混凝-納濾預處理環(huán)氧樹(shù)脂廢水的研究

環(huán)氧樹(shù)脂廢水是一類(lèi)典型的高含鹽有機廢水，廢水濃度高、鹽分高、含難生物降解的有機氯化物，處理難度大，處理成本高。國內外已有學(xué)者進(jìn)行了萃取、焚燒、閉路循環(huán)、生物鐵法等工藝的研究，然而很高的含鹽量制約了高濃度有機廢水副產(chǎn)品的回收，即便是進(jìn)行蒸發(fā)．濃縮．焚燒也會(huì )因離子結垢時(shí)常堵塞進(jìn)料液系統。

國內外廣泛采用生物法處理高含鹽有機廢水。但是高鹽環(huán)境下微生物代謝酶活性受阻，生物增長(cháng)慢，產(chǎn)率系數低，微生物的代謝受到很強的抑制作用。許多建成的厭氧．好氧水處理系統存在處理不達標，運行不穩定的問(wèn)題。

膜分離工藝比較適合于高含鹽廢水的處理 ，成功應用于海水淡化、苦咸水淡化工程中。由于環(huán)氧樹(shù)脂廢水中的高濃度有機物很容易導致膜組件的堵塞、結垢，引起頻繁的反沖洗，因此環(huán)氧樹(shù)脂廢水適用膜分離工藝的前提是要強化高含鹽有機廢水的預處理。

膨潤土具有很好的表面吸附作用、層間陽(yáng)離子交換作用以及特殊的納米結構效應。在環(huán)境污染控制中得到廣泛關(guān)注。對膨潤土進(jìn)行有機改性可以改變膨潤土活性點(diǎn)位的極性， 以提高去除有機污染物的能力。研究表明，有機膨潤土吸附水中有機污染物的能力比原土高出幾倍甚至上百倍。采取改性膨潤土對高含鹽有機廢水的有機物和懸浮物進(jìn)行高效截留，然后運用膜分離工藝對含鹽廢水作回用處理，可以有效地避免后續生物系統受到抑制與沖擊。本文提出對高含鹽環(huán)氧樹(shù)脂有機廢水添加有機改性膨潤土，并輔以混凝劑作強化預處理，以提高高濃度有機廢水在膜分離操作中的分離效率。

1 試驗部分

環(huán)氧樹(shù)脂生產(chǎn)廢水取自江蘇某大型涂料樹(shù)脂廠(chǎng)的環(huán)氧車(chē)間，主要水質(zhì)參數見(jiàn)表1。

1．2 材料與試劑

膨潤土取自杭州市余杭仇山的鈉基膨潤土，經(jīng)干燥粉碎、研磨后過(guò)100目尼龍篩備用，主要理化性質(zhì)見(jiàn)表2。

試驗所用FeSO4、PAM(聚丙烯酰胺)、硫酸汞、硫酸銀、K2CrO4 、NaOH、CTMAB、異丙醇等均為分析純，硝酸為優(yōu)級純，重鉻酸鉀標準溶液、硫酸亞鐵銨標準溶液、消化液(濃硫酸+AgNO3，)按標準方法配制，水為超純水。pH值采用玻璃電極法測定(水土比1：1)。

1．3 試驗方法

有機土的制作：取30g膨潤土原土與200mL蒸餾水混合充分攪拌10min，混勻制漿，用稀硝酸調pH7～8之間。另外，取11A8gCTMAB溶于160mL水中，加入70mL異丙醇，搖勻后加入上述所制的土漿中。在70"C下水浴加熱1Oh并不斷攪拌，取出，離心棄去上清液，烘干粉碎，過(guò)200目篩，得有機化膨潤土。

強化混凝試驗：取5份等量廢水樣300mL于500mL燒杯中，分別加入質(zhì)量濃度為250、350、450、550、650mg／L的混凝劑溶液25mL， 攪拌反應15min，取少量清液測其濁度(UV2550分光光度計)、電導率(DDS．11C電導率儀)、COD。再分別加入質(zhì)量濃度為10、30、50、70mg／L的PAM 10mL，慢速攪拌lOmin，靜置30min。另外，增投未改性和有機改性膨潤土1、3、5edL混凝后測其COD。為消除氯離子的干擾，COD采用低濃度的重鉻酸鉀法，氯離子測定選用硝酸銀容量法。

膜分離試驗：制備強化預處理水IOL，采用截留分子量100的小型家用納濾膜(國家海洋局杭州水處理中心提供， 美國Filmtec NF270．2540膜組件)進(jìn)行一次過(guò)濾，操作壓力控制在0．4MPa以?xún)�，測定進(jìn)水和兩個(gè)出水的電導率。處理完成后再取一根新膜對濃水進(jìn)行二次分離。測定出水電導率。

2 結果與討論

2．1 PAM對環(huán)氧樹(shù)脂廢水的混凝效果

在廢水樣300mL，PAM lOmL，溫度25℃ ，攪拌15min，靜置30min條件下，用PAM對廢水進(jìn)行絮凝試驗。結果見(jiàn)圖1。從圖1中可以看出，PAM用量在50mg／L左右時(shí)COD去除效率最好。

2．2 FeS04對環(huán)氧樹(shù)脂廢水的混凝效果

在廢水樣300mL，FeSO 25mL，溫度25℃，攪拌5min，靜置30min條件下，用FeS04對廢水進(jìn)行絮凝試驗，結果如圖2所示。

從圖2可見(jiàn)，FeS04濃度從250mg／L到450mg／時(shí)，去除率基本穩定在24％左右；當濃度從450mg／L變?yōu)?50mg／L時(shí)，去除率上升到27．1 1％；而隨著(zhù)濃度繼續增大，COD去除率開(kāi)始下降， 當濃度為650mg／L時(shí)，去除率為25．1 3％。FeSO 濃度為550mg／L時(shí)，去除效果較為理想�？傮w而言，添加FeS0 的用量與C0D去除率變化關(guān)系不大。雖然存在最佳效率點(diǎn)(用量550mg／L)，但去除率相差僅為2．67％。

2．3 FeSO4與PAM 同時(shí)作用的混凝效果

在廢水樣300mL，50mg／L PAM 10mL，FeSO4 25mL，溫度25℃ ，攪拌15min，靜置30min條件下，進(jìn)行廢水絮凝試驗，試驗結果如圖3所示。

由圖3可知，在PAM 助凝的前提下FeSO4用量越大，捕集有機物分子的能力越強，去除COD效果越明顯。相比于單獨PAM作用，添加FeSO 后，總去除效率從28．89％上升至43．78％，效果比較顯著(zhù)。

2．4 膨潤土原土對環(huán)氧樹(shù)膳廢水的混凝效果

在廢水樣300mL，直接投加膨潤土，溫度25℃ ，攪拌10min，靜置30min條件下，對廢水進(jìn)行絮凝試驗，試驗結果如圖4所示。

由圖4可以看出，未改性膨潤土對廢水中的有機物具有一定的吸附去除作用，這與周珊等[t 4]的研究結果一致。從用量上來(lái)看，去除效率最好的在5g／L用量附近。

2．5 有機膨潤土對環(huán)氧樹(shù)膳廢水的混凝效果

朱利中等[15]研究指出，有機改性膨潤土對有機物的去除效應非常明顯。試驗表明，有機改性膨潤土對環(huán)氧樹(shù)脂廢水同樣具有較高的吸附性能，并且在用量?jì)H為lg／L時(shí)即可達到72％的去除率，增大有機土的用量，水中COD濃度反而略有增加，可能與有機土濃度增高致使離解程度加大因素有關(guān)。

2．6 納濾膜分離對有機物和鹽離子的分離效果

環(huán)氧樹(shù)脂中的有機物以環(huán)氧樹(shù)脂多聚體和部分單聚物為主，分子量一般在300以上。納濾膜元件的切割分子量為100~1000左右，表面孔徑處于納米級，能夠有效脫除細菌、病毒、過(guò)量金屬離子、低分子有機物等，對鉀、鈉、鈣、鐵等離子截留效應比較弱。經(jīng)強化預處理的出水水質(zhì)如表3所示，廢水含鹽量很高，幾乎與海水的含鹽量相當，而COD仍在7000mg／L左右，需要進(jìn)一步生化處理。為此采取納濾膜分離工藝，選用家用納濾膜組件，將有機物和鹽進(jìn)行分離，考慮到一次納濾膜仍有40％以上的除鹽率，濃水中含鹽量仍較高，因此對一次納濾的濃水進(jìn)行二次納濾膜分離，最終控制進(jìn)入生化系統的水的電導率低于10000us／cm。根據M F Hamoda等在完全混合式活性污泥反應池中的試驗表明當含鹽量在10g／L時(shí)好氧微生物的活性基本不受影響。

提出了一種有效的環(huán)氧樹(shù)脂廢水強化預處理工藝，首先運用混凝技術(shù)作為預處理，添加有機膨潤土可以將廢水的COD從原來(lái)的25000mg／L降低至7000mg／L左右，去除率可達72％，再采取兩級納濾膜分離處理將混凝后的水和有機物分離，大部分鹽離子進(jìn)入納濾液淡水形成可回用的鹽水，納濾的濃水中含鹽量大大降低，可以大大減輕對后續生物系統的毒害作用。

單獨以PAM 為混凝劑時(shí)，當用量為50．00mg／L時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂廢水的COD去除率可達28．29％。單獨以FeSO4為混凝劑時(shí)，用量為550mg／L時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂廢水的COD去除率可達27．1 1％。單獨以膨潤土原土作用時(shí)，用量為5g／L時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂廢水的COD去除率可達32％。FeSO 和PAM 共同作用時(shí)，在兩者同時(shí)為最佳用量混凝時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂廢水的COD去除率高達43．78％。添加有機膨潤土，環(huán)氧樹(shù)脂廢水的COD去除率可以達到72％。納濾膜可以截留環(huán)氧樹(shù)脂廢水中的有機物，但對鹽離子有較大的通透性，利用此技術(shù)可以將環(huán)氧樹(shù)脂廢水中的有機物和鹽離子進(jìn)行分離。