雍文彬, 　孫彥富, 　陳震華, 　何燦林

摘　要: 　介紹了采用部分微電解法處理堿性印染廢水所進行的試驗。結果表明: ①當進水COD 為257 mg/ L 、色度為200 倍時,出水COD (80 mg/ L) 和色度(30 倍) 均達到《污水綜合排放標準》的一級標準; ②當進水COD 為1 685 mg/ L 、色度為800 倍時, COD 和色度的去除率分別為62. 4 %和95 %。該工藝運行成本比全部電解法低20 %～50 % ,可節省基建費用20 %以上,其處理效果明顯優于普通混凝法。

　鐵屑微電解法在我國已有10 多年的歷史,目前已廣泛運用于印染、制藥、洗滌劑等廢水的前處理,其原理已有大量報道[1～6 ] 。鐵屑微電解需在酸性(pH < 6) 溶液中才能順利進行,微電解前需向廢水中投酸調pH 值至3. 5～6 ,電解后又要投堿以促其形成氫氧化鐵沉淀。當廢水的堿性較強時,用該方法處理則因酸耗過大、成本太高而無法實現,而采用常規藥劑進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柱,其出水(pH 值接近6) 與一定比例的原水(pH > 9) 混合,調整該比例使混合的pH = 7. 5～8 ,此時微電解產生的新生態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 值調至更低,但其總酸耗小于全部微電解法的酸耗(因為有很大一部分廢水不通過微電解反應柱,無需投酸) ,而且電解后不用再投堿調節pH 值而節省了堿耗。

1 　試驗內容和方法

1、1 　廢水來源與水質

廢水a : 取自中山市某印染廠,其COD 為257mg/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、炭微電解反應柱高為1 200 mm ,內徑為130mm ,內裝1∶1 的焦炭和鑄鐵屑填料,試驗前用1 %的稀硫酸浸泡并用清水洗滌。

調節計量泵2 使廢水在微電解反應柱中停留40 min ,用硫酸調節廢水的pH 值,記錄硫酸用量,并測定電解出水的含Fe 量;再調節計量泵1 的流量使沉淀池中廢水的含Fe 量為100 mg/ L ,記錄此時通過電解反應柱的廢水所占的比例,并用NaOH 溶液或H2SO4 溶液調pH 值到8 ,沉淀后取上清液進行分析。然后改變pH 值和電解處理廢水所占的比例,重復上述試驗,可得到一定條件下不同比例廢水在微電解時的COD 和色度去除率、酸耗、堿耗。

1、3 　測定方法

COD : 重鉻酸鉀法; 色度: 稀釋倍數法; pH:PHS —52C 型酸度計;Fe :原子吸收分光光度法。

2 　結果與討論

2、1 　處理效果與酸堿費用的關系

用廢水a 作試驗,調節其初始pH 值,在微電解反應柱內停留時間為40 min ,測定出水含Fe 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,并記錄不同電解比例時的酸耗和堿耗,即可得出運行中所需酸堿藥劑的費用。通過上述試驗得到部分微電解法的電解比例與處理效果的關系(見表1) 。

　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。當混凝過程中起決定作用的Fe 含量控制在100 mg/ L 時, 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柱時,微電池陰極產生的新生態[ H]容易與廢水中的染料發生還原反應,破壞染料的發色基團(去除色度) 。該氧化還原反應還可能使某些可溶污染物沉淀,使膠體脫穩,借以改善廢水中懸浮物的沉淀性能。所以在運行成本允許的情況下,應盡可能采用全部微電解法以提高處理效果。

對于廢水a ,經部分或全部微電解處理的出水均可達到《污水綜合排放標準》( GB 8978 —1996) 的一級標準,但其酸堿費用卻相差甚遠。全部電解時,酸堿費用為0. 79 元/ m3 ;當電解比例為43. 6 %時,酸堿費用只需0. 38 元/ t ,相當于全部電解時的1/ 2 ;當電解比例下降到29. 1 %時,酸堿費用只有全部電解時的1/ 3。微電解比例與所需酸堿藥劑費用的關系見圖2。

圖2 直觀地顯示了酸耗和堿耗隨電解比例的變化關系。當電解比例> 30 %時,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比

對同一廢水在相同的條件下用聚鐵和聚鋁作混凝對比試驗,改變聚鐵和聚鋁的用量,取其最佳處理效果與微電解試驗結果進行比較。對廢水a 的處理結果如表2 所示。

就廢水a 而言,微電解法對COD 和色度的去除效果明顯優于相同條件下聚鐵和聚鋁的混凝效果。從表2 可以看出,經聚鐵和聚鋁混凝處理后出水的COD 和色度均高于GB 8978 —1996 的一級標準,仍需后續處理; 而通過部分微電解處理后, 出水的COD 和色度都達到GB 8978 —1996 的一級標準,無需后續處理。
對廢水b 的處理效果見表3。

對廢水b 而言,微電解法對COD 和色度去除效果同樣明顯優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,部分微電解法對其COD 的去除率均比常規混凝法高20 %以上,色度去除率高10 %以上。對于低濃度廢水,部分微電解法無需后續工藝處理即可達標。由此可見,部分微電解法的處理效果顯著優于常規混凝法,這是因為在微電解過程中,陰極反應生成的新生態[ H]與廢水中許多組分發生氧化還原反應,破壞了染料分子中的發色和助色基團,達到脫色目的;另一方面由于微電解過程中產生的新生態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,能更有效地吸附、凝聚溶液中的懸浮物。

2、3 　工藝參數的確定

部分微電解法主要工藝參數包括電解比例、初始pH 值和停留時間。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到的效果共同決定。本試驗中對于廢水a 的電解比例確定為1/ 3 ,pH 值控制在2. 5 ,停留時間以40 min 為宜。

3 　結論

①　對于低濃度堿性印染廢水,部分微電解法能使COD 和色度達到《污水綜合排放標準》( GB8978 —1996) 的一級標準,無需后續處理。

②　部分微電解法產生的新生態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、可節省酸、堿總費用的60 %。若加上鐵耗和電耗,則總運行費用可減少20 %～50 %。同時,采用部分微電解法的反應器體積可縮小2/ 3 ,基建費用可減少20 %以上。