钛混凝在印染废水除锑及膜滤回用中的适用性探究

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近年来,印染行业废水中的锑(Sb)污染问题引起了广泛的关注。在印染过程中,锑在不同工艺段阶段被不同程度地释放到废水中,给人体健康及生态环境带来巨大的威胁。另一方面,印染行业的用水量巨大使得水回用十分必要。目前,印染行业普遍采用的是基于混凝膜滤的水回用工艺。然而,能够有效除锑的铁基混凝因其会对反渗透膜造成较大膜污染而难以应用于膜前,这就导致了使用铝基混凝剂的混凝膜滤工艺中反渗透浓水锑浓度极高(>1 mg/L),需要再经过处理达标后才能够排放。因此,找到一种能够适用于膜前处理且具有高效除锑性能的混凝剂具有重要的意义。针对印染废水除锑及常规的混凝膜滤工艺中反渗透浓水不能直排的问题,本文使用新型钛凝胶混凝剂(TXC),以及传统使用的聚合氯化铁(PFS)和聚合氯化铝(PAC),进行了其混凝除锑性能及机理研究,并进行了混凝-膜滤联用的中试实验。通过对模拟和实际印染废水等三种含锑废水的处理结果发现,相较于PFS和PAC,TXC对锑具有高效的混凝去除能力。在对印染废水生化沉淀出水的处理中,在p H 3、TXC投加量为100 mg/L的条件下,出水锑浓度仅为4.25μg/L,满足国家饮用水标准。并且,TXC具有比PFS更加稳定的除锑能力,在所选用的11种共存物质中,仅有CO32-、PO43-会对除锑效果有一定的抑制作用。通过Zeta电位、扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子等分析表征手段,证明了TXC的除锑机理主要是化学吸附作用。TXC混凝与超滤反渗透处理结合运行状况良好,实现了对印染废水生化沉淀出水中锑的高效稳定的去除。在整个中试实验期间,中试装置的TXC混凝出水、超滤出水、反渗透出水和反渗透浓水中锑浓度的平均值分别为34.4,25.4,1.0,77.5μg/L。反渗透浓水满足《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287-22)中明确要求的排放限值100μg/L,无需再进行Sb的去除处理。中试装置的PAC出水中仅有反渗透处理能够有效除锑,其余工艺单元均无除锑效果,反渗透浓水中锑平均浓度高达1240μg/L,需要再经除锑处理达标后才可排放。同时,TXC中试装置的膜污染程度比PAC装置更小。TXC混凝后的超滤膜通量下降缓慢,经柠檬酸清洗后通量可恢复70%,膜污染的可逆性较高,而PAC装置的超滤膜通量下降迅速,且大多为不可逆污染。对于反渗透膜,TXC装置反渗透膜的滤饼层比PAC更薄,证明在运行过程中经TXC混凝处理后的反渗透膜污染物质较少,反渗透膜污染程度低。本文的研究结果表明,TXC是一种具有高效除锑能够力且适用于与膜滤联用的混凝药剂,有望用于含锑水体的处理和水回用中。
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