龍吉海

（重慶華地工程勘察設(shè)計(jì)院重慶400042）

微電解處理高濃度印染廢水工藝條件的探索研究

龍吉海

（重慶華地工程勘察設(shè)計(jì)院重慶400042）

印染廢水中退漿、煮煉、漂白高濃度廢水具有有機(jī)物濃度高、成分復(fù)雜和難生化降解等特點(diǎn)，經(jīng)鐵炭微電解工藝處理后，不僅能有效的去除COD、色度，還能將B/C比大大提高，有利于后續(xù)生物處理效果的提高。本文針對(duì)微電解處理印染高濃度退煮漂槳廢水來研究影響其處理工藝條件的相關(guān)參數(shù)：進(jìn)水的pH值、鐵炭質(zhì)量比、反應(yīng)時(shí)間。尋找微電解處理高濃度印染廢水的最佳工藝條件。

微電解；印染廢水；退煮漂高濃度廢水；工藝條件

1　微電解的作用機(jī)理

鐵碳微電解是當(dāng)將鐵屑和碳顆粒浸沒在酸性廢水中時(shí)，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會(huì)形成無數(shù)個(gè)微原電池。反應(yīng)的結(jié)果是鐵受到腐蝕變成二價(jià)的鐵離子進(jìn)入溶液。由于鐵離子有混凝作用,它與污染物中帶微弱負(fù)電荷的微粒異性相吸，形成比較穩(wěn)定的絮凝物(也叫鐵泥)而去除。其中電位低的鐵成為陽極，電位高的碳成為陰極，在酸性充氧條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)過程如下：

陽極(Fe):Fe-2e→Fe2+

陰極(C):2H++2e→2[H]→H2

反應(yīng)中，產(chǎn)生的了初生態(tài)的Fe2+和原子H，它們具有高化學(xué)活性,能改變廢水中許多有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和特性,使有機(jī)物發(fā)生斷鏈、開環(huán)等作用。

若有曝氣，即充氧和防止鐵屑板結(jié)。還會(huì)發(fā)生下面的反應(yīng)：

反應(yīng)中生成的OH-是出水pH值升高的原因，而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐漸水解生成聚合度大的Fe(OH)3膠體絮凝劑，可以有效地吸附、凝聚水中的污染物，從而增強(qiáng)對(duì)廢水的凈化效果。

2　實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)用廢水水樣來自某印染廠的退、煮、漂高濃度廢水，其CODcr濃度在9000mg/L～11000mg/L。鐵料是使用零件加工廠的廢鑄鐵鐵屑，炭料為煤炭顆粒。

3　實(shí)驗(yàn)方法

3.1正交實(shí)驗(yàn)

通過正交實(shí)驗(yàn)研究主要因素對(duì)微電解處理印染廢水效果的影響次序和最佳反應(yīng)條件。

實(shí)驗(yàn)主要方法如下：將鐵炭料按比例稱取后倒入燒杯中，調(diào)節(jié)廢水pH值后倒入燒杯，開啟曝氣設(shè)備進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，將廢水到處，調(diào)節(jié)pH值到8，沉淀2h后，取上清液進(jìn)行分析。

選擇實(shí)驗(yàn)的主要影響因素有：進(jìn)水pH值、鐵炭質(zhì)量比、反應(yīng)時(shí)間。

影響廢水CODcr去除率的各因素重要性順序?yàn)锳＞C＞B，即影響處理效果的工藝因素的主次順序依次為：pH值、反應(yīng)時(shí)間、鐵炭質(zhì)量比。各個(gè)因素最佳水平組合為A1B2C3。但對(duì)于因素C，水平2和3相差無幾，考慮到減少停留時(shí)間可以減少設(shè)備體積，節(jié)約投資成本，在實(shí)際操作中可以選擇停留時(shí)間60min。

因此通過正交實(shí)驗(yàn)初步得出鐵炭微電解處理該廢水的最佳條件：pH值為3，反應(yīng)時(shí)間為60min，鐵炭質(zhì)量比2:1。最終結(jié)果還需通過單因素影響實(shí)驗(yàn)來確定。

3.2單因素影響實(shí)驗(yàn)

3.2.1pH值因素影響

pH值是影響微電解效果最主要的因素，為了進(jìn)一步驗(yàn)證pH對(duì)微電解處理廢水效果的影響，取三組不同鐵炭質(zhì)量比、廢水調(diào)節(jié)為不同的pH值，反應(yīng)60min后取出水樣調(diào)節(jié)pH值至8，沉淀2h后，取上清液進(jìn)行分析。水樣初始CODcr濃度為9680mg/L可以得出：pH值越小處理的效果越好。但在實(shí)際操作中如果進(jìn)水pH值過低，不僅對(duì)酸的用量過大，在pH值回調(diào)至8的時(shí)候堿的用量也很大，因此從成本和去除效果綜合考慮，進(jìn)水pH值為3最為適宜。

3.2.2反應(yīng)時(shí)間因素影響

反應(yīng)時(shí)間是影響微電解處理效果的第二大因素。為研究反應(yīng)時(shí)間對(duì)微電解的影響，實(shí)驗(yàn)分別取了反應(yīng)時(shí)間為15min、30min、60min、90min4個(gè)時(shí)間段，pH值調(diào)節(jié)至3，鐵炭質(zhì)量比為3:1.每段時(shí)間反應(yīng)完后，取出水樣調(diào)節(jié)pH至8，沉淀2h后取上清液進(jìn)行分析。可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，COD的去除率都隨之增大。反應(yīng)60min后，COD的去除率上升趨于平緩，90min時(shí)去除率只增加了4.8%，單位時(shí)間內(nèi)的去除率增加很低。所以，從COD的去除率、設(shè)備和運(yùn)行成本綜合考慮，反應(yīng)時(shí)間取60min較為適宜。

3.2.3鐵炭質(zhì)量比因素影響

鐵炭質(zhì)量比是影響微電解的次要因素。在反應(yīng)時(shí)間為60min，，進(jìn)水pH為3，分別取鐵炭質(zhì)量比為1:1、2:1、3:1。反應(yīng)結(jié)果后取出水樣，回調(diào)pH值到8，沉淀2h后，取上清液進(jìn)行分析。水樣初始CODcr濃度值為9455mg/L可以看出，三個(gè)比例的鐵炭比的差別都不大，特別是比例2和3之間只有1.2%的差距。結(jié)合正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，鐵炭質(zhì)量比可以選擇2:1或3:1。

4　結(jié)語

通過正交實(shí)驗(yàn)和單因素影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以得出以下結(jié)論：（1）在微電解中主要是控制好進(jìn)水的pH值，使廢水的pH值維持在3。（2）反應(yīng)時(shí)間也很重要，為了取得一定的處理效果，反應(yīng)時(shí)間一定要夠。但反應(yīng)時(shí)間過長也會(huì)增加各方面的成本，所以60min最為適宜。（3）鐵炭質(zhì)量比可以根據(jù)實(shí)際情況取值2:1或3:1。

因此，微電解處理高濃度印染廢水的最佳工藝參數(shù)為：進(jìn)水pH值為3、反應(yīng)時(shí)間60min、鐵炭質(zhì)量比為2:1或3:1。

[1]張健,等.鐵碳流化床處理染料廢水的研究[J].中國給水排水, 2001,17（8）：6-9.

[2]程滄滄,胡德文,等,微電解-光催化氧化法處理印染廢水[J].水處理技術(shù),2005,31（7）：46-47.