采用电解工艺处理皮革废水的研究陈贺添

第39卷第10期化工技术与开发Vol.39No.102010年10月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryOct.2010环环保保与与三三废废利利用用采用电解工艺处理皮革废水的研究陈贺添1，徐勇军2，陈发枝111基金项目：广东省教育厅自然科学重点项目(06Z025)通讯联系人：徐勇军，男,37岁，博士，教授，现从事清洁生产研究，Email：[e-mail]收稿日期：2010-05-12(1.东莞市市区污水处理厂，广东东莞523080；2.东莞理工学院清洁生产科技中心,广东东莞523808)摘要：试验分析了皮革废水的水质，针对皮革废水污染浓度高而水量较小的特点，采用电解工艺作为主体工艺处理皮革废水，试验结果表明，通过电解预处理，对废水的COD及SS等主要指标的去除率分别达到67%和89%，再结合好氧生物处理，处理水可达到国家排放标准的一级标准。关键词：皮革废水；电解工艺；预处理中图分类号：X794文献标识码：A文章编号：1671-9905(2010)10-0047-02皮革废水成分非常复杂且含有许多有毒物质，目前国内外对皮革废水的处理基本上采用物化和生化相结合的工艺流程[1~3]。但对于小型皮革企业来说，由于受场地限制，研究开发高效、低成本、操作简单的废水处理技术具有现实意义。目前，国内电解法在废水处理的研究应用已有一定基础，电解法处理技术的优点在于：(1)过程中产生的•OH无选择地直接与废水中的有机污染物反应，将其降解为二氧化碳、水和简单有机物，没有或很少产生二次污染；(2)电解过程伴随着产生气浮的功能；(3)能量效率高，电化学过程一般在常温常压下就可进行；(4)既可以单独处理，又可以与其他处理相结合，如作为前处理，可以提高废水的生物降解性，经预处理后的废水可生化性大幅提高；(5)电解设备及其操作一般比较简易[4]。试验利用电解法对皮革废水进行预处理，再经生化处理，处理后的污水可达标排放。1电解机理电解法是利用铁板作为阳极，铝板作为阴极，在强电流的作用下对污水进行电化学处理，其主要化学反应式为：阳极：Fe=Fe2++2e阴极：2H++2e=H2作为阳极的铁板在电解过程中慢慢溶解，以Fe2+的形式进入废水中，并水解生成Fe(OH)2，Fe(OH)2具有很强的凝聚作用，在阴极产生新生态的氢，其还原能力很强，与废水中的污染物起还原反应，同时大分子污染物被分解成小分子物质。2试验2.1试验水质皮革废水具有浓度高、水量少的特点。试验用的废水是从某小型皮革厂采集，具体水质见表1。表1皮革废水水质CODBOD5SS硫化物pH700~1000200~500200~4004.5~8.57~92.2工艺流程试验设计的工艺流程如图1。图1电解法处理皮革废水的工艺流程废水先收集在调节水池中，在调节池中调整好pH值(控制pH≥8)，然后用泵以0.5m3⋅h-1的实验流量将废水送到电滤机内进行电解反应。在电滤机中废水经电解产生的浮渣，可通过手工撇除，电滤机．化工技术与开发48第42卷出来的废水投加混凝剂后进入沉淀池，经沉淀后出水进入接触氧化池进行生化处理，处理出水可达到国家排放标准。3试验结果及分析3.1电解处理效果废水处理装置安装调试后，在试运行期间，对电滤机(电解)的处理效果进行了测试，分析的数据见表2。表2电解处理平均效果/mg⋅L-1项目CODBOD5SS硫化物pH原水浓度8303702506.47~9出水浓度27515328未检出7~8去除率/%66.958.688.8100/从表2数据看出，废水通过电滤机(电解)的处理，COD平均去除率达67%左右；BOD5和SS去除率分别接近60%和90%；而硫化物则基本去除干净。分析电滤机(电解)处理效果较为理想的原因，主要有以下四点：(1)氧化作用：电解过程中的氧化作用主要是利用溶液中的电极电势较低的阴离子，例如OH-、Cl-在阳极失去电子生成新的较强的氧化剂的活性物质、Cl2等，这些活性物质使污染物失去电子，起氧化分解作用，以降低原液中的COD。(2)还原作用：电解过程中的还原作用是污染物中的阳离子首先在阴极得到电子，使电解质中金属离子在阴极上得到电子被还原为低价阳离子或金属沉淀。(3)凝聚作用：可溶性阳极例如铁、铝等，通以直流电后，阳极失去电子后，形成Fe2+、Al3+，与溶液中的OH-生成氢氧化物胶体絮凝剂，吸附能力极强，将废水中的污染物质吸附形成絮凝体。(4)气浮作用：气浮作用是当电压达到水的分解电压时，在阴极和阳极上分别析出氢气和氧气，这些气泡尺寸很小，分散度高，作为载体粘附水中的悬浮固体而上浮，进而将污染物质去除。3.2系统运行结果皮革废水整个试验系统稳定运行后，连续监测了一个多月的数据，平均结果如表3。表3工艺运行平均结果/mg⋅L-1项目CODBOD5SS硫化物原水8603752707.2电解出水28115530未检出混凝沉淀出水21513021未检出好氧生化出水861432未检出执行标准1002070≤1.0由表3数据可知，皮革废水通过电解法的预处理，再结合好氧生化处理，处理水可达到国家排放标准的一级标准。3.3主要构筑物及设备设计如果按照废水处理规模2m3⋅L-1设计，经过计算，各主要构筑物和主要设备设计参数见表4。表4皮革废水处理的主要构筑物和设备序号名称规格或型号数量备注主要构筑物1调节池停留时间10h,有效容积20m31座钢筋混凝土2沉淀池停留时间2.5h,有效容积5m31座钢筋混凝土3接触氧化池停留时间6h,有效容积12m31座钢筋混凝土主要设备1废水提升泵流量3m3⋅h-1,扬程10m2台P=0.15kW2电滤机SL-4D-2A1台P=2.0kW4结论采用电解法作为主体工艺处理皮革废水，结果表明，对废水的COD、BOD5、SS及硫化物等主要指标的去除率分别达到67%、59%、89%和100%，再结合好氧生物处理，处理水可达到国家排放标准的一级标准。参考文献:[1]郑永东,白端超.物化-生化工艺处理皮革废水[J].工业用水与废水,2001,32(5):52-54.[2]郑新萍.混凝沉降-生物膜法处理制革废水[J].环境技术，2004,(4):18-22.[3]李桂菊.生物法处理制革废水[J].皮革化工,2005,22(2):34-37.[4]马志毅,刘瑞强.电凝聚对悬浮物和有机物去除功效的试验研究[J].给水排水,1998(24):37-41.（下转第54页）．化工技术与开发54第39卷表4实验组蔬菜产量实验组别1234产量/kg2.322.482.702.453结果与讨论从种植实验看出，施污泥肥处理的小青菜的生长情况要比空白对照组好得多，差异达显著水平，但与施化肥组相比无显著差异；但如果单一使用污泥作为肥料在小青菜生长后期还有一些营养缺陷。对于该品种的小青菜可以按1份蔬菜专用肥10份污泥的比例混合施肥，小青菜可以达到昀好的生长效果。4结论该城市污水处理厂污泥各项指标均达到农用标准，种植实验结果说明其作为肥料可促进作物生长，有明显的增产作用。污泥可以提高土壤有机质和全氮、全磷的含量，起到培肥土壤的作用，这和污泥本身有机质含量较高有密切关系。在以后的实验研究中，可以尝试将其他植物用污泥培养的实验研究，从更多方面来了解污泥对蔬菜生长的影响，这样更能说明污泥对蔬菜的肥效作用。如果污泥作为蔬菜的肥料可以普遍推广，根据作物的不同种类和需肥特点、污泥中所含营养元素的比例，来适当使用污泥，以经济、安全、合理、有效、有益的原则利用污泥，就可以发挥其巨大的经济效益、社会效益和生态效益。参考文献：[1]郝晓地,张璐平,兰荔.剩余污泥处理/处置方法的全球概览[J].中国给水排水,2007,23(20):1-5.[2]劳家柽.土壤农化分析手册[M].北京:农业出版社,1988.[3]CJ/T221-2005,城镇污水处理厂污泥检验方法[S].[4]城乡建设环境保护编辑部,环境保护局.环境监测分析方法[M].北京:中国环境科学出版社,1986.[5]赵庆祥.污泥资源化技术[M].北京:化学工业出版社,2002.[6]陈姣，吴良欢.两种野生绿肥对小白菜生长和营养品质的影响[J].植物营养与肥料学报,2009，15(3):625-630.[7]郭广慧,杨军.中国城市污泥的有机质和养分含量及其变化趋势[J].中国给水排水,2009,25(13):120-121.[8]CJ/T309-2009.城镇污水处理厂污泥处置:农用泥质[S].ApplicationInfluenceofMunicipalSewageSludgeasFertilizeronGrowthofGreengroceryLIJing,GUOLi-ming,ZHAOLi-hong,YINXiao-nong,SONGFeng-min(CollegeofChemistryandEnvironmentalScience，ShaanxiUniversityofTechnology，Hanzhong723001，China)Abstract:Themeasurementofsomeheavymentalcontentsandnutrientsubstancesinthemunicipalsewagesludgewasanalyzed,andthesludgeonthegyeengrcerywasusedasfertilizer.Theresultsshowedallindexesofthemunicipalsewagesludgedidn’texceedthelimitationoftherelevantnationalcontrolstandardsforlandapplication.Andthemunicipalsewagesludgecouldpromotethegreengrocerygrowing,causedtheyieldofgreengroceryrapetohaveasignificantincrease.Keywords:municipalsewagesludge;fertilizer;growing(上接第48页)StudyofElectrolysisinTanneryWastewaterTreatmentCHENHe-tian，XUYong-jun，CHENFa-zhi(1.DongguanUrbanWastewaterTreatmentPlant,Dongguan510000,China;(2.DongguanCleanerProductionCenter,DongguanUniversityofTechnology,Dongguan523808,China)Abstract：Thequalityoftannerywastewaterwasanalyzedaimingatthecharacteristicsoftannerywastewatersuchashighpollutionconcentrationandsmallwatervolume,electrolysiswasadoptasitsmajortechniqueforthetreatment.Theresultsshowedthatelectrolysis’spretreatmentcouldrealizeCODandSSremovalrates67%and89%respectively.Alongwiththebiologicalcontactoxidation,thequalityofthetreatedwatercouldmeetthelocalstandardofwastewaterdischarge.Keywords：tannerywastewater;electrolysis;pretreatment