申请日2015.12.23
公开(公告)日2016.05.04
IPC分类号C02F9/14; B01J20/22; B01J20/30; C02F101/38
摘要
本发明涉及一种阴离子偶氮染料废水的处理方法，包括吸附脱除、生物降解、检验排放工艺步骤，吸附脱除步骤中的吸附剂为改性沸石;针对偶氮染料废水的处理，通过吸附脱除和生物降解相结合，实现了阴离子偶氮染料废水中有害物质的有效去除，本发明选用改性沸石作为吸附剂，具有简单易行、费用低廉的优点，拓展了天然沸石在废水处理中的应用。
权利要求书
1.一种阴离子偶氮染料废水的处理方法，其特征在于：所述工艺方法包括如下工艺步骤，
1)吸附脱除，将阴离子偶氮染料废水通入处理池中，采用吸附剂对阴离子偶氮染料废水中的染料分子进行吸附脱除，得到一次处理废水;
2)生物降解，将一次处理废水通入曝气池，采用好氧生物法处理，对一次处理废水中残余的染料分子进行生物降解，得到二次处理废水;
3)检验排放，对二次处理废水进行检测，达到排放标准的二次处理废水直接排放，不能达到排放标准的二次处理废水通入到处理池中进行循环处理。
2.根据权利要求1所述的一种阴离子偶氮染料废水的处理方法，其特征在于：所述吸附脱除步骤中的吸附剂为粒径20~40目的改性沸石，所述改性沸石与阴离子偶氮染料废水的质量比为1:200~1:300。
3.根据权利要求2所述的一种阴离子偶氮染料废水的处理方法，其特征在于：所述改性沸石为有机改性沸石，所述有机改性沸石的制备方法具体包括以下步骤，
A.预处理，筛选出的粒径符合要求的天然沸石，水洗后烘干，得到预处理沸石;
B.酸洗，将预处理沸石放入酸性溶液中，置于恒温震荡器中震荡洗涤，酸洗后烘干，得到酸洗沸石;
C.煅烧，将酸洗沸石放入马弗炉中，高温煅烧后，过筛得到煅烧沸石;
D.有机改性，将煅烧沸石放入有机改性剂溶液中，在一定条件下进行改性处理，改性处理后烘干、过筛，得到有机改性沸石。
4.根据权利要求3所述的一种阴离子偶氮染料废水的处理方法，其特征在于：所述步骤A中的天然沸石为天然斜发沸石和/或天然丝光沸石，所述天然沸石的粒径为20~40目。
5.根据权利要求3所述的一种阴离子偶氮染料废水的处理方法，其特征在于：所述步骤B中的酸性溶液为盐酸、硫酸、磷酸的其中一种，所述酸性溶液的浓度为0.8~1.2mol/L，所述洗涤温度为20~25℃，洗涤时间为3.0~5.0h。
6.根据权利要求3所述的一种阴离子偶氮染料废水的处理方法，其特征在于：所述步骤C中的煅烧温度为400~500℃，煅烧时间为0.5～1.0h，所述煅烧沸石的粒径为20~40目。
7.根据权利要求3所述的一种阴离子偶氮染料废水的处理方法，其特征在于：所述步骤D中的有机改性剂溶液为胺盐类表面活性剂、季铵盐类表面活性剂、甜菜碱类表面活性剂的其中一种或几种的水溶液，所述有机改性剂溶液的浓度为0.5～0.6%。
8.根据权利要求7所述的一种阴离子偶氮染料废水的处理方法，其特征在于：所述步骤D中改性处理条件为加热温度70~80℃，反应时间1.0~2.0h，烘干温度为80~85℃，得到的有机改性沸石的比表面积为110~130m2/g，有机改性剂在有机改性沸石中的质量占比为1.5~2.5%。
9.根据权利要求1所述的一种阴离子偶氮染料废水的处理方法，其特征在于：所述生物降解步骤中，采用好氧活性污泥，在温度为20~25℃的条件下，降解4.0~5.0h。
10.根据权利要求1所述的一种阴离子偶氮染料废水的处理方法，其特征在于：所述检验排放步骤中，排放标准为废水中COD小于100mg/L，色度小于50倍。
说明书
一种阴离子偶氮染料废水的处理方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其是一种阴离子偶氮染料废水的处理方法。
背景技术
印染废水是含有染料的有色废水，具有水量和水质变化大、色度高、难生物降解等特点，是难处理的工业废水之一。近年来，偶氮类染料的使用范围日趋广泛，其用量已占到染料总量的50%以上，偶氮类染料物化性质稳定，难于降解，且中间产物毒害性较强，一直是污水处理行业的难点，对环境和公众健康造成了很大威胁。因此对偶氮染料废水的处理一直是国内外研究的热点。
常见的染料废水处理方法有活性炭吸附法、Fenton化学氧化法、催化氧化法、臭氧氧化法和生物法等。不同的处理方法对染料废水的处理效果不同，但目前仍缺乏高效处理染料废水的实用技术。吸附法由于处理量大，反应时间短，无毒害物质生成，是目前较为理想的废水脱色方法。目前，吸附脱色技术是依靠吸附剂的吸附作用来脱除染料分子的。吸附剂包括可再生吸附剂如活性炭、离子交换纤维等和不可再生吸附剂如各种天然矿物(膨润土、硅藻土)、工业废料(煤渣、粉煤灰)及天然废料(木炭、锯屑)等。目前活性炭是最好的吸附剂，但存在再生困难，成本高的缺点。
天然沸石是一种具有离子交换能力和吸附能力的硅铝酸盐矿物，天然沸石的主要成分是呈架状结构和多孔性的含水铝硅酸盐晶体，骨架由硅氧(SiO4)四面体和铝氧(AlO4)四面体通过处于顶点的氧原子互相联结而成的一维链状结构、二维片状结构和三维立体结构。但是天然沸石所含杂质成分比较复杂，孔道常被钠、镁、氢、氧等阻塞，相互连通的程度也较差，天然沸石本身具有其它性能也影响天然沸石的离子交换能力和吸附能力。
目前，天然沸石主要用于处理的氨氮、重金属等阳离子废水，而由于沸石表面硅氧结构极性的亲水性及层间大量可交换性阳离子的水解，故沸石吸附有机物的能力较差。目前，关于有机改性沸石吸附偶氮染料废水的研究在国内外鲜有报道。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种阴离子偶氮染料废水的处理方法，以拓宽天然沸石在废水处理中的应用，并通过吸附脱除和生物降解相结合，实现了阴离子偶氮染料废水中有害物质的有效去除。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种阴离子偶氮染料废水的处理方法，所述工艺方法包括如下工艺步骤，
1)吸附脱除，将阴离子偶氮染料废水通入处理池中，采用吸附剂对阴离子偶氮染料废水中的染料分子进行吸附脱除，得到一次处理废水;
2)生物降解，将一次处理废水通入曝气池，采用好氧生物法处理，对一次处理废水中残余的染料分子进行生物降解，得到二次处理废水;
3)检验排放，对二次处理废水进行检测，达到排放标准的二次处理废水直接排放，不能达到排放标准的二次处理废水通入到处理池中进行循环处理。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述吸附脱除步骤中的吸附剂为粒径20~40目的改性沸石，所述改性沸石与阴离子偶氮染料废水的质量比为1:200~1:300。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述改性沸石为有机改性沸石，所述有机改性沸石的制备方法具体包括以下步骤，
A.预处理，筛选出的粒径符合要求的天然沸石，水洗后烘干，得到预处理沸石;
B.酸洗，将预处理沸石放入酸性溶液中，置于恒温震荡器中震荡洗涤，酸洗后烘干，得到酸洗沸石;
C.煅烧，将酸洗沸石放入马弗炉中，高温煅烧后，过筛得到煅烧沸石;
D.有机改性，将煅烧沸石放入有机改性剂溶液中，在一定条件下进行改性处理，改性处理后烘干、过筛，得到有机改性沸石。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤A中的天然沸石为天然斜发沸石和/或天然丝光沸石，所述天然沸石的粒径为20~40目。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤B中的酸性溶液为盐酸、硫酸、磷酸的其中一种，所述酸性溶液的浓度为0.8~1.2mol/L，所述洗涤温度为20~25℃，洗涤时间为3.0~5.0h。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤C中的煅烧温度为400~500℃，煅烧时间为0.5～1.0h，所述煅烧沸石的粒径为20~40目。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤D中的有机改性剂溶液为胺盐类表面活性剂、季铵盐类表面活性剂、甜菜碱类表面活性剂的其中一种或几种的水溶液，所述有机改性剂溶液的浓度为0.5～0.6%。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤D中改性处理条件为加热温度70~80℃，反应时间1.0~2.0h，烘干温度为80~85℃，得到的有机改性沸石的比表面积为110~130m2/g，有机改性剂在有机改性沸石中的质量占比为1.5~2.5%。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述生物降解步骤中，采用好氧活性污泥，在温度为20~25℃的条件下，降解4.0~5.0h。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述检验排放步骤中，排放标准为废水中COD小于100mg/L，色度小于50倍。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明针对阴离子偶氮染料废水的处理，通过吸附脱除和生物降解相结合，实现了偶氮染料废水中有害物质的有效去除，本发明选用有机改性沸石作为吸附剂，具有简单易行、快速高效、费用低廉的优点，拓展了天然沸石在废水处理中的应用。
本发明先采用吸附脱除法对偶氮染料废水中的阴离子型有机污染物进行有效吸附，大大降低了后续生物法的处理负荷，吸附后的废水进入曝气池，废水中不能被吸附的有机污染物，经由好氧生物降解法处理，使偶氮染料废水达到排放标准。
本发明选用有机改性沸石作为吸附剂，通过对天然沸石的有机改性，消除了天然沸石的负电荷性，有机改性后的沸石具有正电荷性，能够很好的吸附废水中的阴离子型有机污染物，增强了沸石对偶氮染料的吸附能力和吸附容量，大大提高了吸附效果，具有较广泛的应用前景，将为天然沸石在偶然染料废水治理的工程化应用中提供技术支撑。
本发明的有机改性沸石的制备方法中：预处理的目的在于清洗沸石表面的污染物，如尘土、杂质离子等。酸洗的目的在于溶解沸石孔径(如空穴和通道)中的杂质，同时半径小的H+置换孔径中原有的半径大的阳离子，拓宽沸石孔径的有效空间。通过煅烧过程，既提高了沸石的机械强度，又加大了沸石的孔径容量，增加沸石的比表面积，进而提高吸附能力和吸附容量。通过有机改性过程，在沸石表面形成类似胶束的一层覆盖物，使偶氮染料通过分配作用进入到沸石表面的有机相中而得以去除。
本发明通过有机改性增加吸附剂表面的含碳量，对于疏水性较强的阴离子偶氮染料来说，吸附的主要影响因素吸附剂的有机碳含量，本发明可以大大提高吸附剂对疏水性有机物的吸附量，并且将改性剂复合后，更能提高天然沸石对有机物的吸附效果。有机改性在水浴中进行是为了更好使改性剂和天然沸石相结合，使改性剂更好的与天然沸石相作用，同时有效的避免了常规振荡改性时将天然沸石震碎的情况