在日照下進(jìn)行光合作用，很快產(chǎn)生氧氣形成氣泡附于礬花上， 使其在沉淀內(nèi)上浮而難于沉淀，極易重新隨沉淀水流進(jìn)濾池。另外， 也避免蘭藻在凈水構(gòu)筑物中繁殖。 2、 定期將沉淀池積泥排凈，避免蘭藻尸體因在池底停留時(shí)間過 長發(fā)臭而重新浮起。 3、 處理原水時(shí)凈水構(gòu)筑物盡可能在滿負(fù)荷以下，避免負(fù)荷過大 使沉淀水上升速度加快將礬花藻體帶入濾池。 4、 應(yīng)在沉

20、淀池后部配水槽內(nèi)安裝格網(wǎng)，以攔截部分從沉淀池流 出的蘭藻，來進(jìn)一步保護(hù)濾池。 四 成功實(shí)例 從 1999年 3 月中旬開始，瓦窯水廠供水得到保證，期間從 3 月 10月?4月20日，瓦窯水廠原水水質(zhì)極度惡化，蘭藻最多時(shí)在原水 中如雪片一般，CO［高達(dá)6.15mg/L，溶解氧最低降到0.39mg/L，原 水出現(xiàn)腥臭味， 但由于采取上述一系列措施， 尤其是采用過量投礬方 式，使濾池工作基本正常。同時(shí)，由于出廠水濁度降低（在 1.0NTU 以下），對(duì)原水中的有機(jī)物，異味的去除也有一定效果，出廠水均達(dá) 到國家飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 1999 年 11 月 1 日，瓦窯水廠取水頭部再次出現(xiàn)高密度蘭藻，其 它兄弟水廠也出現(xiàn)類似情況， 供水受到影響， 但瓦窯廠采用過量投礬 方式，將投磯量加至12?18mg/L （原水水濁度4.6?5.2NTU）,供水 正常，濾池周期未受影響，出廠水水質(zhì)合格。 值得欣慰的是，瓦窯水廠取水頭部水質(zhì)惡化問題已引起市人大、 環(huán)保等部門重視，相信漓江水質(zhì)有望得到改善。