铁屑_炭电化学反应_混凝沉淀法处理制罐废水_王小文

治理技术铁屑/炭电化学反应-混凝沉淀法处理制罐废水王小文(西安矿业学院,西安710054)王伯铎侯润卯(机械部第七设计研究院,西安710054)摘要研究了用铁屑/炭电化学反应-混凝沉淀法处理铝质易拉罐生产废水的流程和工艺条件。废水经铸铁屑/焦炭反应柱处理后再经混凝沉淀处理,CODcr去除率可达90%以上。关键词铸铁屑电化学反应混凝沉淀近年来,国内外对铁屑电化学法处理工业废水进行了大量的研究。据调查,国内采用铁屑电化学法处理染料工业废水和印染工业废水,去除废水中的COD和色度,已取得了一些成功的经验。铁屑电化学工艺与其它工艺组合处理印染废水,废水经处理后,各项指标均能达到国家排放标准。有的研究单位已根据铁屑电化学工艺研制出了专用设备。本文主要研究铁屑/炭电化学反应-混凝沉淀法用于制罐(铝质易拉罐)废水处理的可行性。1试验部分1.1废水水质试验所用废水取自西安某制罐公司的生产废水。废水呈酸性,主要含石油类、表面活性剂、磷酸等,可生化性较差。水质测定数据见表1。表1制罐废水水质项目pH石油类/(mg.L-1)BOD5/(mg.L-1)CODcr/(mg.L-1)BOD5/CODcr测定值2.8～3.031.3～36.8145～425403～26280.16～0.361.2试验装置和流程主要试验装置为铁炭反应柱,其中填有铸铁屑和焦炭(或活性炭)颗粒,粒径为2～3mm。铁屑、焦炭的填装比例为11(质量比),填装高度为700mm,反应柱内径为28mm。试验流程如图1所示。1.3试验内容铁炭反应柱采用连续动态操作,混凝、沉淀采用静态操作。试验考察了制罐废水直接混凝沉淀与先经铁炭反应柱处理再混凝沉淀对CODcr的去除效果,并进行了用铸铁屑-焦炭反应柱和用铸铁屑-活性炭反应柱的比较试验。2反应机理探讨1997-04-09收到初稿,1997-05-26收到修改稿。·220·化工环保1998年第18卷图1铁屑/炭电化学反应-混凝沉淀法处理制罐废水试验流程PAM为聚丙烯酰胺铁屑/炭电化学法处理废水具有多种反应机制,主要是电化学反应、氧化还原反应和电凝聚作用。废水中有机物的去除和废水的脱色,主要依靠新生态氢和新裸露的铁原子所具有的较高的活性。将铸铁屑和焦炭颗粒同时浸入电解质溶液中,这时就形成了无数个微小的原电池,铸铁屑为阳极,焦炭颗粒为阴极,分别发生下列电极反应。阳极Fe:Fe-2eFe2+E0(Fe2+/Fe)=-0.44V阴极C:2H++2e2[H]H2↑E0(H+/H2)=0VO2+4H++4e2H2OE0(O2/H2O)=1.22VO2+2H2O+4e4OH-E0(O2/OH-)=0.41V电极反应生成的产物具有较高的化学活性。新生态[H]能与溶液中的许多组分发生氧化还原反应,破坏发色物质的发色结构,达到脱色的目的。酸性溶液条件下,不断进行铁屑的电化学腐蚀,使大量的Fe2+进入溶液,不但有效地克服阳极的钝化,同时,新生态的Fe2+亦具有较高的活性。Fe2+参与溶液中的氧化还原反应,生成Fe3+。由于反应后期溶液pH的提高,Fe3+水解生成铁的单核络合物,随着水解反应的进一步进行,铁的单核络合物逐渐形成多核、聚合度大的络合物沉淀。这些络合物能对废水中的其它胶体和悬浮物起到有效的吸附、凝聚及共沉淀作用,从而增强了废水净化效果。值得说明的是,如果通过直接使用FeSO4或单纯使用铁屑在酸性溶液中获得Fe2+,均不如使用铸铁屑-焦炭(或活性炭)对废水净化的效果好。因此,在铁屑/炭电化学反应中,炭所起的电化学电对中的阴极作用是非常重要的。此外,炭中所含的杂质也可能有催化作用。3试验结果和讨论3.1经铁炭反应柱处理后混凝沉淀与直接混凝沉淀的比较试验分成两组。第一组试验是把无油铸铁屑和活性炭按11(质量比)均匀混合,装入铁炭反应柱。废水用计量泵送入铁炭反应柱,在柱中的停留时间为8min。取反应后出水1000mL,用Ca(OH)2溶液调pH至8,加入PAM2mg/L,搅拌,进行混凝,然后静置30min。第二组试验除废水不进铁炭反应柱反应外,其它试验条件和试验步骤与第一组完全相同。混凝沉淀后取上清液分析pH和CODcr。试验结果如表2所示。由表2可知,制罐废水直接进行混凝沉淀,CODcr的去除率为86.2%,出水COD达不到国家排放标准中的二级标准,但采用铁屑/炭电化学工艺处理后,再进行混凝沉淀,CODcr的去除率平均可达92.8%,出水可达到排放标准。因为制罐废水通常为酸性(pH为3～5),因此,在铁屑/炭电化学步骤中,不需要加酸,投资和运行费用的增加很小。试验说明,采用铁屑/炭电化学反应-混凝沉淀工艺处理制罐废水是合适的。3.2用铸铁屑/活性炭反应柱与用铸铁屑/焦炭反应柱的比较为了寻求更经济的处理工艺,对铸铁屑/活性炭(Fe/AC)反应柱与铸铁屑-焦炭(Fe/