钴酞菁染料生产废水的电解处理

钴酞菁染料生产废水的电解处理前言某染料化工厂年产钴酞菁类染料500t，在生产过程中排放钴酞菁水洗废水、染料水洗废水及各车间的工艺冲洗废水。废水中含有多种染料中间体及大量无机原料，其中最主要的成分为N-N二甲基丙二胺和钻离子。该废水具有污染物浓度大、色度高、可生化性差等特点，在研究过程中，对混和废水进行了多次试验，包括电解气浮法、化学氧化法、活性炭吸附法、好氧生化法、混凝沉淀法等。试验结果表明采用电解法对钻酞青废水进行预处理有明显效果，主要表现在CODcr大幅度下降，BOD5与CODcr的质量比从0.05上升到0.33，提高了废水的可生化性。经过工程实践证明，运用电解法对钴酞菁废水进行预处理，在后续工段采用生化、物化处理，可使该废水经处理后达到国家二级排放标准。1废水的水质、水量及排放标准1.1废水的水质、水量钴酞菁混合废水的水质、水量见表1。表1钴酞菁混合废水的水质、水量总水量/(t·d-1)pHCODcr/(mg·L-1)BOD5/(mg·L-1)Co2+/(mg·L-1)SS/(mg·L-1)色度/倍120117000～1200043231162715001.2废水的排放标准废水处理要求达到GB8978-1996《污水综合排放标准》表4中二级标准，标准值见表2。表2钴酞菁混合废水的二级排放标准pHCODcr/(mg·L-1)BOD5/(mg·L-1)Co2+/(mg·L-1)SS/(mg·L-1)色度/倍6～9≤200≤60≤1≤150＜802废水处理工艺及电解机理2.1废水处理工艺流程根据废水的污染物性质，确定废水的处理工艺流程见图1。2.2电解处理机理电解的主体装置为电解池，池内有一组相隔一定间距的平行电极片。当相邻两块电极接到直流电的正、负极时，每两块极板间就形成了一个小的电解池。其处理废水的原理为在极板间发生的氧化还原反应产生电解断键、电解凝聚气浮及沉降三种作用。以可溶性的铁电极为例，电解池中发生的氧化还原反应如下：阳极：Fe-2e→Fe2+阴极：2H++2e→H2↑Fe2+与OH-及空气接触后进一步发生反应，生成活性较强的絮凝剂Fe(OH)2、Fe(OH)3，而在阴极生成的氢气泡细小密度低，由于两者之间的粘附作用，故生成的絮体大，密度小，染料颗粒易于上浮分离。电解断键作用是电极次生反应所产生的，次生反应非常复杂，其最主要的阳极反应为：4OH--4e→O2+2H2O阴极反应为发色基因“-N=N-”得到电子打开双键而被破坏，可使染料废水明显脱色，同时染料分子断链变成了较小的分子，断链后的产物和一些中间体被处理成较易生化的物质，从而大大地提高了废水的可生化性。2.3工艺流程说明染料水洗废水、钴酞菁水洗废水经管道收集直接自流入中和反应池，中和反应池上安装混凝剂投加装置及搅拌装置，经调整pH值后，用泵将废水打入斜管沉淀池，出水自流入电解气浮池。电解气浮池将对大分子污染物和难降解物质进行氧化还原反应，大幅度提高废水的可生化性，处理后的废水排入混合池。其他废水直接由管道流入混合池，经调质混合后进入接触氧化池中进行生化处理，生化处理后的废水流入气浮池，经固液分离后，出水达标排放。斜管沉淀池及气浮池产生的污泥定期排入污泥浓缩池，经浓缩调质后的污泥打入压滤机，污泥经压滤后送交危险废物处置中心处置。3主要设计参数①中和池：钢筋混凝土结构，地下式，玻璃钢防腐，L×B×H＝6.0m×4.0m×3.0m，有效容积65m3，池内设加酸、加混凝剂装置。采用BLD12-17-4型搅拌装置，搅拌速度为80r/min。②混合池：钢筋混凝土结构，地下式，L×B×H=4.0m×6.0m×3.0m，有效容积65m3，带空气搅拌系统。③斜管沉淀池：钢结构，防腐，L×B×H=3.0m×2.0m×3.2m，水力负荷1.0m3/(m2·h)，池底设排泥管和放空管。④电解气浮池：钢结构，120A型，电极板为复合钛板，电流密度为10A/m2。⑤接触氧化池：钢结构，防腐，有效容积80m3，池内设曝气装置，容积负荷为1.0kg[CODcr]/(m3·d)。⑥气浮系统：包括气浮池、溶气罐及自控系统，钢结构，负荷为5.0m3/h。4处理效果及主要技术经济指标4.1处理效果各处理单元的进、出水水质实测平均值见表3。4.2主要技术经济指标表3进、出水水质监测平均值项目pHCODcr/(mg·L-1)BOD5/(mg·L-1)Co2+/(mg·L-1)SS/(mg·L-1)色度/倍进水1171004322216271122斜管沉淀池出水7.525001891220210电解气浮池出水7.51020390122018接触氧化池出水7.5340821200102气浮池出水7.5187450.812053废水处理的技术经济指标为总投资50万元，每立方米废水的药剂费为2.5元，电耗为0.7kWh，处理成本为3.8元。5小结①运行结果表明，采用电解工艺处理高浓度钴酞菁染料生产废水是可行的，提高了废水的可生化性，为后续生物处理创造了有利条件。②采用电解加生化工艺处理该废水，其出水水质达到GB8978-1996《污水综合排放标准》表4中二级排放标准。③该处理工艺适用于中、小型钴酞菁染料生产企业的废水处理。