申请日2014.09.28
公开(公告)日2015.01.07
IPC分类号C02F1/52; C02F1/72; C02F1/28
摘要
本发明涉及一种印染废水高效脱色剂及脱色处理方法，所述印染废水高效脱色剂包括以下质量份的几种组分：硅藻土100份、活性炭15～25份、高铁酸盐5～10份、氧化铁10～20份、氯化铁10～20份、硫酸钙32～55份、硫酸铝20～50份、有机絮凝剂2.5～5份和水泥25～50份。所述印染废水脱色处理方法是向待处理印染废水中直接投加所述印染废水高效脱色剂，边投加边搅拌，然后再用超导磁分离装置进行分离。本发明能够同时快速去除印染废水中疏水性染料和亲水性染料，脱色效果好，可不经溶解直接投加，因此操作简便，在不需要额外添加磁种的情况下就可实现良好的磁分离效果，因此处理成本低。
权利要求书
1.一种印染废水高效脱色剂，其特征在于包括以下质量份的几种组分：硅藻土100份、活性炭15～25份、高铁酸盐5～10份、氧化铁10～20份、氯化铁10～20份、硫酸钙32～55份、硫酸铝20～50份、有机絮凝剂2.5～5份和水泥25～50份。
2.如权利要求1所述的印染废水高效脱色剂，其特征在于所述高铁酸盐为纯度90%以上的高铁酸钠。
3.如权利要求1所述的印染废水高效脱色剂，其特征在于所述硅藻土为淡水硅藻土、海水硅藻土或淡水硅藻土与海水硅藻土二者的任意比例的混合物。
4.如权利要求1所述的印染废水高效脱色剂，其特征在于所述活性炭是经100目筛子筛分后得到的较细粒度的活性炭。
5.如权利要求1所述的印染废水高效脱色剂，其特征在于所述水泥为波特兰水泥、高铝水泥、粉煤灰水泥和以铝酸钙为主原料制得的水泥中的任意一种或任意多种的任意比例的混合物。
6.如权利要求1所述的印染废水高效脱色剂，其特征在于所述有机絮凝剂采用聚二甲基二烯丙基氯化铵。
7.如权利要求1-6中任意一种所述的印染废水高效脱色剂，其特征在于其采用如下步骤制得：(1)按各自的质量份向硅藻土中添加高铁酸盐和活性炭，混合均匀，配制成混合物A;(2)按各自的质量份分别取氧化铁、氯化铁、硫酸钙、硫酸铝、有机絮凝剂及水泥，混合均匀，配制成混合物B;(3)均匀混合所述混合物A和混合物B。
8.一种印染废水脱色处理方法，其特征在于向待处理印染废水中直接投加权利要求1-8中任意一种所述的印染废水高效脱色剂进行脱色絮凝，在外加磁场下对絮凝后的废水进行分离，得到沉淀物和上清液。
9.如权利要求8所述的印染废水脱色处理方法，其特征在于采用超导磁分离装置形成所述的外加磁场。
10.如权利要求9所述的印染废水脱色处理方法，其特征在于所述待处理印染废水与所述印染废水高效脱色剂的比例为1L:50-100g，所述搅拌的搅拌速度为280-320r/min，搅拌时间为2-5min，所述外加磁场下进行分离的水力停留时间设置为2-5min，磁场强度设置为3-5T。
说明书
印染废水高效脱色剂及脱色处理方法
技术领域
本发明涉及一种用于对印染废水脱色的脱色剂及脱色方法，属于废水处理领域。
背景技术
印染废水中含有大量染料，具有成分复杂、色度大、可生化降解性小等特点，已经成为污染最严重、最难处理的工业废水之一。其中，色度的去除是目前印染废水处理中的一个主要难题。
印染废水中的染料主要分为亲水性和疏水性两类。疏水性染料主要是指在水中呈悬浮状态的胶体疏水性染料，亲水性染料以活性染料为典型，是印染工业普遍使用的染料。与其它染料相比，活性染料易溶解于水中，不易从水中脱除，含活性染料的印染废水脱色一直是处理的难题。
印染废水的处理主要分为印染废水处理技术主要有物理法、化学法、电化学法和生物法。物理处理法中，较常用的是吸附法，它是将活性炭、粘土等多孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或让废水通过由其颗粒状物组成的滤床，使废水中的污染物质被吸附在多孔物质表面上或被过滤除去。该法对去除水中的大部分溶解性有机物十分有效，但它不能去除水中的胶体和疏水性染料。化学处理法主要有混凝法和氧化法两类，所采用的混凝剂多半以铝盐或铁盐为主，其中以碱式氯化铝(PAC)的架桥吸附性能较好，而以硫酸亚铁的价格为最低。混凝法的主要优点是工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积少、对疏水性染料脱色效率很高;缺点是运行费用较高、泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料处理效果差。氧化法，主要是借助化学氧化剂的作用破坏染料的发色基团结构，而达到脱色的目的。该法一般对含水溶性染料的废水如活性、直接、酸性等阴离子染料有较高的脱色率，但对以分散悬浮状态存在于废水中的还原、硫化染料的脱色效果较差。电化学法是利用废水中的污染物在阳极发生氧化，在阴极被还原，或者与电极产物作用转化为无害组分被分离除去，可实现印染废水的有效脱色效果。电解法对疏水性、亲水性染料均有较好的脱色效果，但其电耗大，处理成本高。生物处理法中尤以好氧生物处理为主，主要包括活性污泥法和生物膜法两大类，但其对色度去除率不高，一般只有50%左右。因此常需辅以物理或化学处理。双氰胺-甲醛聚合物脱色剂价格昂贵，导致污水处理成本上升，不利于推广。同时，其替代产品的制备工艺反应剧烈，且不能根据实际需求进行合理的调配。
综上所述，目前缺少一种能同时快速去除印染废水中疏水、亲水性染料且效率高、成本低的脱色剂。
发明内容
为了克服现有技术下的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种印染废水高效脱色剂及脱色处理方法，能够同时快速去除印染废水中疏水性染料和亲水性染料，并且效率高、成本低、脱色效果好、操作简便。
本发明的技术方案是：
一种印染废水高效脱色剂，包括以下质量份的几种组分：硅藻土100份、活性炭15～25份、高铁酸盐5～10份、氧化铁10～20份、氯化铁10～20份、硫酸钙32～55份、硫酸铝20～50份、有机絮凝剂2.5～5份和水泥25～50份。
所述高铁酸盐优选为纯度90%以上的高铁酸钠。
所述硅藻土可以为淡水硅藻土、海水硅藻土或淡水硅藻土与海水硅藻土二者的任意比例的混合物。
所述活性炭优选为经100目筛子筛分后得到的较细粒度的活性炭。
所述水泥可以采用波特兰水泥、高铝水泥、粉煤灰水泥和以铝酸钙为主原料制得的水泥中的任意一种或任意多种的任意比例的混合物。
所述有机絮凝剂优选采用聚二甲基二烯丙基氯化铵，也可以选用具有类似吸附能力和化学特性的其他任意适宜的有机絮凝剂。
对于前述的任意一种所述印染废水高效脱色剂，可采用如下步骤制得：(1)按各自的质量份向硅藻土中添加高铁酸盐和活性炭，混合均匀，配制成混合物A;(2)按各自的质量份分别取氧化铁、氯化铁、硫酸钙、硫酸铝、有机絮凝剂及水泥，混合均匀，配制成混合物B;(3)均匀混合所述混合物A和混合物B。
一种印染废水脱色处理方法，向待处理印染废水中直接投加前述任意一种印染废水高效脱色剂进行脱色絮凝，在外加磁场下对絮凝后的废水进行分离，得到沉淀物和上清液。
通常，在投加脱色剂时应边投加边搅拌。
优选地，采用超导磁分离装置形成所述的外加磁场。
优选地，所述搅拌的搅拌速度为280-320r/min，搅拌时间为2-5min。
所述待处理印染废水与所述印染废水高效脱色剂的优选比例为1L:50-100g，所述外加磁场下进行分离的水力停留时间优选设置为2-5min，磁场强度优选设置为3-5T。
本发明的有益效果为：
本发明利用高铁酸盐的强氧化性可以改变有机染料的吸附特性，对相应吸附剂下的脱色絮凝起到了很好的强化效果，依靠多种絮凝剂和辅助成分的协同作用，明显地提高了各絮凝剂对相应污染物成分的吸附能力，各组分相互配合，不仅能够有效地去除亲水性染料成分，而且还可以有效地疏水性胶体染料成分，弥补了现有技术下的脱色剂仅能有效去除某一种特性的染料的不足，特别是絮凝体硬度小，体积大，沉降速度快，一般3-5min沉降完毕，絮凝后的分离效果好，污泥浓缩和脱水容易，含水量低，有利于后续处理，例如根据申请人的实验，污泥压滤处理工艺中，压滤前的污泥含水率是90%以上，压滤后的污泥含水率是50%左右。
由于硅藻土具有比表面积大、吸附性能强的特点，能通过吸附作用实现对印染废水中的溶解性染料的去除，因此进一步改进了亲水性染料的去除效果。
采用100目筛子筛选后得到的细粒度活性炭，利用其比表面积大，活性位点多的特点，可进一步提高对印染废水中溶解性染料的吸附去除能力。
由于添加的氧化铁能够对污染物絮凝、改性起到较好触媒作用，提高了絮凝脱色效率;添加的硫酸钙能起到增大絮体核的作用，加快絮体沉降速度，从又一方面提高了絮凝脱色效率;而所添加的水泥与水反应，可以增强絮体强度以促进印染废水中疏水胶体染料的去除。所用的氯化铁在水中离解为氢氧化铁絮体，对水中的胶体染料具有絮凝去除的作用。同时水泥增强絮体硬度，氧化铁催化促进絮凝，硫酸钙起到增大絮体核的作用，加快絮体沉降速度，提高絮凝脱色效率。高铁酸盐是一种新型的高效水处理药剂，其强氧化性对废水中的溶解性有机染料具有良好的去除效果。
本发明的印染废水脱色处理方法中由于设置了低温超导磁分离工艺，特别是脱色过程中会生成具有磁性的产物，在不需要额外添加磁种的情况下就可以实现良好的磁分离效果，降低了处理成本，从而更好地实现泥水分离，同时，絮凝分离污泥的脱水性很强，脱水后的污泥的气味也有所减少，其土质被改性为接近自然土壤，无二次污染产生。
具体实施方式
本发明提供了一种印染废水高效脱色剂，包括以下质量份的几种组分：硅藻土100份、活性炭15～25份、高铁酸盐5～10份、氧化铁10～20份、氯化铁10～20份、硫酸钙32～55份、硫酸铝20～50份、有机絮凝剂2.5～5份和水泥25～50份。
作为一种优选方案，所述印染废水高效脱色剂中的所述高铁酸盐选用纯度为90%以上的高铁酸钠。
所述硅藻土可以为淡水硅藻土、海水硅藻土或淡水硅藻土与海水硅藻土二者的任意比例的混合物。硅藻土具有比表面积大、吸附性能强的特点，能通过吸附作用实现对印染废水中的溶解性染料的去除。
所述活性炭优选采用经100目筛子筛分后得到的较细粒度的活性炭，其比表面积大，活性位点多，具有吸附去除印染废水中溶解性染料的功能。
所述水泥可以采用波特兰水泥、高铝水泥、粉煤灰水泥和以铝酸钙为主原料制得的水泥中的任意一种或任意多种的任意比例的混合物。通过水泥与水的反应，可增强絮体强度以促进印染废水中疏水胶体染料的去除。
所述有机絮凝剂优选采用聚二甲基二烯丙基氯化铵。
本发明的所述印染废水高效脱色剂可以采用如下步骤制得：(1)按各自的质量份向硅藻土中添加高铁酸盐、活性炭，配制成混合物A;(2)按各自的质量份分别取氧化铁、氯化铁、硫酸钙、硫酸铝、有机絮凝剂及水泥，混合均匀，配制成混合物B;(3)均匀混合所述混合物A和混合物B即得到所述印染废水高效脱色剂。由于采用了上述分步混合的方式，先分别制备混合物A、B，然后再混合制成最终的脱色剂，由此不仅有利于利用不同组分之间的配合实现充分混合，增加混合效率和均匀度，而且还实现了脱色剂内部微观结构的优化，进而进一步提高了脱色剂使用特性和脱色效果，根据申请人的实验观察，通过上述分步制备的脱色剂相对于全部组分一起混合制成的产品，投加时更易于在水中混合，并且絮凝脱色速度更快，形成的凝絮片更大。
所述步骤(2)的混合方式也可以为：取部分硅藻土(例如硅藻土总量的30%，其余硅藻土用于步骤(1))，向硅藻土中添加氧化铁、氯化铁、硫酸钙和硫酸铝混合均匀，然后加入步骤(2)中的其他成分混合均匀，形成混合物B。这种方式制备的脱色剂效果更好。
本发明还提供了一种印染废水脱色处理方法，向待处理印染废水中直接投加前述的印染废水高效脱色剂，边投加边搅拌，然后再用超导磁分离装置进行分离，在超导磁分离装置的磁场下实现沉淀，分离后得到沉淀物(污泥)和上清液，所述上清液即为脱色处理后液。
所述待处理印染废水与所述印染废水高效脱色剂的优选比例为1L:50-100g，所述超导磁分离装置的水力停留时间优选设置为2-5min，磁场强度优选设置为3-5T。
采用超导磁分离工艺可促进实现快速脱色。由于本发明制备的印染废水高效脱色剂中的高铁酸盐的部分还原产物本身就具有磁性，因此不需要添加额外的磁种，就可实现良好的磁分离效果，促进絮凝体与水的快速有效分离，有效地增强印染废水的大容量、低成本的脱色处理能力。
本发明操作简便(药剂不需要溶解，直接投加)、适用范围广(PH值范围4-9)、脱色效果好。通过各组分的协同作用，经过一系列化学和物理作用，能快速同时去除印染废水中的亲水性和疏水性染料，最终以絮凝方式去除水中疏水性染料等各种色度污染物，产生的絮体硬度大、沉降速度快，絮凝分离的污泥的疏水性很强，状态很稳定，不容易分散、再溶解。更重要的一点是，本发明加入了低温超导磁分离或其他任意适宜的磁分离工艺，高铁酸盐在氧化脱色的过程中会生成具有磁性的产物，不需要额外添加磁种就可实现良好的磁分离效果，降低了处理成本，从而更好地实现泥水分离，同时，絮凝分离污泥的脱水性很强，脱水后的污泥的气味也有所减少，其土质被改性为接近自然土壤，无二次污染产生。
以下是本发明的几个实施例：
实施例1：
(1)脱色剂的制备
1)取100g硅藻土，向其中添加5g高铁酸盐和15g的活性炭，混合均匀，配制成混合物A;
2)分别取氧化铁10g、氯化铁10g、硫酸钙32g、硫酸铝20g、有机絮凝剂2.5g以及水泥25g，混合均匀，配制成混合物B;
3)将混合物A与混合物B均匀混合即配制成所述印染废水高效脱色剂。
(2)脱色处理
取色度为6000 倍的含RGB 红的活性染料废水1L，向废水中直接投加上述制备的脱色剂50g，边投加边搅拌，搅拌速度为280r/min，搅拌2min。然后将其置于超导磁分离装置中，设置水力停留时间为3min，磁场强度为4T。沉淀后取其上清液，测得色度为10 倍，色度去除率为99.8%，取污泥称重、干化，测得污泥含水量为91.8%。
实施例2：
(1)脱色剂的制备
1)取100g硅藻土，向其中添加5g高铁酸盐试剂和20g的活性炭，配制成混合物A;
2)分别取氧化铁15g、氯化铁15g、硫酸钙35g、硫酸铝30g、有机絮凝剂3g以及水泥30g，混合均匀，配制成混合物B;
3)将混合物A与混合物B均匀混合即配制成所述印染废水高效脱色剂。
(2)脱色处理
取色度为10000 倍的含BES 蓝的活性染料废水1L，向废水中直接投加上述制备的脱色剂60g，边投加边搅拌，搅拌速度为300r/min，搅拌3min。然后将其置于超导磁分离装置中，设置水力停留时间为4min，磁场强度为5T。沉淀后取其上清液，测得色度为10 倍，色度去除率为99.9%，取污泥称重、干化，测得污泥含水量为94.6%。
实施例3：
(1)脱色剂的制备
1)取100g硅藻土，向其中添加8g高铁酸盐试剂和25g的活性炭，配制成混合物A;
2)分别取氧化铁20g、氯化铁20g、硫酸钙50g、硫酸铝40g、有机絮凝剂5g以及水泥50g，混合均匀，配制成混合物B;
3)将混合物A与混合物B均匀混合即配制成所述印染废水高效脱色剂。
(2)脱色处理
取色度为20000 倍的含RGB 红、BES 蓝的活性染料废水1L，向废水中直接投加上述制备的脱色剂100g，边投加边搅拌，搅拌速度为320r/min，搅拌5min。然后将其置于超导磁分离装置中，设置水力停留时间为5min，磁场强度为3T。沉淀后取其上清液，测得色度为20 倍，色度去除率为99.9%，取污泥称重、干化，测得污泥含水量为90.8%。
实施例4：
(1)脱色剂的制备
1)取100g硅藻土，向其中添加10g高铁酸盐试剂和25g的活性炭，配制成混合物A;
2)分别取氧化铁15g、氯化铁15g、硫酸钙40g、硫酸铝50g、有机絮凝剂4.5g以及水泥40g，混合均匀，配制成混合物B;
3)将混合物A与混合物B均匀混合即配制成所述印染废水高效脱色剂。
(2)脱色处理
取色度为20000 倍的含RGB 红的活性染料废水1L，向废水中直接投加上述制备的脱色剂100g，边投加边搅拌，搅拌速度为320r/min，搅拌5min。然后将其置于超导磁分离装置中，设置水力停留时间为5min，磁场强度为3T。沉淀后取其上清液，测得色度为20 倍，色度去除率为99.9%，取污泥称重、干化，测得污泥含水量为94.2%。
实施例5
(1)脱色剂的制备
1)取100g硅藻土，向其中添加10g高铁酸盐试剂和20g的活性炭，配制成混合物A;
2)分别取氧化铁10g、氯化铁10g、硫酸钙55g、硫酸铝50g、有机絮凝剂3.5g以及水泥35g，混合均匀，配制成混合物B;
3)将混合物A与混合物B均匀混合即配制成所述印染废水高效脱色剂。
(2)脱色处理
取色度为15000 倍的含BES 蓝的活性染料废水1L，向废水中直接投加上述制备的脱色剂90g，边投加边搅拌，搅拌速度为300r/min，搅拌3min。然后将其置于超导磁分离装置中，设置水力停留时间为4min，磁场强度为4T。沉淀后取其上清液，测得色度为10 倍，色度去除率为99.9%，取污泥称重、干化，测得污泥含水量为92.7%。
实施例6：
(1)脱色剂的制备
1)取100g硅藻土，向其中添加8g高铁酸盐试剂和20g的活性炭，配制成混合物A;
2)分别取氧化铁20g、氯化铁15g、硫酸钙45g、硫酸铝40g、有机絮凝剂4g以及水泥45g，混合均匀，配制成混合物B;
3)将混合物A与混合物B均匀混合即配制成所述印染废水高效脱色剂。
(2)脱色处理
取色度为20000 倍的含RGB 红、BES 蓝的活性染料废水1L，向废水中直接投加上述制备的脱色剂80g，边投加边搅拌，搅拌速度为310r/min，搅拌4min。然后将其置于超导磁分离装置中，设置水力停留时间为3min，磁场强度为4T。沉淀后取其上清液，测得色度为30 倍，色度去除率为99.9%，取污泥称重、干化，测得污泥含水量为93.6%。
依据上述实施例对同种组分的多种可供选用的具体物质进行的平行试验显示，采用各种优选的具体物质均能够实现上述效果，部分优选物质可以达到更优的效果。