次氯酸钠在荧光液废水脱色处理中的应用

第２８卷　第１０期２０１２年５月甘肃科技ＧａｎｓｕＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ２８　Ｎｏ１０Ｍａｙ　２０１２次氯酸钠在荧光液废水脱色处理中的应用李佩英（上海东振环保工程技术有限公司，上海２０１２０３）摘　要：某铝制品锻造企业在生产过程中排放的含荧光液废水，经过混凝、沉淀、过滤＋活性炭过滤后，色度仍然高达８０～１５０倍，经投加２５ｍＬ／Ｌ的次氯酸钠，在ｐＨ值约７６左右的情况下反应２５ｍｉｎ，废水出水色度降为３５倍左右，满足国家《污水综合排放标准》（ＧＢ８９７８－１９９６）的一级标准要求。关键词：荧光液废水；活性炭吸附；次氯酸钠；脱色中图分类号：Ｘ７０３２　　某铝制品锻造企业在生产过程中排放的废水包括：含石墨废水、酸碱废水和含荧光液废水。其中，含荧光液废水为探伤过程中产生，探伤用荧光液的成分包括：硫磺（ｐｐｍ）≤１０００；氯（ｐｐｍ）≤１０００；钠（ｐｐｍ）≤１００；氟（ｐｐｍ）≤６０；ＶＯＣ（挥发性有机化合物）（ｇ／ｌ）≤３５６；其他有机物（苏丹红、苯、煤油）：１０ｇ／ｌ。含荧光液废水共分两部分，其中荧光液原液容积浓度为００６ｍ３／ｍ３水；荧光液清洗废水容积浓度为００１ｍ３／ｍ３水，两种废水均为间断排放，总水量约为２ｍ３／ｈ。根据当地环保要求，废水排放标准执行国家《污水综合排放标准》（ＧＢ８９７８－１９９６）的一级标准，主要水质指标要求见表１。表１　出水水质标准序号污染物排放标准单位１ｐＨ６～９２色度≤５０倍３ＳＳ≤７０ｍｇ／ｌ４ＣＯＤＣｒ≤１００ｍｇ／ｌ５ＢＯＤ５≤２０ｍｇ／ｌ６石油类≤５ｍｇ／ｌ７阴离子表面活性剂≤５ｍｇ／ｌ８ＮＨ３－Ｎ≤１５ｍｇ／ｌ１　工艺流程及处理效果１１　工艺流程来自生产线的含石墨废水、含酸碱废水、荧光液清洗废水在废水调节池混合后，由泵提升依次进入中和槽、混凝槽、絮凝槽和沉淀槽进行处理，在此过程中ｐＨ值自动调节为７６左右，同时投加ＰＡＣ药剂，及ＰＡＭ药剂，进行混凝－絮凝－沉淀的过程，沉淀槽出水自流至中间水池，然后由泵加压经砂过滤器及活性炭过滤器过滤后进入排放水池达标排放。荧光液原液废水采用序批式处理的方式，荧光液原液废水首先被提升至综合反应槽，待反应槽液位达到设定值后，停止进水，并投加ＰＡＭ、开启搅拌机，反应３０ｍｉｎ后停止搅拌，待废水静置沉淀１ｈ后，将上清液排至调节池，与其他废水混合处理。沉淀池、砂过滤器及活性炭过滤器反洗水、综合反应槽排泥等均排入袋式过滤器进行过滤，过滤的污泥定期外运，滤液回至调节池再行处理。主要工艺流程如图１所示。图１　回用处理工艺流程１２　处理效果及存在的问题该系统投运以来，除色度外，其他检测指标均达到排放标准要求，但色度超标较严重，出水颜色呈淡黄色，色度达到８０～１５０倍。当初该系统工艺设计时，已考虑采用活性炭来进行吸附脱色，但从实际运行效果来看，活性炭吸附脱色效果不理想，故还必须采用其他措施来进行脱色处理。２　脱色技术介绍２１　色度的原理色度产生的原理可以从分子的显色机理来解释，产生颜色的原因是由于溶于水中显色的腐殖质、有机物或无机物质等所造成的。工业废水中不少有机物含有烯键、羧基、酰胺基、磺酰胺基、羰基和硝基等生色团，并且含有－ＮＨ２、－ＮＨＲ、－ＮＲ２、－ＯＲ、－ＯＨ和－ＳＨ等助色团，它们的相互作用造成了废水出水色度仍然很高［１］。此外，由于这些基团都是极性的，使得出水中有机物易溶于水，并有可能和烷烃化合物等发生乳化，在水中高度分散，造成废水色度难于脱除。２２　常用脱色方法介绍现在广泛应用的脱色方法主要包括：吸附脱色、絮凝脱色、氧化脱色、生物法脱色、电化学法脱色、膜分离法脱色等，每种脱色方法原理各不相同，适用范围也不尽相同。２２１　吸附法脱色废水脱色的物化处理法中，应用得最多的是吸附法。工业上常用的吸附剂有活性炭、活性硅藻土、活化媒、纤维系列、天然蒙托土以及煤渣等。活性炭具有较高的比表面积（５００～１５００ｍ２／ｇ）、亲水性强，因而具有很强的吸附脱色性能，活性炭可吸附废水中多种可溶性有机物和金属离子，但对大分子或疏水性物质的吸附脱色效果较差。活性炭吸附适用于低浓度废水以及废水的深度处理，在工艺上具有投资小，方法简便易行、成本较低、处理效果显著的优点，适合中小型废水处理项目［２］。２２２　絮凝法脱色废水絮凝脱色技术也是一种被普遍采用的脱色技术，脱色的机理是以胶体化学理论为基础的，利用絮凝剂的水解和聚合反应，生成高价聚羟阳离子，与水中的胶体进行压缩双电层、电中和脱稳、吸附架桥并辅以沉淀物网捕、卷扫等作用，沉淀去除生成的粗大絮体，从而达到脱色的目的。絮凝法的主要优点是工程投资少、处理量大、对疏水性物质脱色效率很高。缺点是需随着水质变化改变投料条件，对亲水性物质的脱色效果差、ＣＯＤ去除率低。此外，生成大量的泥渣且脱水困难也是影响该方法广泛应用的主要原因之一［３］。３２３　氧化法脱色氧化法是废水脱色的主要方法之一，是利用各种氧化手段将废水中发色基团破坏而达到脱色的目的。氧化法包括化学氧化、光催化氧化和超声波氧化等，虽然具体工艺不同，但脱色机制却是相同的。化学氧化是目前较为成熟的应用方法，常用的氧化剂包括Ｆｅｎｔｏｎ试剂（Ｆｅ２＋－Ｈ２Ｏ２）、臭氧、双氧水、氯气、次氯酸钠等。化学氧化法对生物难降解且引起色度的有机物有很好的去除效果，化学氧化法尤其是高级氧化技术法脱色也是国内外研究的热点。２２４　生物法脱色生物法脱色是利用微生物酶来氧化或还原有色分子，破坏其不饱和键及发色基团，来达到脱色目的的。有色分子通过一系列的氧化、还原、水解、化合等生命活动，最终被微生物降解为简单无机物或转化为各种营养物及原生质。但由于各种微生物对污染物质的降解都有一定的选择性，因此，在使用生物法脱色时，需要专门针对引起色度的物质培养、驯化具有良好降解能力的生物菌种，且应有较强的适应性和抵抗毒性的能力。２２５　电化学法脱色电化学法是指在外加电场的作用下，在特定的电化学反应器内，通过一系列设计的化学反应、电化学过程或物理过程，进而达到对废水中的污染物进行降解的目的。根据电极反应方式划分，电化学方法可细分为内电解法、电絮凝和电气浮法、电氧化法等。利用电化学过程中产生的羟基自由基－ＯＨ的氧化作用、微小气泡的浮选作用、或水解产物的吸附和絮凝作用，废水中的有色物质得到分解或去除，从而达到脱色的目的。与其他脱色工艺相比，具有功能多、操作灵活、污染少、易于控制的特点。２２６　膜分离法脱色随着制膜工艺的发展，膜分离方法在废水处理领域的应用越来越多。膜分离法是用人工合成或天然的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对水中污染物进行选择性分离，从而使废水得到净化或脱色的技术。作为一种新兴的高效的分离、浓缩、提纯及净化技术，膜分离处理技术通常还用作可利用物质的回收等。作为脱色处理技术，膜分离法具有处理过程简单、无二次污染、操作方便等优点，缺点是一次性投资较大。３　脱色方法的选择实际工程应用中，脱色的方法较多，但每种脱色方法也都存在一定的局限性，本项目废水中色度的产生主要来自于各种有机物添加剂，如苏丹红、苯类物质等，经过絮凝和活性炭吸附等作用，废水中的色度还不能完全去除。因此，本项目最终确定采用氧化法来进行脱色，药剂采用次氯酸钠。次氯酸钠在溶液中水解后生成的次氯酸（ＨＣｌＯ）分子极不稳定，分解生成的ＣｌＯ－在被还原４３　　　　　　　　　　　甘　肃　科　技　　　　　　　　　　　　　　　　第２８卷的过程中，极易得到电子而且有极强的氧化性，在溶液中ＣｌＯ－与Ｈ＋结合，呈现很小的中性分子状态。ＮａＣｌＯ溶于水中发生式（１）、（２）反应：ＮａＣｌＯ＋Ｈ２Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＮａＯＨ（１）ＨＣｌＯ→Ｈ＋＋ＣｌＯ－（２）同时ＨＣｌＯ还能分解生成具有强氧化作用的新生态氧［Ｏ］，这就使得次氯酸钠具有很强的氧化性。ＮａＣｌＯ既能与含饱和脂肪酸、含活性氢、还原性氢和易氧化官能团（不饱和官能团，双键）的有机物反应，降解废水中的ＣＯＤ，又能氧化破坏有色基团碳碳双键（－Ｃ＝Ｃ－）、羧基（－Ｃ＝Ｏ）、偶氮基（－Ｎ＝Ｎ－）、硝基（－ＮＯ２）、硫化羧基（－Ｓ＝Ｏ）等，使得这些发色机团发生断裂或改变了其化学结构，从而脱除废水的颜色［４］。４　次氯酸钠脱色效果为达到最佳的处理效果，并尽量节省药剂，实验过程中对药剂的投加量、反应时间、反应ｐＨ值等进行了对比试验。废水水样取自该系统排放水池，ＮａＣｌＯ浓度为１０％。４１　投加量对脱色效果的影响所取水样ｐＨ值为７６，测得色度约为１２５倍。取５００ｍＬ水样，在不对ｐＨ值进行调整，反应时间为２５ｍｉｎ的基础上考察了ＮａＣｌＯ投加量对脱色效果的影响，结果如图２所示。图２　投加量对脱色效果的影响由图２可以看出，随着ＮａＣｌＯ投加量的增加，出水色度明显减少，色度的去除率也明显增加。当ＮａＣｌＯ的投加量达到２５ｍＬ／Ｌ后，再继续增加ＮａＣｌＯ的投加量，色度去除率增加不明显。投加量过少时新生态氧［Ｏ］的生成量较少，部分有机物没有完全降解，过多时会又造成了浪费，故确定ＮａＣｌＯ的最佳投加量为２５ｍＬ／Ｌ。４２　反应时间对脱色效果的影响氧化反应速度较快，通常可以在几分钟内完成，但实际应用时还与反应器的具体条件有关。取水样５００ｍＬ，测得色度约为１２５倍，加入２５ｍＬ／Ｌ的ＮａＣｌＯ，每间隔５ｍｉｎ取一次样，连续取样直到反应时间为４５ｍｉｎ时，取上清液测量色度，结果如图３所示。图３　反应时间对脱色效果的影响由图３可以看出，在反应开始２５ｍｉｎ前色度的除去率有明显的增加，之后再增加反应时间并不能明显提高色度的去除率，说明该氧化反应在２５ｍｉｎ时已经基本完成。故最佳反应停留时间定为２５ｍｉｎ。４３　ｐＨ值对脱色效果的影响自排放水池分别取９组过滤处理后的出水５００ｍＬ，测得色度约为１２５倍，调节ｐＨ值后，分别加入２５ｍＬ／Ｌ的ＮａＣｌＯ溶液，反应２５ｍｉｎ，再加酸或碱回调至ｐＨ值为７５，取上清液测量色度。结果如图４所示。图４　ｐＨ值对脱色效果的影响由图４可以看出，在酸性条件下水样色度去除率较高，当ｐＨ值增大到碱性时色度的去除率有所下降，但是出水色度仍然可以达标，即色度在较宽的ｐＨ值范围内都可以处理达标。在ｐＨ值为８的时候色度去除率达到最佳。ＮａＣｌＯ的水解受ｐＨ值的影响，当ｐＨ值超过９５时就会不利于次氯酸的生成，ＮａＣｌＯ在用作杀菌或氧化剂时，ｐＨ值一般应控制在８以下［４］。在酸性条件下，ＮａＣｌＯ在水中不易离解为次氯酸根离子，而以次氯酸形式存在，此时氧化性应该较强，对水样的处理效果也应该较好，但在强酸性介质中，生成的次氯酸分解也快，因此酸性不能太大。综合ＮａＣｌＯ对该废水色度的去除率，最佳的ｐＨ值范围是７～９。（下转第１３５页）５３第１０期　　　　　　　　　李佩英：次氯酸钠在荧光液废水脱色处理中的应用肉、烧烤、煎炸食品及兴奋类食物，如巧克力、咖啡等。（２）注意休息，不看电视、电脑，不看惊险、刺激类节目及书籍，多到户外运动以及和家长多做有分散注意力的游戏。（３）平时注意天气变化，适时增加衣物，预防感冒。（４）家长要和教师沟通制定较好的教育方法，不要过分在精神上施压，少责罚多安慰、鼓励，培养孩子良好的生活习惯。（５）家长不要有攀比心理及期望值过高的思想。３　疗效标准与疗效结果３１　疗效标准儿童抽动秽语综合症目前国内暂无系统的疗效标准。笔者以临床症状改善作为临床疗效观察指标：（１）显效：经治疗后，临床症状消失或明显改善，症状消失８０％以上。（２）有效：经治疗后临床症状较前明显改善或减少为５０％以上。（３）无效：临床症状无明显好转或改善较差。３２　治疗结果显效３６例占总数的４３３％，有效４２例占总数的５０６％，无效８例，占总数的６１％，总有效率为９３９％。４　讨论儿童抽动秽语综合症病因尚未完全明了，西医认为本症属于慢性神经精神障碍范畴，其病因及发病机制与遗传、生成代谢、服药不当及精神等因素有关，而且近几年此病发病率明显增高多。中医虽无病名，但其表现之症状多有论述，如《小儿药证直诀—口干有风甚》曰：“凡病或新或久，皆因肝风，风动而上于头，肝风入于目