磁性阴离子交换树脂脱附液的处置研究

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离子交换树脂通过离子交换作用可以净化水质,在水质深度处理中效果良好,是水处理领域一项很有前景的技术。但是树脂技术在净化水质过程中会产生脱附液;脱附液色度深、有机物浓度高、含盐量高、可生化性差、难以处理,限制了阴离子交换树脂技术在污水处理中的广泛应用。本文围绕磁性丙烯酸系阴离子交换树脂在污水深度处理中脱附液的处置问题,对脱附液进行了全面的表征,在此基础上,分别考察了纳滤、混凝、Fenton氧化及组合工艺对脱附液的处理效果。实验发现,脱附液中有机物的粒径分布主要在100nm左右,呈现出胶体的性质。通过测定不同浓度脱附液的表面张力,推算出脱附液的临界胶束浓度是CMC=118mg/L,即脱附液TOC超过118 mg/L时部分有机物会团聚形成胶体。对于浓度相对较低(CODcr<4000mg/L)的树脂脱附液,适合采用纳滤进行处理。脱附液经过纳滤之后,体积减少至40%,浓度提升1倍左右;产生60%的滤出液,滤出液有机物含量低,CODcr在120-140 mg/L,残留了较高浓度的再生剂(NaCl),可用于配置树脂再生液,不仅减少了脱附液的量,而且提高了再生剂的利用效率,降低了技术成本。具体研究表明,脱附液纳滤处理之前需要进行预处理,采用精密过滤器就能取得满意的效果。操作条件对纳滤处理有较大影响:温度越高,纳滤膜通量越大;压力越大,膜通量越大;浓度越高,水的渗透阻力越大,膜通量越小。研究纳滤处理中试研究2个月的数据发现,纳滤效果稳定,滤出液配制再生液再生效果良好,处理每吨脱附液,可回收15.3元的盐。对于浓度相对较高(CODcr>4000mg/L)的树脂脱附液,适合采用混凝处理。脱附液经过混凝之后,高浓度的有机物絮凝沉淀形成少量的污泥,可以与二沉池污泥一起处置;混凝清液中有机物含量低,再生剂含量高,配制再生液的再生效果良好;脱附液采用混凝-回用循环的工艺进行处理,循环使用4次,可使脱附液的量减少65%。具体研究表明,优选聚合氯化铁(PFC)作为脱附液的混凝剂,使用最佳用量5.0g/L时,CODcr去除率可达58%;PFC混凝的适宜pH范围较宽,pH在6.0-10.0范围内CODcr去除率都可超过50%,脱附液自身pH在7.5-9.0,不需要额外的pH调节:助凝剂PAM (6.0-8.0 mg/L)的使用可以有效提高混凝絮体沉降速度。对于减量化之后的脱附液,体积占处理水量的0.2%左右,采用高级氧化技术之后进行生化的工艺可以使脱附液最终得到妥善的处置。脱附液经过Fenton高级氧化之后,有机物分子物质结构受到破坏,稀释100倍后的B/C从0.11提高至0.30,与原水进行混合后,进入生化单元处理,投加比例在2%以下时好氧系统能够稳定运行。具体实验结果表明,混凝之后的脱附液pH在2.5~3.5,不需要进行pH的调节;H202用量越多,氧化效果越好,推荐用量80~160 mmol/L; Fe2+对Fenton氧化脱附液效果的影响不如H202影响大,用量在4-6 mmol/L时,Fenton处理效果最好。
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