一種利用活性碳纖維功能納米材料進行印染廢水處理的方法

一種利用活性碳纖維功能納米材料進行印染廢水處理的方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用活性碳纖維功能納米材料進行印染廢水處理的方法，包括納米材料吸附、紫外光照射和污泥法處理，納米材料吸附采用活性碳纖維功能納米材料，紫外光照射采用紫外燈管，污泥法采用序批式活性污泥法，進行印染廢水處理包括以下步驟：1)活性碳纖維功能納米材料吸附；2)紫外光照射原位再生；3)序批式活性污泥法；其中，采用活性碳纖維功能納米材料吸附印染廢水，紫外光照射原位再生采用紫外線將已經吸附染料飽和后的吸附劑進行照射再生，運用生物處理技術將吸附預處理后的印染廢水的出水采用序批式活性污泥法進行處理。整個印染廢水處理過程采用一體化廢水處理裝置進行，該裝置占地面積小，處理效果穩定，操作方便，運行管理簡單。
【專利說明】
一種利用活性碳纖維功能納米材料進行印染廢水處理的方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種印染廢水處理的方法，特別是一種利用活性碳纖維功能納米材料進行印染廢水處理的方法，其是應用物化-生物聯合處理印染廢水的方法。
【背景技術】
[0002]印染行業每年產生大量印染廢水，其排放量占總工業廢水排放量的35%，印染廢水不僅具有高化學需氧量、高色度的特點，還含有大量“三致”毒性的難降解有機污染物;隨著染料工業的飛速發展和方法的不斷進步，新型助劑、染料等在染料行業的大量使用，進一步加重了染料廢水脫色處理的難度，對水環境造成了嚴重的污染。印染廢水處理主要是對其進行脫色。現階段，印染廢水處理方法有吸附法、高級氧化法和生物法；由于印染廢水的五日生化需氧量(BOD5)與化學需氧量-鉻法(CODcr)的比值小于0.4，生物降解性差，而印染廢水中所含的鹽分將進一步降低廢水的可生物降解性，故而常常采用吸附法對印染廢水進行預處理，從廢水中回收染料分子、降低鹽及金屬離子含量，提高其可生化性。現階段使用較多的吸附劑有活性炭吸附劑，天然礦物吸附劑(如膨脹土、蒙脫石、海泡石、海綿鐵、凹凸棒石等)，固體廢棄物吸附劑(如煤渣、爐渣、粉煤灰、植物秸桿焚燒后的粉末等)，無機物吸附劑(如鎂鹽、MnO2等)，離子交換樹脂、殼聚糖等等。
[0003]Arami等對活性炭吸附模擬染料廢水進行了研究。實驗選取陰離子染料-直接藍78和直接紅31為模式污染物。考察了活性炭投加量，初始染料濃度及鹽濃度對染料吸附性能的影響。實驗結果表明，活性炭對于染料的吸附速率符合假二級動力學模型。李欣鈺等利用煤灰質炭、椰殼炭和竹炭3種炭型對印染廢水生化單元出水進行了吸附實驗研究。結果表明，煤灰質炭在CODcr去除、DOC(溶解性有機碳)去除和吸附量表征中性能最為優越。進一步考察活性炭對于印染廢水生化單元出水物質中疏水酸、非疏水物質、弱疏水有機物和親水有機物的比較性研究，結果表明，煤灰質活性炭吸附劑較易除去含不飽和鍵的有機物。
[0004]納米材料作為吸附劑有以下優點:超強的吸附能力；寬的pH值適用范圍；高的選擇性。鈦酸納米管(titanate nano tubes ,TNTs)作為一種新興的納米吸附劑，在首次被Kasuga報道以來就受到廣泛的關注。通過簡單水熱法制備的鈦酸納米管具有較大的比表面積及均一的孔徑結構，采用紫外光照射即可再生且吸附性能基本保持不變，因而在吸附領域具有廣闊的應用前景。韓云飛等通過水熱法以T12為原料合成了鈦酸納米管(TNTs)，研究了Cd(Π )、Ζη( Π )、Cu( Π )和Cr(m)4種重金屬在TNTs上的吸附行為，以及TNTs中鈉含量對重金屬吸附容量的影響。雷立等采用溫和水熱法合成鈦酸鹽納米管，并應用于對水中重金屬離子Pb (I I )、Cd (I I)和Cr (111)的吸附;所得TNTs對三種重金屬離子的吸附動力學均符合準二級動力學方程，吸附等溫線均符合Langmuir模型，且對Pb (I I)、Cd (I I)和Cr (III)的理論最大吸附量分別高達525.58、214.4GP69.65mg.g—^pH 5時，吸附動力學實驗表明對于初始濃度分別為200、100和50mg.1/1的？&(11)工(1(11)和0(111)，在了階8上的平衡吸附量分別為513.04、212.46和66.3511^.g—S吸附性能優于傳統吸附材料。
[0005]利用吸附劑處理印染廢水具有應用范圍廣、處理效果好、可重復使用等特性。但是吸附劑在吸附染料飽和后會失去繼續吸附的能力，由于染料等污染物僅僅轉移至吸附劑上，并未徹底降解或轉化為無害物質，吸附劑在吸附染料等污染物后會成為一種有毒有害的廢物，如果沒有正確的處理和處置，就會產生次生的環境污染問題;現階段，將吸附飽和的吸附劑從廢水中分離的方法主要有沉淀法，離心分離法和磁場回收等，這些方法要么分離效率低，分離時間長，要么需要使用復雜的設備，分離成本高。國內外實踐證明，吸附劑再生方法是否經濟是制約吸附劑應用的關鍵問題。因此，如何選擇經濟有效的再生方法成為吸附劑在使用過程中的關鍵所在。目前，現有吸附劑在使用過程中，均存在吸附量低、易團聚、極易產生二次污染、吸附劑與廢水分離困難和再生性差的問題。
[0006]高級氧化方法是近年來新興起的水處理方法。由于該方法處理過程中，可產生具有強氧化性的羥基自由基，能使許多結構穩定甚至很難被微生物分解的有機分子，轉化為無毒無害的可生物降解的低分子物質，反應最終產物大部分為二氧化碳、水和無機離子等，并且無剩余污泥和濃縮物產生，因此，該方法近年來成為處理印染廢水的研究熱點。Sun等利用水熱法合成微晶型ZnO作為光催化氧化劑，對結晶紫、甲基紫和甲基藍三種染料廢水進行降解。75min后，可使脫色率達68.0%、99.0%和98.5%。總有機碳(TOC)去除率分別為43.2%,59.4%和70.6%,較商業ZnO的催化效果提高了 16 %?22 %。Sema等以水熱法制備二氧化鈦。在可見光的誘導下對剛果紅廢水進行降解研究。20mg/L的剛果紅廢水在光照30min,0.25% (質量體積比)納米二氧化鈦的系統中可輕松被降解。
[0007]與能耗高、花費大的高級氧化法相比，生物法具有顯著的經濟性。常用的生物處理方法主要包括厭氧生物降解和好氧生物降解。在印染廢水處理方面，厭氧降解與好氧降解各有其針對性。Liang等采用好氧生物接觸氧化與鐵/炭微電解耦合工藝對偶氮染料茜素黃進行處理。實驗結果表明，當水力停留時間為6h，回流比為I和2時，茜素黃最終出水降解率達96.5%,總有機碳(TOC)去除率分別為69.86%和79.44%。鐵/炭微電解對染料的去除起到了促進作用。Somasiri等采用升流式厭氧污泥床(UASB)反應器對紡織廢水進行脫色及還原性CODCR去除的研究。結果表明，UASB反應器能夠去除超過90 %的還原型CODCR，超過92 %的色度被脫除。球菌在處理過程中占主導地位。Isik等采用連續流式厭氧-好氧反應器對模擬混合印染廢水(還原黑5、直接紅28、直接黑38、直接棕2、直接黃12及可溶性淀粉、羧甲基纖維素葡萄糖等)進行處理。厭氧停留時間為19.17h，好氧段停留1.22d時，CODCR去除率達91%?97%，色度去除率為84%?91%。色度的脫除在厭氧段所需時間較短，而中間產物的開環過程和代謝產物的積累使得整個厭氧段的時間加長。好氧段對于總芳香胺的去除較為有效，對于色度的去除效果較為微弱。生物法單獨處理印染廢水存在處理時間長，效果不穩定，抗沖擊能力差的缺點。

【發明內容】

[0008]本發明的目的是:針對上述現有技術存在的不足進行改進，提供一種利用活性碳纖維功能納米材料進行印染廢水處理的方法，其不僅解決了吸附劑在使用過程中與廢水分離困難、再生性差和吸附量不大等問題，而且采用一體化印染廢水處理裝置，占地面積小，處理效果穩定，抗沖擊負荷能力強，設備操作方便，運行管理簡單。
[0009]本發明的技術解決方案是，包括納米材料吸附、紫外光照射和污泥法處理，其特征在于，納米材料吸附采用了活性碳纖維功能納米材料，紫外光照射采用了紫外燈管，污泥法采用了序批式活性污泥法，進行印染廢水處理包括以下步驟:
[0010]I)活性碳纖維功能納米材料吸附:將印染廢水導入紫外光再生反應器，常溫停留20?40min，使用活性碳纖維功能納米材料吸附印染廢水中的染色物質；
[0011 ] 2)紫外光照射原位再生:打開紫外燈管和與吸附預處理反應器配連的循環栗，通過紫外燈管的紫外光照射，使吸附于活性碳纖維功能納米材料的染色物質在活性碳纖維功能納米材料的作用下發生紫外光催化降解，并使已經吸附了印染廢水中的染色物質且達到飽合的活性碳纖維功能納米材料獲得再生，重新恢復應有的吸附染色物質的性能，同時將經過吸附后的印染廢水通過與吸附預處理反應器配連的循環栗再導入紫外光再生反應器中，獲得再生的活性碳纖維功能納米材料將再次對導入紫外光再生反應器中的印染廢水進行吸附處理，導入紫外光再生反應器中的印染廢水在多次重復“吸附一紫外光照射降解一吸附一紫外光照射降解”的過程中，實現進一步脫色;通過吸附預處理反應器的取樣管，檢測化學需氧量CODcr和色度，當化學需氧量⑶Dcr小于300，色度低于100的時候，關閉紫外燈管；
[0012]3)序批式活性污泥法:將吸附預處理反應器的出水導入SBR生物反應器中進行序批式活性污泥法處理，SBR生物反應器的運行參數為:進水pH范圍是6.5?7.2，進水停留時間12h，循環時間12h，換水時間0.5h，曝氣時間11.5h，曝氣栗流速1.5/min，交換量60 %，污泥停留時間5d，運行溫度為30 ± 2 °C，經過序批式活性污泥法處理后，印染廢水的出水達到一級B排放標準。
[0013]其特征在于，進行印染廢水處理采用一體化印染廢水處理裝置。
[0014]其特征在于，采用的一體化印染廢水處理裝置包括紫外光再生反應器、吸附預處理反應器、SBR生物反應器、進水栗、循環栗、取樣管、水位指示器、閥門、液體流量計、曝氣栗和曝氣頭，其中，紫外光再生反應器安裝在吸附預處理反應器中且與吸附預處理反應器固定在起，紫外光再生反應器與吸附預處理反應器相通，吸附預處理反應器與SBR生物反應器組合為一體，吸附預處理反應器和SBR生物反應器分別配置水位指示器和取樣管，紫外光再生反應器中設置紫外燈管，進水栗與紫外光再生反應器配連，曝氣栗和曝氣頭配連，曝氣頭設置在SBR生物反應器中，循環栗分別與吸附預處理反應器和SBR生物反應器配連;循環栗配有閥門；進水栗、曝氣栗、SBR生物反應器分別配連液體流量計。
[0015]其特征在于，使用的活性碳纖維功能納米材料由二氧化鈦、氫氧化鈉、活性碳纖維與蒸餾水合成，二氧化鈦、氫氧化鈉、活性碳纖維與蒸餾水的合成比例為1.2:29:1.2:66.7；合成比例為重量體積比例(固體為重量，液體為體積)。
[0016]其特征在于，使用的活性碳纖維功能納米材料采用如下步驟制得:
[0017]步驟一:稱取1.2g T12和29g NaOH，以及1.2g活性碳纖維于200mL的燒杯中，之后加入66.7mL蒸饋水，磁力攪拌12h;
[0018]步驟二:將上述混合溶液轉移至聚四氟乙烯反應器中，120?130°C下反應72h;待反應器自然冷卻后，打開反應器;棄去上層堿液，下層白色沉淀物即為合成的TNTsO活性碳纖維；
[0019]步驟三:將TNTsO活性碳纖維轉移至500mL燒杯中，加入約200mL蒸餾水，磁力攪拌使TNTsO活性碳纖維與水完全混勻；5min后將懸液轉移至塑料離心管中，5000rpm下離心5min;置去上清液，材料重新加入到燒杯中重復至少操作7?8次;待TNTsO活性碳纖維洗至pH 9后，乙醇完全分散材料至培養皿中，105 °C烘干，稱量裝袋即可。
[0020]其特征在于，步驟一中，T12采用P25型Ti02，NaOH采用優純級NaOH。
[0021]其特征在于，步驟二中，聚四氟乙烯反應器帶不銹鋼外套。
[0022]其特征在于，紫外光再生反應器由紫外燈管、紫外光再生反應器進水管、紫外光再生反應器循還進水管、紫外燈管固定罩和罐體組成；紫外光再生反應器的罐體中設置紫外燈管固定罩、紫外光再生反應器進水管和紫外光再生反應器循環進水管，紫外燈管設置在紫外燈管固定罩中。
[0023]其特征在于，罐體采用活性碳纖維功能納米材料制成。
[0024]本發明與現有方法相比，主要有以下優勢和創新:
[0025]其一.解決了現有吸附劑在印染廢水處理過程中與廢水分離困難，再生性差的問題；
[0026]業內技術人員應當知道，現有吸附劑均為顆粒狀物質，在印染廢水處理過程中，必須采用過濾或者離心分離等方式將附著染料的吸附劑與廢水分離，從而使得吸附劑的分離回收工作工序煩瑣，設備復雜，成本高昂；一旦附著染料的吸附劑沒有及時從廢水中分離回收，不僅無法實現去除印染廢水中染料的目的，甚至于還會產生次生的環境問題;其次，現有吸附劑吸附完成后，只能通過熱再生法、化學氧化再生法、生物再生法和溶劑再生法進行再生，從而導致再生過程時間長、效率低，費用高。
[0027]本發明采用的活性碳纖維功能納米材料屬于纖維的一種，采用常規紡織方法可織造各種規格的活性碳纖維布，這些由活性碳纖維功能納米材料織造的活性碳纖維布作為吸附材料通過簡單固定即可進行印染廢水的脫色處理。并且這些由活性碳纖維功能納米材料織造的活性碳纖維布吸附染料后，只需將紫外燈置于吸附了染料的活性碳纖維布附近，采用紫外線照射30分鐘后，就會使得附著在活性碳纖維布上的染料完全降解，同時實現了吸附材料的再生，無需將活性碳纖維從廢水中分離;本發明采用的活性碳纖維既實現了印染廢水中染料的原位去除，又大大簡化了作為吸附材料的活性碳纖維布的再生過程，再生時間短，費用低，再生效率高，并且避免了吸附材料造成的次生環境污染問題。
[0028]其二.解決了現有吸附劑在印染廢水處理過程中吸附劑價格便宜卻吸附量小，吸附量大卻價格貴的問題，實現了吸附量大且使用成本低；
[0029]現有吸附劑要么價格便宜卻吸附量小，要么吸附量大卻價格昂貴；而且由于再生過程時間長、效率低，費用高，造成了吸附劑的使用過程運營成本高昂；本發明的活性碳纖維功能材料由活性碳纖維和鈦酸納米管組成，二者均具有化學性能穩定，高耐久性，強度高，密度小的特點;再生過程簡單，費用低廉，能長期重復使用，使用過程運營成本低。
[0030]其三.本發明采用的活性碳纖維可通過常規的紡織方法，制備各種活性碳纖維布；
[0031]本發明的活性碳纖維功能材料可以非常便捷的制備成各種活性碳纖維布，能根據具體廢水處理工藝的要求靈活選擇合適的使用量，且由于活性碳纖維布強度高，密度小，厚度薄，所以適用面廣，而且活性碳纖維本身具有的化學性能穩定，高耐久性的特點，使其能長期使用;提高了吸附效率，降低了印染廢水處理成本。
[0032]其四、本發明采用一體化廢水處理裝置，占地面積小，處理效果穩定，抗沖擊負荷能力強，設備操作方便，運行管理簡單；
[0033]本發明采用的吸附預處理反應器具有活性碳纖維功能納米材料，可以根據印染廢水的來水CODcr和色度情況多次進行“吸附一紫外光照射降解一吸附一紫外光照射降解”的循環處理過程，使其出水的化學需氧量(CODcr)小于300mg/L，色度低于100倍，保證了 SBR反應器獲得穩定的來水;使得處理效果穩定。
[0034]總之，本發明使用的活性碳纖維功能材料，化學性能穩定，高耐久性;使用過程簡單，吸附完成后無需從廢水中分離，而且再生時間短，費用低，再生效率高;使用過程運營成本低。
【附圖說明】
[0035]圖1、本發明的工藝流程示意圖。
[0036]圖2、本發明采用的一體化印染廢水處理裝置的結構示意圖。
[0037]圖3、本發明采用的一體化印染廢水處理裝置中的紫外光再生反應器的結構示意圖。
[0038]圖中:1、第一液體流量計;2、印染廢水進水管;3、第一取樣管;4、第二取樣管;5、紫外光再生反應器;6、吸附預處理反應器;7、第一水位指示器;8、進水栗;9、進水口； 10、紫外燈管；11、循環進水管；12、第二液體流量計；13、第一閥門；14、循環栗；15、第二閥門；16、第三液體流量計；17、SBR生物反應器進水口； 18、第二水位指示器；19、曝氣栗;20、第三閥門；21、曝氣頭;22、SBR生物反應器;23、SBR生物反應器出水管;24、第四液體流量計;25、第三取樣管;26、第四取樣管;27、排泥管;28、紫外光再生反應器進水管;29、紫外燈管固定罩;30、活性碳纖維功能納米材料;31、罐體。
【具體實施方式】
[0039]如圖1所示，本發明提出的一種利用活性碳纖維功能納米材料進行印染廢水處理的方法，包括納米材料吸附、紫外光照射、污泥法處理，納米材料吸附采用了活性碳纖維功能納米材料，紫外光照射采用了紫外燈管，污泥法采用了序批式活性污泥法，進行印染廢水處理包括以下步驟:
[0040]I)活性碳纖維功能納米材料吸附:將印染廢水導入紫外光再生反應器，常溫停留20?40min，使用活性碳纖維功能納米材料吸附印染廢水中的染色物質；
[0041]2)紫外光照射原位再生:打開紫外燈管和與吸附預處理反應器配連的循環栗，通過紫外燈管的紫外光照射，使吸附于活性碳纖維功能納米材料的染色物質在活性碳纖維功能納米材料的作用下發生紫外光催化降解，并使已經吸附了印染廢水中的染色物質且達到飽合的活性碳纖維功能納米材料獲得再生，重新恢復應有的吸附染色物質的性能，同時將經過吸附后的印染廢水通過與吸附預處理反應器配連的循環栗再導入紫外光再生反應器中，獲得再生的活性碳纖維功能納米材料將再次對導入紫外光再生反應器中的印染廢水進行吸附處理，導入紫外光再生反應器中的印染廢水在多次重復“吸附一紫外光照射降解一吸附一紫外光照射降解”的過程中，實現進一步脫色，直至導入紫外光再生反應器中的印染廢水的脫色達到設定的要求;其間，通過吸附預處理反應器的取樣管，檢測紫外光再生反應器中的印染廢水的化學需氧量(CODcr)和色度，當CODcr小于300，色度低于100的時候，關閉紫外燈管與循環栗配連的閥門，將符合化學需氧量(CODcr)小于300和色度低于100要求的印染廢水作為出水從吸附預處理反應器中排出；
[0042]3)序批式活性污泥法:將排出吸附預處理反應器的出水通過與吸附預處理反應器配連的循環栗導入SBR生物反應器中進行序批式活性污泥法處理，SBR生物反應器的運行參數為:進水PH范圍是6.5?7.2，進水停留時間12h，循環時間12h，換水時間(含進水和排水)
0.5h，曝氣時間11.5h，曝氣栗流速1.5/min，交換量60 %，污泥停留時間5d，運行溫度為30 土2°C，經過序批式活性污泥法處理后，印染廢水的出水達到一級B排放標準。
[0043]序批式活性污泥法屬于現有常規廢水處理技術;序批式活性污泥法簡稱為SBR法，其是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術。序批式活性污泥法的主要特征是在運行上的有序和間歇操作。SBR法的技術核心是SBR反應池，SBR反應池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統，序批式活性污泥法尤其適用于間歇排放和流量變化較大的場合。
[0044]進行印染廢水處理采用一體化印染廢水處理裝置。
[0045]使用的活性碳纖維功能納米材料由二氧化鈦、氫氧化鈉、活性碳纖維與蒸餾水合成，二氧化鈦、氫氧化鈉、活性碳纖維與蒸餾水的合成比例為1.2:29:1.2:66.7。合成比例為重量體積比例(固體為重量，液體為體積)。
[0046]如圖2、圖3所示，本發明采用的一體化印染廢水處理裝置由紫外光再生反應器5、吸附預處理反應器6、SBR生物反應器22、進水栗8、循環栗14，水位指示器、閥門、液體流量計、取樣管、曝氣栗19和曝氣頭21組成。其中，紫外光再生反應器5安裝在吸附預處理反應器6中且與吸附預處理反應器6固定在起，紫外光再生反應器5與吸附預處理反應器6相通，吸附預處理反應器6與SBR生物反應器22組合為一體，吸附預處理反應器6和SBR生物反應器22分別配置水位指示器和取樣管，紫外光再生反應器5中設置紫外燈管10，進水栗8與紫外光再生反應器5配連，曝氣栗19和曝氣頭21配連，曝氣頭21設置在SBR生物反應器22中，循環栗14分別與吸附預處理反應器5和SBR生物反應器22配連;循環栗14配有閥門；進水栗8、曝氣栗19、SBR生物反應器22分別配連液體流量計。
[0047]水位指示器包括第一水位指示器7、第二水位指示器18;閥門包括第一閥門13、第二閥門15、第三閥門20;液體流量計包括第一液體流量計1、第二液體流量計12、第三液體流量計16、第四液體流量計24;取樣管包括第一取樣管3、第二取樣管4、第三取樣管25、第四取樣管26;
[0048]附預處理反應器6配連第一水位指示器7、第二液體流量計12、第一取樣管3、第二取樣管4;第一水位指示器7、第一取樣管3、第二取樣管4設置在吸附預處理反應器6的側面；第二液體流量計12、位于吸附預處理反應器6的上方。
[0049]進水栗8設置在吸附預處理反應器6的上面。設置在吸附預處理反應器6上面的進水栗8與紫外光再生反應器5的進水口 9配連。
[0050]印染廢水進水管2與第一液體流量計I配連，第一液體流量計I與進水栗8配連；紫外光再生反應器5由紫外燈管10、紫外光再生反應器進水管28、紫外光再生反應器循還進水管、紫外燈管固定罩29和罐體31組成;罐體31采用活性碳纖維功能納米材料30制成;紫外光再生反應器5的罐體31中設置紫外燈管固定罩29、紫外光再生反應器進水管28和紫外光再生反應器循環進水管，紫外燈管10設置在紫外燈管固定罩29中；曝氣頭21設置在SBR生物反應器22中，循環栗14、曝氣栗19設置在SBR生物反應器22上。
[0051]循環栗14的一端與吸附預處理反應器6的底部配連。吸附預處理反應器6的底部設置排放管。循環栗14的一端通過吸附預處理反應器6的底部設置的排放管與吸附預處理反應器6的底部實現配連。吸附預處理反應器6的底部設置的排放管配有第三閥門20。循環栗14的另一端分別配連第一閥門13、第二閥門15。第一閥門13配連第二液體流量計12，第二液體流量計12配連循環進水管11，第二閥門15配連第三液體流量計16。循環栗14的另一端為二路輸出，其中一路輸出通過第一閥門13、第二液體流量計12、循環進水管11配連紫外光再生反應器5的紫外光再生反應器循還進水管，另一路輸出通過第二閥門15、第三液體流量計16與SBR生物反應器22配連;在SBR生物反應器22中設有多個曝氣頭21，曝氣栗19配連第四液體流量計24，曝氣栗19通過配連的第四液體流量計24分別與SBR生物反應器22中設有的多個曝氣頭21配連。
[0052]SBR生物反應器22配置有SBR生物反應器出水管23、第三取樣管25、第四取樣管26、排泥管27;其中SBR生物反應器出水管23、第三取樣管25、第四取樣管26設置在SBR生物反應器22的側面;排泥管27設置在SBR生物反應器22的底部。
[0053]本發明采用的活性碳纖維功能納米材料通過如下步驟制得:
[0054]步驟一:稱取1.2g T12和29gNa0H，以及1.2g活性碳纖維于200mL的燒杯中，之后加入66.7mL蒸饋水，磁力攪拌12h。
[0055]步驟二:將上述混合溶液轉移至聚四氟乙烯反應器中，120?130°C下反應72h;待反應器自然冷卻后，打開反應器;棄去上層堿液，下層白色沉淀物即為合成的TNTsO活性碳纖維。
[0056]步驟三:將TNTsO活性碳纖維轉移至500mL燒杯中，加入約200mL蒸餾水，磁力攪拌使TNTsO活性碳纖維與水完全混勻；5min后將懸液轉移至塑料離心管中，5000rpm下離心5min;置去上清液，材料重新加入到燒杯中重復至少操作7?8次;待TNTsO活性碳纖維洗至pH 9后，乙醇完全分散材料至培養皿中，105 °C烘干，稱量裝袋即可。
[0057]步驟一中，T12采用P25型Ti02，NaOH采用優純級NaOH。
[0058]步驟二中，聚四氟乙烯反應器帶不銹鋼外套。
[0059]本發明采用的活性碳纖維功能納米材料通過常規的紡織方法，能夠制備各種活性碳纖維布，由活性碳纖維功能納米材料制備的活性碳纖維布具有很好的吸附染色物質的性能，這種具有很好的吸附染色物質的性能由活性碳纖維功能納米材料制備的活性碳纖維布根據具體廢水處理工藝的要求，靈活選擇合適的使用量，因此使用十分方便。并且，這些由活性碳纖維功能納米材料織造的活性碳纖維布作為吸附材料只需通過簡單固定，就能進行印染廢水的脫色處理。
[0060]本發明采用一體化印染廢水處理裝置的工作過程是，將印染廢水首先導入紫外光再生反應器5進行吸附預處理，紫外光再生反應器5與吸附預處理反應器6相通，然后打開紫外燈管10和與吸附預處理反應器6配連的循環栗14，紫外燈管10負責對于已經吸附了印染廢水中的染色物質且達到飽合的活性碳纖維功能納米材料30進行照射，使吸附于活性碳纖維功能納米材料30的染色物質在活性碳纖維功能納米材料30的作用下發生紫外光催化降解，并使已經吸附了印染廢水中的染色物質且達到飽合的活性碳纖維功能納米材料30再生，重新恢復應有的吸附染色物質的性能。同時，與吸附預處理反應器6配連的循環栗14負責將吸附預處理反應器6排出的經過吸附處理的印染廢水的出水通過吸附預處理反應器6配連的第一閥門13再導入紫外光再生反應器5中，使導入紫外光再生反應器5的印染廢水多次進行“吸附一紫外光照射降解一吸附一紫外光照射降解”的過程，實現進一步脫色;其間，打開吸附預處理反應器6的取樣管一一第一取樣管3和第二取樣管4，檢測被處理的印染廢水的化學需氧量(CODcr)和色度，當被處理的印染廢水的化學需氧量(CODcr)小于300，色度低于100的時候，關閉紫外燈管10;打開與循環栗14配連的第二閥門15，通過循環栗14將吸附預處理反應器6的出水導入SBR生物反應器22中進行序批式活性污泥法處理，SBR生物反應器22的運行參數為:進水pH范圍是6.5?7.2，水力停留時間12h，循環時間12h，換水時間(進水和排水)0.5h，曝氣時間11.5h，曝氣栗流速1.5/min，交換量60 %，污泥停留時間5d，運行溫度為30±2°C，導入SBR生物反應器22中被處理的印染廢水的出水經過序批式活性污泥法處理后，該印染廢水的出水能夠達到一級B排放標準。
[0061]下面，結合試驗實例對本發明作進一步描述，但不限定本發明。
[0062]試驗實例1:本發明采用一體化印染廢水處理裝置處理印染廢水，試驗用的印染廢水取自某紡織印染廠，其所含的染料類型主要為陽離子染料，廢水水質參數如下= CODcr為48611^/1、8005為14611^/1、33為8211^/1、色度為300倍、？!1為8.8?9.1;將印染廢水首先導入一體化印染廢水處理裝置的紫外光再生反應器5進行吸附預處理，常溫停留30min;然后打開紫外光再生反應器5中的紫外燈管10和吸附預處理反應器6上的循環栗14，使吸附于活性碳纖維功能納米材料30的染色物質在活性碳纖維功能納米材料30的作用下發生紫外光催化降解，并進行活性碳纖維功能納米材料的再生，同時將經過吸附后的印染廢水再導入紫外光再生反應器5中，使其多次進行“吸附一紫外光降解一吸附一紫外光降解”的過程，進一步對印染廢水脫色;循環反應2h后，打開吸附預處理反應器6的取樣管(包括第一取樣管3和第二取樣管4)，檢測被處理的印染廢水的水質參數，檢測到被處理的印染廢水的水質參數如下:化學需氧量(CODcr)為276mg/L，BOD5Sl 19mg/L，SS為49mg/L色度為80倍，關閉紫外燈管10和與循環栗14配連的第一閥門13;調節被處理的印染廢水的出水的pH值，使其達到6.5?7.2，再打開與循環栗14配連的第二閥門15，將pH值達到6.5?7.2的被處理的印染廢水的出水從吸附預處理反應器6中導入SBR生物反應器22中進行序批式活性污泥法處理，SBR生物反應器22的運行參數為:進水pH范圍是6.5?7.2，進行水停留時間12h，循環時間12h，換水時間(進水和排水)0.5h，曝氣時間11.5h，曝氣栗流速1.5/min，交換量60 %，污泥停留時間5d，運行溫度為30±2°C，導入SBR生物反應器22中被處理的印染廢水的出水經經過序批式活性污泥法處理后，該印染廢水的出水的化學需氧量(CODcr)為36.5mg/L、BOD^ 17.8mg/L、SS為16mg/L、色度為20倍，達到一級B排放標準。
[0063]試驗實例2:本發明采用一體化印染廢水處理裝置處理印染廢水，試驗用的印染廢水取自某紡織印染廠，其所含的染料類型主要為陽離子染料，廢水水質參數如下:化學需氧量(0?&)為58211^/1、8005為16111^/1、33為9111^/1、色度為350倍、？!1為8.8?9.1;將被處理的印染廢水首先導入一體化印染廢水處理裝置的紫外光再生反應器5進行吸附預處理，常溫停留30min;然后打開紫外光再生反應器5中的紫外燈管10和吸附預處理反應器6上的循環栗14，使吸附于活性碳纖維功能納米材料30的染色物質在活性碳纖維功能納米材料30的作用下發生紫外光催化降解，并進行活性碳纖維功能納米材料30的再生，同時將經過吸附后的印染廢水再導入紫外光再生反應器5中，使其多次進行“吸附一紫外光降解一吸附一紫外光降解”的過程，進一步對印染廢水脫色;循環反應3h后，打開吸附預處理反應器6的取樣管(包括第一取樣管3和第二取樣管4)，檢測被處理的印染廢水的水質參數，檢測到被處理的印染廢水的水質參數如下:化學需氧量(CODcr)為298mg/L，BOD5* 127mg/L，SS為56mg/L、色度為90倍，關閉紫外燈管10和與循環栗14配連的第一閥門13;調節被處理的印染廢水的出水的pH值，使被處理的印染廢水的出水的pH值達到6.5?7.2，再打開與循環栗14配連的第二閥門15，將吸附預處理反應器6中的pH值達到6.5?7.2的被處理的印染廢水的出水導入SBR生物反應器22中進行序批式活性污泥法處理，SBR生物反應器22的運行參數為:進水pH范圍是6.5?7.2，水力停留時間12h，循環時間12h，換水時間(進水和排水)0.5h，曝氣時間11.5h，曝氣栗流速1.5/min，交換量60 %，污泥停留時間5d，運行溫度為30 ± 2 °C，導入SBR生物反應器22中被處理的印染廢水的出水經過序批式活性污泥法處理后，該印染廢水的出水的水質參數:化學需氧量(CODcr)為48.6mg/L，BOD5* 18.2mg/L，SS為17mg/L，色度為24倍，達到一級B排放標準。
[0064]試驗實例3:本發明采用一體化印染廢水處理裝置處理印染廢水，試驗用的印染廢水取自某紡織印染廠，其所含的染料類型主要為陽離子染料，廢水水質參數如下= CODcr為53811^/1、8005為15211^/1、33為8511^/1、色度為350倍、？!1為8.8?9.1;將印染廢水首先導入一體化印染廢水處理裝置的紫外光再生反應器5進行吸附預處理，常溫停留30min;然后打開紫外光再生反應器5中的紫外燈管10和吸附預處理反應器6上面的循環栗14，使吸附于活性碳纖維功能納米材料30的染色物質在活性碳纖維功能納米材料30的作用下發生紫外光催化降解，并進行活性碳纖維功能納米材料30的再生，同時將經過吸附后的印染廢水再導入紫外光再生反應器5中，使其多次進行“吸附一紫外光降解一吸附一紫外光降解”的過程，進一步對印染廢水脫色；內循環反應3h后，打開吸附預處理反應器6的取樣管(包括第一取樣管3和第二取樣管4)，檢測被處理的印染廢水的水質參數，檢測到被處理的印染廢水的水質參數如下:化學需氧量(CODcr)為287mg/L，B0Ddl21mg/L，SS為51mg/L，色度為90倍，關閉紫外燈管10和與循環栗14配連的第一閥門13;調節被處理的印染廢水的出水的pH值，使被處理的印染廢水的出水的pH值達到6.5?7.2，再打開與循環栗14配連的第二閥門15，將吸附預處理反應器6中的pH值達到6.5?7.2的被處理的印染廢水的出水導入SBR生物反應器22中進行序批式活性污泥法處理，SBR生物反應器22的運行參數為:進水pH范圍是6.5?7.2，進水停留時間12h，循環時間12h，換水時間(進水和排水)0.5h，曝氣時間11.5h，曝氣栗流速1.5/min，交換量60 %，污泥停留時間5d，運行溫度為30 ± 2°C，導入SBR生物反應器22中pH值達到6.5?7.2的被處理的印染廢水的出水經過序批式活性污泥法處理后，該印染廢水的出水的水質參數:化學需氧量(0)0&)為42.71^/1、8005為17.91^/1、55為161^/1、色度為22倍，達到一級B排放標準。
[0065]試驗實例4:本發明采用一體化印染廢水處理裝置處理印染廢水，試驗用的印染廢水取自某紡織印染廠，其所含的染料類型主要為陽離子染料，廢水水質參數如下= CODcr為51811^/1、8005為14911^/1、33為7911^/1、色度為350倍、？!1為8.8?9.1;將印染廢水首先導入一體化印染廢水處理裝置的紫外光再生反應器5進行吸附預處理，常溫停留30min;然后打開紫外燈管和吸附預處理反應器6的循環栗14，使吸附于活性碳纖維功能納米材料30的染色物質在活性碳纖維功能納米材料30的作用下發生紫外光催化降解，并進行活性碳纖維功能納米材料30的再生，同時將經過吸附后的印染廢水再導入紫外光再生反應器5中，使其多次進行“吸附一紫外光降解一吸附一紫外光降解”的過程，進一步對印染廢水脫色;循環反應2h后，吸附預處理反應器的取樣管(包括第一取樣管3和第二取樣管4)，檢測被處理的印染廢水的水質參數，檢測到被處理的印染廢水的水質參數如下:化學需氧量(CODcr)為281mg/L，B0Ddl22mg/L，SS為49mg/L，色度為85倍，關閉紫外燈管10和與循環栗14配連的第一閥門13;調節被處理的印染廢水的出水的pH值，使被處理的印染廢水的出水的pH值達至IJ6.5?7.2，再打開與循環栗14配連的第二閥門15，將吸附預處理反應器6中的pH值達到
6.5?7.2的被處理的印染廢水的出水導入SBR生物反應器22中進行序批式活性污泥法處理，SBR生物反應器22的運行參數為:進水pH范圍是6.5?7.2，水力停留時間12h，循環時間12h，換水時間(進水和排水)0.5h，曝氣時間11.5h，曝氣栗流速1.5/min，交換量60 %，污泥停留時間5d，運行溫度為30 ± 2 °C，導入SBR生物反應器22中pH值達到6.5?7.2的被處理的印染廢水的出水經過序批式活性污泥法處理后，該印染廢水的出水的水質參數:CODcr為38.4mg/L、BOD5S18.3mg/L、SS為 18mg/L、色度為20倍，達到一級B排放標準。
【主權項】
1.一種利用活性碳纖維功能納米材料進行印染廢水處理的方法，包括納米材料吸附、紫外光照射和污泥法處理，其特征在于，納米材料吸附采用了活性碳纖維功能納米材料，紫外光照射采用了紫外燈管，污泥法采用了序批式活性污泥法，進行印染廢水處理包括以下步驟: 1)活性碳纖維功能納米材料吸附:將印染廢水導入紫外光再生反應器，常溫停留20?40min，使用活性碳纖維功能納米材料吸附印染廢水中的染色物質； 2)紫外光照射原位再生:打開紫外燈管和與吸附預處理反應器配連的循環栗，通過紫外燈管的紫外光照射，使吸附于活性碳纖維功能納米材料的染色物質在活性碳纖維功能納米材料的作用下發生紫外光催化降解，并使已經吸附了印染廢水中的染色物質且達到飽合的活性碳纖維功能納米材料獲得再生，重新恢復應有的吸附染色物質的性能，同時將經過吸附后的印染廢水通過與吸附預處理反應器配連的循環栗再導入紫外光再生反應器中，獲得再生的活性碳纖維功能納米材料將再次對導入紫外光再生反應器中的印染廢水進行吸附處理，導入紫外光再生反應器中的印染廢水在多次重復“吸附一紫外光照射降解一吸附一紫外光照射降解”的過程中，實現進一步脫色;通過吸附預處理反應器的取樣管，檢測化學需氧量CODcr和色度，當化學需氧量CODcr小于300，色度低于100的時候，關閉紫外燈管； 3)序批式活性污泥法:將吸附預處理反應器的出水導入SBR生物反應器中進行序批式活性污泥法處理，SBR生物反應器的運行參數為:進水pH范圍是6.5?7.2，進水停留時間12h，循環時間12h，換水時間0.5h，曝氣時間11.5h，曝氣栗流速1.5/min，交換量60 %，污泥停留時間5d，運行溫度為30± 2°C，經過序批式活性污泥法處理后，印染廢水的出水達到一級B排放標準。2.根據權利要求1所述的一種利用活性碳纖維功能納米材料進行印染廢水處理的方法，其特征在于，進行印染廢水處理采用采用一體化印染廢水處理裝置。3.根據權利要求2所述的一種利用活性碳纖維功能納米材料進行印染廢水處理的方法，其特征在于，采用的一體化印染廢水處理裝置包括紫外光再生反應器(5)、吸附預處理反應器(6)、SBR生物反應器(22)、進水栗(8)、循環栗(14)、取樣管、水位指示器、閥門、液體流量計、曝氣栗(19)和曝氣頭(21)，其中，紫外光再生反應器(5)安裝在吸附預處理反應器(6)中且與吸附預處理反應器(6)固定在起，紫外光再生反應器(5)與吸附預處理反應器(6)相通，吸附預處理反應器(6)與SBR生物反應器(22)組合為一體，吸附預處理反應器(6)和SBR生物反應器(22)分別配置水位指示器和取樣管，紫外光再生反應器(5)中設置紫外燈管(10)，進水栗(8)與紫外光再生反應器(5)配連，曝氣栗(19)和曝氣頭(21)配連，曝氣頭(21)設置在SBR生物反應器(22)中，循環栗(14)分別與吸附預處理反應器(6)和SBR生物反應器(22)配連;循環栗(14)配有閥門；進水栗(8)、曝氣栗(19)、SBR生物反應器(22)分別配連液體流量計。4.根據權利要求1所述的一種利用活性碳纖維功能納米材料進行印染廢水處理的方法，其特征在于，使用的活性碳纖維功能納米材料由二氧化鈦、氫氧化鈉、活性碳纖維與蒸餾水合成，二氧化鈦、氫氧化鈉、活性碳纖維與蒸餾水的合成比例為1.2:29:1.2:66.7；合成比例為重量體積比例，固體為重量，液體為體積。5.根據權利要求4所述的一種利用活性碳纖維功能納米材料進行印染廢水處理的方法，其特征在于，使用的活性碳纖維功能納米材料采用如下步驟制得: 步驟一:稱取1.2g T12和29g NaOH，以及1.2g活性碳纖維于200mL的燒杯中，之后加入66.7mL蒸饋水，磁力攪拌12h ； 步驟二:將上述混合溶液轉移至聚四氟乙烯反應器中，120?130°C下反應72h;待反應器自然冷卻后，打開反應器;棄去上層堿液，下層白色沉淀物即為合成的TNTsO活性碳纖維； 步驟三:將TNTsO活性碳纖維轉移至500mL燒杯中，加入約200mL蒸餾水，磁力攪拌使TNTsO活性碳纖維與水完全混勾；5min后將懸液轉移至塑料離心管中，5000rpm下離心5min;置去上清液，材料重新加入到燒杯中重復至少操作7?8次;待TNTsO活性碳纖維洗至pH 9后，乙醇完全分散材料至培養皿中，105 °C烘干，稱量裝袋即可。6.根據權利要求5所述的一種利用活性碳纖維功能納米材料進行印染廢水處理的方法，其特征在于，步驟一中，T12采用P25型T12，NaOH采用優純級NaOH。7.根據權利要求5所述的一種利用活性碳纖維功能納米材料進行印染廢水處理的方法，其特征在于，步驟二中，聚四氟乙烯反應器帶不銹鋼外套。8.根據權利要求3所述的一種利用活性碳纖維功能納米材料進行印染廢水處理的方法，其特征在于，紫外光再生反應器(5)由紫外燈管(1)、紫外光再生反應器進水管(28)、紫外光再生反應器循還進水管、紫外燈管固定罩(29)和罐體(31)組成；紫外光再生反應器(5)的罐體(31)中設置紫外燈管固定罩(29)、紫外光再生反應器進水管(28)和紫外光再生反應器循環進水管，紫外燈管(10)設置在紫外燈管固定罩(29)中。9.根據權利要求8所述的一種利用活性碳纖維功能納米材料進行印染廢水處理的方法，其特征在于，罐體(31)采用活性碳纖維功能納米材料(30)制成。
【文檔編號】C02F103/30GK106082534SQ201610537076
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月5日
【發明人】潘飛, 王慶榮, 夏東升, 鄭紫嫣, 張秋, 吳敏, 雷曉曼
【申請人】武漢紡織大學