申请日2016.10.21
公开(公告)日2016.12.21
IPC分类号C02F1/28; B01J20/34; C02F103/30
摘要
本发明涉及一种高效可再生陶粒滤料处理MB染料废水的方法，包括：采用固定床工艺动态吸附处理废水中MB染料：向固定床中加入陶粒滤料，通入MB染料废水，吸附达饱和后，热再生处理，得到的陶粒滤料重复使用。本发明的方法在常温常压下即可进行，不产生污泥等二次污染问题，固废质陶粒滤料固定床吸附体系具有吸附剂价廉易得、处理效果好、吸附剂再生能力强等优点，而且吸附剂在处理废水的过程中可重复使用多次，极大的降低了染料废水的处理成本。
摘要附图
权利要求书
1.一种高效可再生陶粒滤料处理MB染料废水的方法，包括：
采用固定床工艺动态吸附处理废水中MB染料：向固定床中加入陶粒滤料，通入MB染料废水，吸附达饱和后，热再生处理，得到的陶粒滤料重复使用。
2.根据权利要求1所述的一种高效可再生陶粒滤料处理MB染料废水的方法，其特征在于，所述固定床工艺的进水方式为：下进上出。
3.根据权利要求1所述的一种高效可再生陶粒滤料处理MB染料废水的方法，其特征在于，所述陶粒滤料为固废质陶粒滤料，粒径为0.5-11mm。
4.根据权利要求3所述的一种高效可再生陶粒滤料处理MB染料废水的方法，其特征在于，所述固废质陶粒滤料用高温焙烧法制备而成;制备原料为固体废弃物，不包括不可再生自然资源。
5.根据权利要求4所述的一种高效可再生陶粒滤料处理MB染料废水的方法，其特征在于，所述固废质陶粒滤料的制备方法包括：将经过前处理的脱水污泥、河道淤泥及粉煤灰混合，添加膨胀剂和水玻璃，然后边滴加蒸馏水边搅拌，直到混合物呈现糊状时停止滴加蒸馏水，再继续搅拌5-8min;然后，将混合均匀的混合物进行成球操作，风干，得到生料球;最后，将生料球在400℃保持20-40min后，升温至1100-1200℃停留5-20min，自然冷却，得固废质陶粒滤料。
6.根据权利要求1所述的一种高效可再生陶粒滤料处理MB染料废水的方法，其特征在于，所述MB染料废水的初始浓度为5-25mg/L。
7.根据权利要求1所述的一种高效可再生陶粒滤料处理MB染料废水的方法，其特征在于，所述MB染料废水的流速为1-3mL/min。
8.根据权利要求1所述的一种高效可再生陶粒滤料处理MB染料废水的方法，其特征在于，所述热再生法分为高温再生法;其中，预热温度为100℃，停留时间为30-120min;再生温度为400-800℃，停留时间为40min。
9.根据权利要求1所述的一种高效可再生陶粒滤料处理MB染料废水的方法，其特征在于，所述陶粒滤料重复使用次数≥5次，再生损失率≤3%。
说明书
一种高效可再生陶粒滤料处理MB染料废水的方法
技术领域
本发明属于纺织染料废水处理技术领域，特别涉及一种高效可再生陶粒滤料处理MB染料废水的方法。
背景技术
亚甲基蓝(MB)作为一种典型的阳离子染料，因具有许多独特的物理化学性能而被广泛的应用于纺织、化工及生物医药等行业。由于MB的色度大、化学性质较稳定，染料废水中大量高色度MB的存在必将会造成严重的水环境污染(Soniya M.,MuthuramanG.Comparative study between liquid–liquid extraction and bulk liquid membranefor the removal and recovery of methylene blue from wastewater[J].Journal ofIndustrial and Engineering Chemistry,2015,30:266-273.)。
吸附法因具有很多其他方法不可替代的优点，诸如操作简单、成本低廉、适应性强、可回收有用物质，尤其是不产生污泥等(张帆,李菁,谭建华,王波,黄福.吸附法处理重金属废水的研究进展[J].化工进展,2013,32(11):2749-2756.)，一直是国内外水处理领域研究的热点课题。目前，有关吸附法的研究仍然存在着两大难以解决的问题，其一是常见的吸附剂，如活性炭、膨润土及离子交换树脂等，具有价格昂贵、多呈粉末状、机械强度低等缺点;其二是在已研究或正在应用的吸附材料中，普遍存在重复利用率低、再生效果差等问题(白玉洁,张爱丽,周集体.粉煤灰吸附-Fenton及热再生处理亚甲基蓝废水的特性研究[J].环境科学,2012,33(7):2419-2426.)。
陶粒滤料具有化学稳定性好、机械强度高、表面含有各种官能团、发达的孔结构和巨大的比表面积等优点，被广泛应用于水处理当中(Bao T.,Chen T.H.,Tan J.,WilleM.L.,Zhu D.,Chen D.,Xi Y.X.Synthesis and performance of iron oxide-basedporous ceramsite in a biological aerated filter for the simultaneous removalof nitrogen and phosphorus from domestic wastewater [J].Separation andPurification Technology,2016,167:154-162.)。因部分固体废弃物的主要化学种类及含量与页岩及粘土等不可再生自然资源的极为相近(Han W.,Yue Q.Y.,Wu S.Q.,Zhao Y.Q.,Gao B.Y.,Li Q.,Wang Y.Application and advantages of novel clay ceramicparticles(CCPs)in an up-flow anaerobic bio-filter(UAF)for wastewatertreatment[J].Bioresource Technology,2013,137:171-178.)，所以利用固体废弃物完全或部分替代不可再生自然资源来制备陶粒滤料成为新的发展趋势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高效可再生陶粒滤料处理MB染料废水的方法，该方法处理成本和吸附材料的重复利用率优于传统的吸附法，且吸附剂的制备原料为固体废弃物，再生性能优良，可回收利用。
所述吸附剂为人工陶粒滤料(如粘土陶粒滤料、粉煤灰陶粒滤料及用其他原料制成的陶粒滤料)，优选的，兼顾可持续发展理念，所述的吸附剂为固废质陶粒滤料。
本发明的一种高效可再生陶粒滤料处理MB染料废水的方法，包括：
采用固定床工艺动态吸附处理废水中MB染料：向固定床中加入陶粒滤料，通入MB染料废水，吸附达饱和后，热再生处理，得到的陶粒滤料重复使用。
所述固定床工艺的进水方式为：下进上出。
所述固定床工艺中采用的装置为：采用带聚氟乙烯活塞的具塞层析柱为吸附柱，吸附柱材料为玻璃质材，内径为3cm，有效高度为53cm。两个吸附柱之间用橡胶管连接;每个吸附柱顶部和底部均填有一层玻璃棉。为使布水均匀，采用下进上出的方式通过吸附柱，用蠕动泵控制溶液的流速。
所述陶粒滤料为固废质陶粒滤料，粒径为0.5-11mm;更优选为0.5-7mm;最优选为0.5mm：穿透曲线随着陶粒滤料的粒径的增加而逐渐变得陡峭，穿透时间和饱和时间也随之减少，最优选为0.5mm。
所述固废质陶粒滤料用高温焙烧法制备而成;制备原料为固体废弃物，不包括不可再生自然资源。
所述固废质陶粒滤料的制备方法包括：将经过前处理的脱水污泥、河道淤泥及粉煤灰混合，添加膨胀剂和水玻璃，然后边滴加蒸馏水边快速搅拌，直到混合物呈现糊状时停止滴加蒸馏水，再继续搅拌5-8min;然后，将混合均匀的混合物进行成球操作，自然风干，得到生料球;最后，将生料球在400℃保持20-40min后，升温至1100-1200℃停留5-20min，自然冷却，得固废质陶粒滤料。对所制备的固废质陶粒滤料用破碎机进行破碎并过筛，得到不同粒径的陶粒滤料。
所述前处理为将脱水污泥和河道淤泥自然风干后，用倾斜式高速万能粉碎机粉碎并过20目标准筛。
所述脱水污泥、河道淤泥及粉煤灰的质量比为(3-5)：(2-4)：(0.5-1);膨胀剂的添加量为3-8g/100g固体混合物;水玻璃的添加量为3-8g/100g固体混合物。
所述成球操作为：混合均匀的混合物放入自主设计的成球机中进行成球，生料球的质量为0.8-1.2g，生料球的直径为8-11mm。
所述MB染料废水的初始浓度为5-25mg/L，更优选为5-15mg/L;最优选为5mg/L：研究发现，随着MB染料废水初始浓度的增加，穿透曲线逐渐变得陡峭，穿透时间和饱和时间均加速缩减，最优选为5mg/L。
所述MB染料废水的流速为1-3mL/min，更优选为1-2.5mL/min;最优选为1mL/min：研究表明，随着MB染料废水流速的增大，穿透曲线逐渐变得陡峭，穿透时间和饱和时间也随之降低，最优选为1mL/min。
所述MB染料废水中MB染料的去除过程采用穿透曲线进行描述;穿透时间为：Ct/C0=5-20%，优选为5-10%;最优选为5%。;饱和时间为：Ct/C0=80-98%，更优选为85-90%;最优选为90%。
所述热再生法分为高温再生法和低温再生法，优选地，所述的再生法为高温再生法。
所述热再生法分为高温再生法;其中，预热温度为100℃，停留时间为30-120min，更优选为50-70min;最优选为60min;再生温度为400-800℃，停留时间为40min，更优选为450-700℃;最优选为600℃。
所述预热的目的是将陶粒滤料表面吸附的水分蒸发干净，因此，停留时间越长，水分蒸发的越彻底。但是当停留时间延长到某个量后，再延长停留时间，在增加处理成本的同时，水分蒸发的并不明显，考虑到处理成本和再生周期，最优选为60min。
随着再生温度的增加，穿透曲线逐渐变得平缓，穿透时间和饱和时间均随之延长，但当再生温度增大到某个量后，再增加再生温度，在增加处理成本的同时，穿透曲线几乎没有变化，且穿透时间和饱和时间也基本没有变化，考虑到处理成本和再生周期，最优选为600℃。
所述陶粒滤料重复使用次数≥5次，再生损失率≤3%。
本发明以固体废弃物为原料制备陶粒滤料作为吸附剂动态吸附水中MB染料废水，采用热再生法对吸附达饱和的陶粒滤料进行再生处理，然后再用于MB染料废水的处理，解决了当前有关吸附法研究中存在的两大难题。
有益效果
(1)本发明所涉及到的吸附剂陶粒滤料完全是由固体废弃物制的，没有添加任何不可再生自然资源，实现了“以废治废”目标，践行着可持续发展理念;
(2)本发明的方法在常温常压下即可进行，不产生污泥等二次污染问题，此固废质陶粒滤料固定床吸附体系具有吸附剂价廉易得、操作简单及吸附效果好等优点，更重要的是，高温再生法可使吸附剂基本恢复其吸附功能，极大的提高了吸附剂的重复利用效率，降低了染料废水的处理成本且再生损失率较低，减少了二次污染。