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磁性离子交换树脂对生活污水的吸附再生效果

作者: 时间:2022-07-02 09:30:01 点击:

  随着城市化进程的加快,开展生活污水深度提标及中水回用技术研究,实施生活污水的深度处理和回用技术与设备的研发、应用,已成为水体富营养化控制和入水体污染物削减的重要任务之一,也是节能减排的必然需求。针对生活污水的高效深度处理要求,本课题组研发出一种新型的磁性离子交换树脂NDMP⁃N(以下简称NDMP⁃N树脂),该树脂对生活污水生化尾水中的溶解性有机物及硝态氮等污染物具有很好的去除效果,是用于生活污水深度处理与回用的一种具有潜在应用价值的新型吸附材料。

  本文选用实际生活污水生化尾水中的COD、色度等作为目标污染物,以NDMP⁃N树脂为吸附剂,通过动态吸附实验,考察NDMP⁃N树脂对目标污染物的处理效果,为NDMP⁃N树脂在生活污水生化尾水深度处理中的应用提供重要参数。

  1、实验部分

  1.1 实验仪器和材料

  1.1.1 实验仪器

  HAC⁃102型标准COD消解器(姜堰市华晨仪器有限公司)、LDZX⁃30KBS立式全自动灭菌锅(上海申安医疗器械厂)、TU⁃1900紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)。

  1.1.2 实验材料

  NDMP⁃N树脂于实验室合成;生活污水生化尾水采自无锡某生活污水厂的二沉池出水(即生化尾水)。

  1.2、实验方法

  1.2.1 树脂的预处理

  NDMP⁃N树脂在使用前,依次用3倍于树脂床体积的15%的氯化钠、去离子水洗涤,保存在干燥器中备用。

  1.2.2 吸附实验

  取NDMP⁃N树脂2mL于锥形瓶中,加入400mL水样,放入摇床中在25℃条件下反应30min,将水倒出,取上清液进行COD、TN等指标的检测,再向摇瓶中加入400mL水样,重复以上步骤6次。

  1.2.3 再生实验

  取上述吸附后的NDMP⁃N树脂10mL,分别进行如下再生实验:考察氯化钠(NaCl)、硝酸钠(NaNO3)、碳酸钠(Na2CO3)及碳酸氢钠(NaHCO3)几种常用的再生剂对NDMP⁃N树脂的再生性能。优选出最佳的再生剂种类后,进一步探究再生剂最佳浓度、最佳再生时间以及再生剂最佳用量。测定再生后溶液即脱附液的COD和色度作为主要指标。

  2、结果与分析

  2.1 吸附性能研究

  实验采用无锡市某生活污水厂生化出水,该水厂生化运行较好,其生化出水的COD为32mg/L,总氮为10mg/L。

磁性离子交换树脂对生活污水的吸附再生效果(图1)

  由图1可知,处理容量低于1200BV时,吸附30min,NDMP⁃N树脂对COD、TN的去除率均高达40%以上,说明该树脂对废水中COD及TN具有良好的去除效果。

  2.2 再生性能研究

  2.2.1 再生剂优选

  脱附液COD与色度越高,说明再生剂对树脂的再生性能越好。在图2中,根据几种再生剂对树脂进行再生后所得脱附液COD与色度变化情况,可知NaCl优于NaNO3优于NaHCO3优于NaCO3,因此,实验选用NaCl溶液作为NDMP⁃N树脂的再生剂。

磁性离子交换树脂对生活污水的吸附再生效果(图2)

  2.2.2 再生剂浓度优选

  由图3可以看出,脱附液COD与色度均随NaCl浓度的增加而增加,NaCl浓度由12%增加到15%时,COD与色度增幅有所减小。因此,12%~15%为最佳NaCl浓度。

磁性离子交换树脂对生活污水的吸附再生效果(图3)

  2.2.3 再生时间优选

  由图4可以看出,随着再生时间的增长,脱附液COD与色度均升高。再生20min时,COD与色度变化曲线出现明显拐点,说明此时的再生效率最高。故最佳再生时间为20min。

磁性离子交换树脂对生活污水的吸附再生效果(图4)

  2.2.4 再生剂用量优选

  由图5可以看出,脱附液COD与色度随再生剂用量的增加而升高。再生剂体积/树脂体积增加到1后,脱附液COD变化较缓,而色度基本不变。考虑到再生剂用量及其与树脂的混合程度,选取再生体积比为1∶1。

磁性离子交换树脂对生活污水的吸附再生效果(图5)

  3、结语

  通过NDMP⁃N树脂对生活污水的吸附再生效果的研究,得出主要结论如下:

  (1)NDMP⁃N树脂对生活污水生化尾水中的COD及TN具有良好的处理效果,在处理容量为1200BV时,NDMP⁃N树脂对COD、TN的去除率均高达40%以上;

  (2)NDMP⁃N树脂的最佳再生条件为12%~15%氯化钠,再生时间20min,再生剂用量1∶1。(来源:南京环保产业创新中心有限公司,南京大学

环境学院)