部分微电解法处理碱性印染废水

部分微电解法处理碱性印染废水雍文彬，孙彦富，陈震华，何灿林(广州电器科学研究所，广东广州510302)摘要：介绍了采用部分微电解法处理碱性印染废水所进行的试验。结果表明：①当进水COD为257mg/L、色度为200倍时，出水COD(80mg/L)和色度(30倍)均达到《污水综合排放标准》的一级标准；②当进水COD为1685mg/L、色度为800倍时，COD和色度的去除率分别为62.4%和95%。该工艺运行成本比全部电解法低20%～50%，可节省基建费用20%以上，其处理效果明显优于普通混凝法。关键词：铁屑微电解；部分微电解法；碱性印染废水铁屑微电解法在我国已有10多年的历史，目前已广泛运用于印染、制药、洗涤剂等废水的前处理，其原理已有大量报道［1～6］。铁屑微电解需在酸性(pH＜6)溶液中才能顺利进行，微电解前需向废水中投酸调pH值至3.5～6，电解后又要投碱以促其形成氢氧化铁沉淀。当废水的碱性较强时，用该方法处理则因酸耗过大、成本太高而无法实现，而采用常规药剂进行混凝处理又难以取得较好的效果，因而提出了部分微电解法，即只需将部分碱性废水投酸后通过微电解反应柱，其出水(pH值接近6)与一定比例的原水(pH＞9)混合，调整该比例使混合液的pH=7.5～8，此时微电解产生的新生态Fe2+、Fe3+形成Fe(OH)2和Fe(OH)3凝聚剂，其具有良好的吸附和凝聚性能，能有效去除废水中的COD和色度。虽然部分微电解法需将废水的pH值调至更低，但其总酸耗小于全部微电解法的酸耗(因为有很大一部分废水不通过微电解反应柱，无需投酸)，而且电解后不用再投碱调节pH值而节省了碱耗。1试验内容和方法1.1废水来源与水质废水a：取自中山市某印染厂，其COD为257mg/L、色度为200倍、pH=10，其中含有多种活性染料(活性大红、活性黑)、色粉、烧碱和纯碱。废水b：取自中山市某印染厂，其COD为1684.6mg/L、色度为800倍、pH=10.4，其中含有多种活性染料、硫化染料(硫化红棕、硫化黑膏、硫化深蓝3R等)、色粉AS、碱剂等。1.2工艺流程部分微电解法处理碱性印染废水的工艺流程如图1所示。铁、炭微电解反应柱高为1200mm，内径为130mm，内装1∶1的焦炭和铸铁屑填料，试验前用1%的稀硫酸浸泡并用清水洗涤。调节计量泵2使废水在微电解反应柱中停留40min，用硫酸调节废水的pH值，记录硫酸用量，并测定电解出水的含Fe量；再调节计量泵1的流量使沉淀池中废水的含Fe量为100mg/L，记录此时通过电解反应柱的废水所占的比例，并用NaOH溶液或H2SO4溶液调pH值到8，沉淀后取上清液进行分析。然后改变pH值中国城镇水网和电解处理废水所占的比例,重复上述试验，可得到一定条件下不同比例废水在微电解时的COD和色度去除率、酸耗、碱耗。1.3测定方法［7］COD:重铬酸钾法；色度：稀释倍数法；pH：PHS—52C型酸度计；Fe:原子吸收分光光度法。2结果与讨论2.1处理效果与酸碱费用的关系用废水a作试验，调节其初始pH值，在微电解反应柱内停留时间为40min，测定出水含Fe量。加入一定比例的原水混合后使总Fe含量均为100mg/L，测定出水水质，并记录不同电解比例时的酸耗和碱耗，即可得出运行中所需酸碱药剂的费用。通过上述试验得到部分微电解法的电解比例与处理效果的关系(见表1)。表1电解比例与处理效果的关系电解比例(%)出水COD(mg/L)COD去除率(%)出水色度(倍)色度去除率(%)10064.075.1109581.270.272.7109565.774.071.2209043.677.170.0209034.879.469.1308529.181.568.3408022.486.466.4408017.394.863.1607013.693.363.7806010.2100.560.98060从表1可以看出，COD与色度的去除率随电解比例的减小而降低。当混凝过程中起决定作用的Fe含量控制在100mg/L时，COD与色度的降解率随电解比例的减小而降低，这充分说明微电解过程提高了COD和色度的降解率。废水通过微电解反应柱时，微电池阴极产生的新生态［H］容易与废水中的染料发生还原反应，破坏染料的发色基团(去除色度)。该氧化还原反应还可能使某些可溶污染物沉淀，使胶体脱稳，借以改善废水中悬浮物的沉淀性能。所以在运行成本允许的情况下，应尽可能采用全部微电解法以提高处理效果。对于废水a，经部分或全部微电解处理的出水均可达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级标准，但其酸碱费用却相差甚远。全部电解时，酸碱费用为0.79元/m3；当电解比例为43.6%时，酸碱费用只需0.38元/t，相当于全部电解时的1/2；当电解比例下降到29.1%时，酸碱费用只有全部电解时的1/3。微电解比例与所需酸碱药剂费用的关系见图2。直观地显示了酸耗和碱耗随电解比例的变化关系。当电解比例＞30%时，酸耗和碱耗的总和随电解比例的减小急剧减小；而电解比例＜30%后，酸耗和碱耗的总和随电解比例的减小变化不大。所以电解比例不宜低于30%。2.2微电解法与普通混凝法的处理效果对比对同一废水在相同的条件下用聚铁和聚铝作混凝对比试验,改变聚铁和聚铝的用量,取其最佳处理效果与微电解试验结果进行比较。对废水a的处理结果如表2所示。表2两种方法对废水a的处理效果对比处理方式COD(mg/L)COD去除率(%)色度(倍)色度去除率(%)原水257200聚铁混凝14842.45075聚铝混凝14145.1607030%微电解81.568.33085100%微电解64.075.11095就废水a而言，微电解法对COD和色度的去除效果明显优于相同条件下聚铁和聚铝的混凝效果。从表2可以看出，经聚铁和聚铝混凝处理后出水的COD和色度均高于GB8978—1996的一级标准，仍需后续处理；而通过部分微电解处理后，出水的COD和色度都达到GB8978—1996的一级标准，无需后续处理。对废水b的处理效果见表3。表3两种方法对废水b的处理效果对比处理方式COD(mg/L)COD去除率(%)色度(倍)色度去除率(%)原水1685800聚铁混凝93444.67091聚铝混凝113232.81208530%微电解63362.44095100%微电解54767.52098对废水b而言，微电解法对COD和色度去除效果同样明显优于相同条件下聚铁和聚铝的混凝效果。综上可知，无论是高浓度还是低浓度印染废水，部分微电解法对其COD的去除率均比常规混凝法高20%以上，色度去除率高10%以上。对于低浓度废水，部分微电解法无需后续工艺处理即可达标。由此可见，中国城镇水网部分微电解法的处理效果显著优于常规混凝法，这是因为在微电解过程中，阴极反应生成的新生态［H］与废水中许多组分发生氧化还原反应，破坏了染料分子中的发色和助色基团，达到脱色目的；另一方面由于微电解过程中产生的新生态Fe2+(和Fe3+)在微碱性条件下生成的Fe(OH)2或Fe(OH)3是胶体絮凝剂，比铁或铝盐水解生成的絮凝剂的吸附能力强，能更有效地吸附、凝聚溶液中的悬浮物。2.3工艺参数的确定部分微电解法主要工艺参数包括电解比例、初始pH值和停留时间。电解比例和初始pH值由废水pH值及其缓冲能力和处理所要达到的效果共同决定。本试验中对于废水a的电解比例确定为1/3，pH值控制在2.5，停留时间以40min为宜。3结论①对于低浓度碱性印染废水，部分微电解法能使COD和色度达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级标准，无需后续处理。②部分微电解法产生的新生态Fe2+所形成的Fe(OH)2具有良好的絮凝效果，能有效去除废水中的COD和色度，其去除率分别比常规混凝法高20%和10%以上。③利用部分微电解法处理碱性印染废水的效果略低于全部微电解法，但前者可减少酸耗约50%、无需耗碱、可节省酸、碱总费用的60%。若加上铁耗和电耗，则总运行费用可减少20%～50%。同时，采用部分微电解法的反应器体积可缩小2/3，基建费用可减少20%以上。参考文献：［1］赵永才,等.微电解法脱除水溶性染料废水色度的研究［J］.环境污染与防治，1994,16(1)：18-21.［2］祁梦兰.经编厂染色废水处理新工艺的研究［J］.纺织学报，1994,15(1)：38-40.［3］张亚静.铁碳内电解法处理印染废水［J］.环境污染与防治，2000，22(5)：33-36.［4］吴海锁，等.微电解工艺在染料废水治理中的应用［J］.环境导报，1999，(2)：18-19.［5］徐根良.分散染料生产废水治理工艺的研究［J］.1998，20(5)：22-25.［6］孙华，洪英，高廷耀，等.铁碳床、复合生物反应器处理染料废水［J］.中国给水排水，2001，17(5)：65-67.［7］环境工程手册(监测卷)［M］.北京：高等教育出版社，1998.中国城镇水网