無錫實驗一體化廢水處理設施多年技術

吡啶及其衍生物是-種含氮六元雜環化合物，吡啶的衍生物主要由六元環狀結構上的基團被其他基團取代后生成的有機化合物。吡啶及其衍生物在印染、化工、醫藥、農藥、循環水等行業有很廣泛的應用，同時由于其主要來自煤石油裂解等生產工藝中，因此吡啶及其衍生物廣泛存在于焦化廢水、制藥廢水、印染廢水等工業廢水中。吡啶及其衍生物極易揮發，與水能以任何比例互溶，同時又能溶解大多數極性及非極性的有機化合物，甚至可以溶解某些無機鹽類。吡啶及其衍生物對環境中的生物存在“三致效應”，即致癌性、致畸性、致突變性，被世界衛生組織國際癌癥研究機構劃分為2B類致癌物。

吡啶及其衍生物類廢水的特點：

(1)惡臭。

(2)抑制性：當廢水中吡啶含量大于10mg/L時，會抑制生化系統中微生物的正常生長繁殖，引起菌種中毒，生化系統癱瘓。

(3)吡啶環結構穩定，難以降解。

(4)色度高，常呈黑褐色，廢水中COD及鹽含量較高。

因此，含吡啶類廢水的生化處理比較難。目前處理含吡啶廢水的方法主要有物理法、化學法、生化法。

本研究中針對含吡啶廢水處理的核心思路是：除氟-除鹽-廢水減量-餾出液-電化學催化氧化處理。

1、材料與方法

1.1 儀器與材料

頂空/氣相色譜儀(7890aAgilent美國)；離子色譜儀(HIC—ESPSHIMADZU日本)；直流穩壓穩流電源QW—MS605D(0—30V，0—1A)1套；HY-302—500L循環水泵1套；抗腐蝕橡膠管3根；組合式分區電解槽1套；鈦基電極板(陽極是銥釕鈦電極

目前處理含廢水工藝主要有化學沉淀法、吸附法、離子交換法、膜法和生物法，其中化學沉淀法與電化學法較為成熟。化學沉淀法是通過化學反應使廢水中呈溶解狀態的轉變為難溶于水的化合物，再用硫化沉淀法或堿沉淀法過濾和分離。硫化沉淀法處理污染廢水，形成的難溶物Tl2S離子積為5.0×10-21，理論上質量濃度最大可降至45μg/L，無法達到工業排放標準。電化學法重金屬廢水處理技術主要是在絮凝、沉淀廢水處理工藝中加入1套電化學處理系統，進一步降低出水中各重金屬離子含量，其優點為處理效率受水質影響較小，可處理高濃度含廢水，不同水質的中試試驗表明出水大多能穩定達標，運行操作方便，但總投資偏高。

1、J20重金屬深度處理設備

多種工藝協同去除重是發展趨勢，為此，山東章丘鼓風機股份有限公司聯合澳大利亞昆騰環保濾料有限公司共同研發出深度去除重金屬的新型水處理設備——J20重金屬深度處理設備（以下簡稱“J20設備”）。J20設備核心產品是水處理過濾材料DMI-65，其基體呈獨微孔結構、具有高硬度的海砂，經特殊工藝處理后，有效成分可與基體熔合，以低濃度氧化劑為反應劑，可深度去除水中的鉛、鋅、鐵、錳、鎳、銅、砷、鉻、鎘、銻和等重金屬。

1.1 J20設備技術原理

DMI-65濾料采用日本專有“注入技術”，將高價錳氧化物等有效成分注入海砂內，與基體合，在少量氧化劑（一般采用次氯酸鈉）的保護下，錳氧化物持續處于高價活性狀態。高價錳氧化物憑借其低等電點（＜2）以及表面大量的負電羥基官能團，從而對重金屬離子具有良好吸附活性。高價錳氧化物表面大量的負電羥基官能團與一定量的重金屬離子結合，生成氫氧化物沉淀。生成的氫氧化物沉淀被具微孔結構的濾料吸附脫除。運行期間，定時對DMI-65進行反洗，使濾料具有持續去除重金屬的作用。

1.2 J20設備技術優勢

J20設備的技術優勢有以下幾點：

1）對大多數重金屬都有良好的深度去除效果。

2）設備安裝簡單，投入與運行成本低，且全自動化，通過控制余氯指標自動調節次氯酸鈉加入量，控制重金屬離子濃度或固體懸浮物濃度指標自動調節反洗頻率。

3）整個處理工藝形成閉環通路。用部分出水反洗濾料，反洗水經沉淀后上清液重新進入設備，沉渣經壓濾作為廢棄物處理。該閉環流程既保證廢水達標，又保證無新污水產生。

4）DMI-65濾料硬度較大，經激烈反洗仍能較長時間保持完整，若進水各項指標達標，則具有較長壽命。

5）工業化J20設備采用標準集裝箱作為設備集成平臺和外殼。標準集裝箱外殼具有良好的防腐功能和強度設計，為設備運行提供穩定場所。所有設備為人機交互系統控制，實現觸屏或移動端設置、自動運行、在線監控及數據上傳等功能。

板，陰極是釕鈦極板)；SHZ—D(III)循環水多用真空泵；抽濾瓶；SKM數顯恒溫電加熱套。球形單頸燒瓶，球形冷凝管，牛角管，1000mL燒杯，取樣器；取樣瓶；標簽紙。

去離子水；氫氧化鈣；含吡啶廢水原水；稀硫酸；濾紙。

無錫實驗一體化廢水處理設施多年技術

1.2 原水水質分析測定

本研究中的含吡啶及其衍生物廢水來自某公司溶劑回收后的廢水。利用氧氮燃燒-離子色譜法測定廢水中的硫含量及鹵素含量；利用《水質氨氮的測定納氏試劑分光光度法》(HJ535—2009)來測定原水中的氨氮含量；利用《水質化學需氧量的測定重鉻酸鹽法》(HJ828—2017)測COD；利用《水質全鹽量的測定重量法》(HJ/T51—1999)測定全鹽量；利用《水質吡啶的測定頂空/氣相色譜法》HJ1072—2019測定吡啶含量；利用《水質總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》測定總氮含量。

含吡啶廢水測出的原水水質指標全鹽量165420mg/L。灰分為10%左右(600℃馬弗爐燒3h)，鹵素含量7%-8%(其中F離子為1.5‰)，硫含量0.5%(以S計)，COD在125000mg/L左右，氨氮2900mg/L左右。

1.3 廢水原水的除氟

取1000L廢水原水于噸桶中.投加氫氧化鈣飽和溶液，邊攪拌邊添加，調節pH值到14；繼續攪拌120min，靜置24h；用抽水泵抽取上層不含懸浮物的液體于新的噸桶中保存。底泥收集后集中處置。

1.4 含吡啶廢水原水的除鹽

取5L除氟后的原水于5L的燒杯中，滴加6mol/L的稀硫酸，邊攪拌邊添加，調節pH值到4；繼續攪拌10min，靜置30rain；用抽濾器，低速濾紙抽濾燒杯上層液體。將抽濾得到的濾液從抽濾瓶中轉移至樣品瓶中保存。濾渣收集后集中處置。

1.5 含吡啶廢水濾液減量化處理

連接電加熱套、單頸燒瓶、支管、球形冷凝管和牛角管。打開水開關，冷凝管中通入冷卻水，向燒瓶中添加濾液，通電開始加熱，冷凝管中不斷有液體冷凝順著管壁流到試劑瓶中。餾出液呈無色透明狀，有惡臭。當餾出液蒸餾速率減慢后及時清理燒瓶中的母液和跟換新的濾液。

1.6 餾出液的電化學催化氧化處理

連接電解槽，在陽極區埋人陽極板(銥釕鈦極板)，加入催化劑；在陰極區加入陰極板(釕鈦極板)。用輸電線連接直流電源輸出端和電極板。向陽極區中加入2L餾出液，打開循環水泵，打開電源開始電解。

電解時設置電壓20V，電流0.14A，通電后極板上有氣泡產生，設置取樣時間0，10，20，30，60，90，120，180min，取來的水樣用國標方法測定COD和總氮的變化。

2、結果與討論

2.1 合吡啶廢水物化處理前后分析

含吡啶及其衍生物的廢水來自于農藥生產企業.吡啶環的基團上有氟及氯取代，因此該廢水中含有成鍵的鹵素和游離態的鹵素，投入氫氧化鈣飽和溶液，并攪拌靜置，在移除上層液體后，底部有白色沉淀物。