大孔树脂预处理染料混合废水工艺研究

文_丁振中 高小燕 张超 徐俊山 扬州日兴生物科技股份有限公司

近几年，染料行业迅速发展引起的环境问题日益突出，主要为各种染料产品在生产过程中产生的废水，导致后续环保成本压力过大。某公司染料产业链产品包括1-氨基蒽醌、分散染料、数码印花墨水、吡唑蒽酮，其产生的废水组分复杂、含酸量较大、色度高、COD浓度高，因此处理难度较大。

吸附法是一种有效的废水中有机物处理方法，工业废水最常用的大孔树脂是一种高分子聚合物材料，在高盐、高浓度条件下保持较高吸附能力，易再生，具有广泛的应用范围。为了解决染料废水污染严重的问题，该公司先将染料混合废水进行综合利用，脱去废水中的硫酸根离子，生产副产品；再经水质考察后拟采用3种型号大孔树脂预处理染料混合废水，比较研究树脂的优越性，选取最适宜处理本公司废水的大孔树脂型号；以COD去除率为主要评价指标，以单因素试验（流速、处理体积）确定大孔树脂预处理混合废水的最佳工艺条件。

2 实验部分

2.1 主要材料与试剂

大孔树脂XDA-1、XDA-300、XDA-500：西安蓝晓科技新材料股份有限公司；染料混合废水：扬州日兴生物科技股份有限公司；COD回流消解仪；滴定管，真空泵，所用试剂均为分析纯。

2.2 实验方法

2.2.1 树脂预处理

选取3种型号大孔树脂（XDA-1、XDA-300、XDA-500），分别用丙酮洗至无色，去除合成过程中的残留有机物及其他杂质；再用5BV的蒸馏水洗净，静置备用。

2.2.2 树脂预处理混合废水试验

影响树脂吸附的主要因素有pH、温度、流速、处理体积等；本实验是处理厂区综合利用生产副产品后的混合废水，pH均为弱酸性，而混合废水均排放在生化池中，温度为常温。基于生产实际操作情况，pH、温度两大因素视为树脂吸附固定条件，因此本实验主要针对流速与处理体积进行单因素试验，以COD去除率为主要评价指标，考察流速与处理体积对大孔树脂预处理染料混合废水的影响，为后续公司深入研究提供工艺参数选择和运行依据。

2.2.2.1 树脂型号对树脂预处理废水的影响

将取100mL的树脂（XDA-1、XDA-300、XDA-500），装入树脂柱中，经预处理后，取相同的染料混合废水通过蠕动泵控制废水的流速为2.0BV/h，处理体积为30BV，测定大孔树脂预处理后的混合废水的COD值，考察不同型号的大孔树脂对预处理染料混合废水的影响，比较研究树脂的优越性，选取最适宜处理本公司废水的大孔树脂型号。

2.2.2.2 流速对树脂预处理废水的影响

将100mL同一型号的树脂，装入树脂柱中，经预处理后，取一定量的染料混合废水通过蠕动泵，处理体积为30BV，控制废水的流速（0.5BV/h、1.0BV/h、1.5BV/h、2.0BV/h、2.5BV/h 3.0BV/h），测定大孔树脂预处理后的混合废水的COD值，考察流速对大孔树脂预处理染料混合废水的影响。

2.2.2.3 处理体积对树脂预处理废水的影响

将100mL同一型号的树脂，装入树脂柱中，经预处理后，取一定量的染料混合废水通过蠕动泵，控制废水的流速2.0BV/h处理体积为10BV、20BV、30BV、40BV、50BV、60BV、70BV 80BV、90BV、100BV，测定大孔树脂预处理后的混合废水的COD值，考察处理体积对大孔树脂预处理染料混合废水的影响。

2.2.3 分析方法

采用重铬酸钾法测定工业废水COD；COD去除率=(进水COD-出水COD)/进水COD 。

3 结果与讨论

3.1 树脂型号对树脂预处理废水的影响

如图1所示，相同条件下（进水COD值为1871.16 mg/L），三种型号的大孔树脂处理染料混合废水具有不同的效果。流速在2 BV/h，处理体积为30BV 时，XDA-1处理废水的COD去除率为80.69%，XDA-300处理废水的COD去除率为84.41%，XDA-500处理废水的COD去除率为91.22%（出口COD值仅为164.26mg/L）。三种型号的树脂预处理效果不同，主要是因为XDA-1是苯甲醇、环氧氯丙烷废水处理专用吸附树脂；XDA-300是对（邻）硝基苯酚、间甲酚、邻甲酚废水处理专用树脂；而XDA-500是对多种酚类、有机酸、硝基物等中间体废水处理的专用树脂。经比较，XDA-500更适合处理染料混合废水。

图1 树脂型号对树脂预处理废水的影响

3.2 流速对树脂预处理废水的影响

由图2可知，流速对XDA-500型号的大孔树脂处理染料混合废水具有不同的效果，随着流速的增加，COD去除率整体呈现降低的趋势。在常温条件下，进水COD值为2257.62mg/L，处理体积为30BV时，控制流速在1BV/h时，COD去除率达到最高值，为90.03%，在低流速下，混合废水与吸附剂充分接触，能够有效吸附混合废水中的有机物质，吸附作用更加充分。而流速为2.5BV/h（COD去除率为80.52%）后，COD去除率迅速下降，这是因为高流速下，有机物未被吸附剂作用，就从树脂柱中流出，处理混合废水效果不佳，增加后期环保处理成本，不利于公司实际生产；但过低的流速会影响生产进程，结合生产实际，XDA-500型号的大孔树脂处理染料混合废水的最佳流速为2.5BV/h。

图2 流速对树脂预处理废水的影响

3.3 处理体积对树脂预处理废水的影响

由图3可知，处理体积对XDA-500型号的大孔树脂处理染料混合废水具有不同的效果，随着处理体积的增加，COD去除率呈现缓慢波动后快速降低的趋势。在常温条件下，进水COD值为1768.57mg/L，流速为2BV/h，处理体积小于60BV 时，COD去除率波动较小，波动范围为88.54%～91.57%；而当处理体积大于70BV（COD去除率为79.41%）后，COD去除率呈现快速降低的趋势，这是因为随着处理体积的增加，混合废水与吸附剂充分接触后，吸附剂可吸附容量越小，处理混合废水效果不佳。在不影响吸附效果的情况下，处理体积越大，后期处理混合废水的成本就相对越低，结合生产实际，XDA-500型号的大孔树脂处理染料混合废水的最佳处理体积为70BV/h。

图3 处理体积对树脂预处理废水的影响

4 结语

本文采用3种型号大孔树脂预处理染料混合废水，比较研究树脂的优越性；基于生产实际操作情况，pH、温度两大因素视为树脂吸附固定条件，以COD去除率为主要评价指标，相同条件下，最适宜处理本公司废水的大孔树脂型号为XDA-500；处理体积为30BV时，XDA-500型号的大孔树脂处理染料混合废水的最佳流速为2.5BV/h；流速为2 BV/h，最佳处理体积为70BV/h，为后续公司深入研究提供工艺参数选择和运行依据。