雍文彬，孫彥富，陳震華，何燦林
(廣州電器科學(xué)研究所，廣東廣州510302)

　　摘 要：介紹了采用部分微電解法處理堿性印染廢水所進(jìn)行的試驗(yàn)。結(jié)果表明：①當(dāng)進(jìn)水COD為257 mg/L、色度為200倍時(shí)，出水COD(80 mg/L)和色度(30倍)均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；②當(dāng)進(jìn)水COD為1685 mg/L、色度為800倍時(shí)，COD和色度的去除率分別為62.4%和95%。該工藝運(yùn)行成本比全部電解法低20%～50%，可節(jié)省基建費(fèi)用20%以上，其處理效果明顯優(yōu)于普通混凝法。
　　關(guān)鍵詞：鐵屑微電解；部分微電解法；堿性印染廢水
　　中圖分類號(hào)：X703
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2001)12-0066-03

　　鐵屑微電解法在我國已有10多年的歷史，目前已廣泛運(yùn)用于印染、制藥、洗滌劑等廢水的前處理，其原理已有大量報(bào)道［1～6］。鐵屑微電解需在酸性(pH＜6)溶液中才能順利進(jìn)行，微電解前需向廢水中投酸調(diào)pH值至3.5～6，電解后又要投堿以促其形成氫氧化鐵沉淀。當(dāng)廢水的堿性較強(qiáng)時(shí)，用該方法處理則因酸耗過大、成本太高而無法實(shí)現(xiàn)，而采用常規(guī)藥劑進(jìn)行混凝處理又難以取得較好的效果，因而提出了部分微電解法，即只需將部分堿性廢水投酸后通過微電解反應(yīng)柱，其出水(pH值接近6)與一定比例的原水(pH＞9)混合，調(diào)整該比例使混合液的pH=7.5～8，此時(shí)微電解產(chǎn)生的新生態(tài)Fe²⁺、Fe³⁺形成Fe(OH)₂和Fe(OH)₃凝聚劑，其具有良好的吸附和凝聚性能，能有效去除廢水中的COD和色度。雖然部分微電解法需將廢水的pH值調(diào)至更低，但其總酸耗小于全部微電解法的酸耗(因?yàn)橛泻艽笠徊糠謴U水不通過微電解反應(yīng)柱，無需投酸)，而且電解后不用再投堿調(diào)節(jié)pH值而節(jié)省了堿耗。

1　試驗(yàn)內(nèi)容和方法

1.1廢水來源與水質(zhì)
　　廢水a(chǎn)：取自中山市某印染廠，其COD為257 mg/L、色度為200倍、pH=10，其中含有多種活性染料(活性大紅、活性黑)、色粉、燒堿和純堿。
　　廢水b：取自中山市某印染廠，其COD為1 684.6 mg/L、色度為800倍、pH=10.4，其中含有多種活性染料、硫化染料(硫化紅棕、硫化黑膏、硫化深藍(lán)3R等)、色粉AS、堿劑等。
1.2工藝流程
　　部分微電解法處理堿性印染廢水的工藝流程如圖1所示。

　　鐵、炭微電解反應(yīng)柱高為1 200 mm，內(nèi)徑為130 mm，內(nèi)裝1∶1的焦炭和鑄鐵屑填料，試驗(yàn)前用1%的稀硫酸浸泡并用清水洗滌。
　　調(diào)節(jié)計(jì)量泵2使廢水在微電解反應(yīng)柱中停留40 min，用硫酸調(diào)節(jié)廢水的pH值，記錄硫酸用量，并測定電解出水的含F(xiàn)e量；再調(diào)節(jié)計(jì)量泵1的流量使沉淀池中廢水的含F(xiàn)e量為100 mg/L，記錄此時(shí)通過電解反應(yīng)柱的廢水所占的比例，并用NaOH溶液或H₂SO₄溶液調(diào)pH值到8，沉淀后取上清液進(jìn)行分析。然后改變pH值和電解處理廢水所占的比例,重復(fù)上述試驗(yàn)，可得到一定條件下不同比例廢水在微電解時(shí)的COD和色度去除率、酸耗、堿耗。
1.3　測定方法^［7］
　　COD:重鉻酸鉀法；色度：稀釋倍數(shù)法；pH：PHS—52C型酸度計(jì)；Fe:原子吸收分光光度法。

2　結(jié)果與討論

2.1　處理效果與酸堿費(fèi)用的關(guān)系
　　用廢水a(chǎn)作試驗(yàn)，調(diào)節(jié)其初始pH值，在微電解反應(yīng)柱內(nèi)停留時(shí)間為40 min，測定出水含F(xiàn)e量。加入一定比例的原水混合后使總Fe含量均為100 mg/L，測定出水水質(zhì)，并記錄不同電解比例時(shí)的酸耗和堿耗，即可得出運(yùn)行中所需酸堿藥劑的費(fèi)用。通過上述試驗(yàn)得到部分微電解法的電解比例與處理效果的關(guān)系(見表1)。

表1　　電解比例與處理效果的關(guān)系 電解比例(%) 出水COD(mg/L) COD去除率(%) 出水色度(倍) 色度去除率(%) 100 64.0 75.1 10 95 81.2 70.2 72.7 10 95 65.7 74.0 71.2 20 90 43.6 77.1 70.0 20 90 34.8 79.4 69.1 30 85 29.1 81.5 68.3 40 80 22.4 86.4 66.4 40 80 17.3 94.8 63.1 60 70 13.6 93.3 63.7 80 60 10.2 100.5 60.9 80 60

　　從表1可以看出，COD與色度的去除率隨電解比例的減小而降低。當(dāng)混凝過程中起決定作用的Fe含量控制在100 mg/L時(shí)，COD與色度的降解率隨電解比例的減小而降低，這充分說明微電解過程提高了COD和色度的降解率。廢水通過微電解反應(yīng)柱時(shí)，微電池陰極產(chǎn)生的新生態(tài)［H］容易與廢水中的染料發(fā)生還原反應(yīng)，破壞染料的發(fā)色基團(tuán)(去除色度)。該氧化還原反應(yīng)還可能使某些可溶污染物沉淀，使膠體脫穩(wěn)，借以改善廢水中懸浮物的沉淀性能。所以在運(yùn)行成本允許的情況下，應(yīng)盡可能采用全部微電解法以提高處理效果。
　　對(duì)于廢水a(chǎn)，經(jīng)部分或全部微電解處理的出水均可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但其酸堿費(fèi)用卻相差甚遠(yuǎn)。全部電解時(shí)，酸堿費(fèi)用為0.79 元/m³；當(dāng)電解比例為43.6%時(shí)，酸堿費(fèi)用只需0.38 元/t，相當(dāng)于全部電解時(shí)的1/2；當(dāng)電解比例下降到29.1%時(shí)，酸堿費(fèi)用只有全部電解時(shí)的1/3。微電解比例與所需酸堿藥劑費(fèi)用的關(guān)系見圖2。

　　圖2直觀地顯示了酸耗和堿耗隨電解比例的變化關(guān)系。當(dāng)電解比例＞30%時(shí)，酸耗和堿耗的總和隨電解比例的減小急劇減小；而電解比例＜30%后，酸耗和堿耗的總和隨電解比例的減小變化不大。所以電解比例不宜低于30%。
2.2微電解法與普通混凝法的處理效果對(duì)比
　　對(duì)同一廢水在相同的條件下用聚鐵和聚鋁作混凝對(duì)比試驗(yàn),改變聚鐵和聚鋁的用量,取其最佳處理效果與微電解試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。對(duì)廢水a(chǎn)的處理結(jié)果如表2所示。

表2　兩種方法對(duì)廢水a(chǎn)的處理效果對(duì)比 處理方式 COD(mg/L) COD去除率(%) 色度(倍) 色度去除率(%) 原水 257 　 200 　 聚鐵混凝 148 42.4 50 75 聚鋁混凝 141 45.1 60 70 30%微電解 81.5 68.3 30 85 100%微電解 64.0 75.1 10 95

　　就廢水a(chǎn)而言，微電解法對(duì)COD和色度的去除效果明顯優(yōu)于相同條件下聚鐵和聚鋁的混凝效果。從表2可以看出，經(jīng)聚鐵和聚鋁混凝處理后出水的COD和色度均高于GB 8978—1996的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，仍需后續(xù)處理；而通過部分微電解處理后，出水的COD和色度都達(dá)到GB 8978—1996的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，無需后續(xù)處理。
　　對(duì)廢水b的處理效果見表3。

表3　兩種方法對(duì)廢水b的處理效果對(duì)比 處理方式 COD(mg/L) COD去除率(%) 色度(倍) 色度去除率 (%) 原水 1685 　 800 　 聚鐵混凝 934 44.6 70 91 聚鋁混凝 1132 32.8 120 85 30%微電解 633 62.4 40 95 100%微電解 547 67.5 20 98

　　對(duì)廢水b而言，微電解法對(duì)COD和色度去除效果同樣明顯優(yōu)于相同條件下聚鐵和聚鋁的混凝效果。
　　綜上可知，無論是高濃度還是低濃度印染廢水，部分微電解法對(duì)其COD的去除率均比常規(guī)混凝法高20%以上，色度去除率高10%以上。對(duì)于低濃度廢水，部分微電解法無需后續(xù)工藝處理即可達(dá)標(biāo)。由此可見，部分微電解法的處理效果顯著優(yōu)于常規(guī)混凝法，這是因?yàn)樵谖㈦娊膺^程中，陰極反應(yīng)生成的新生態(tài)［H］與廢水中許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，破壞了染料分子中的發(fā)色和助色基團(tuán)，達(dá)到脫色目的；另一方面由于微電解過程中產(chǎn)生的新生態(tài)Fe²⁺(和Fe³⁺)在微堿性條件下生成的Fe(OH)₂或Fe(OH)₃是膠體絮凝劑，比鐵或鋁鹽水解生成的絮凝劑的吸附能力強(qiáng)，能更有效地吸附、凝聚溶液中的懸浮物。
2.3工藝參數(shù)的確定
　　部分微電解法主要工藝參數(shù)包括電解比例、初始pH值和停留時(shí)間。電解比例和初始pH值由廢水pH值及其緩沖能力和處理所要達(dá)到的效果共同決定。本試驗(yàn)中對(duì)于廢水a(chǎn)的電解比例確定為1/3，pH值控制在2.5，停留時(shí)間以40 min為宜。

3　結(jié)論

　　①對(duì)于低濃度堿性印染廢水，部分微電解法能使COD和色度達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，無需后續(xù)處理。
　　②部分微電解法產(chǎn)生的新生態(tài)Fe²⁺所形成的Fe(OH)₂具有良好的絮凝效果，能有效去除廢水中的COD和色度，其去除率分別比常規(guī)混凝法高20%和10%以上。
　　③利用部分微電解法處理堿性印染廢水的效果略低于全部微電解法，但前者可減少酸耗約50%、無需耗堿、可節(jié)省酸、堿總費(fèi)用的60%。若加上鐵耗和電耗，則總運(yùn)行費(fèi)用可減少20%～50%。同時(shí)，采用部分微電解法的反應(yīng)器體積可縮小2/3，基建費(fèi)用可減少20%以上。

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　　收稿日期：2001-06-16