铁碳微电解法处理印染废水的试验研究

3基金项目:广东轻工职业技术学院科研启动基金项目作者简介:梁耀开(1954-),男,副教授。铁碳微电解法处理印染废水的试验研究3梁耀开王汉道秦文淑(广东轻工职业技术学院食品与生物工程系,广东广州510300)摘要:介绍了铁碳微电解法处理印染废水试验的反应机理、工艺流程,通过多组对比实验所得数据,从中找出实验的最佳工艺条件,并分析了影响处理效果的主要因素和存在问题。关键词:铁碳微电解法;印染废水;去除率中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:167221950(2003)0320019203随着我国纺织工业的高速发展,印染废水已成为水系环境的重点污染源之一。与其它行业废水相比,印染废水具有水量大、色度深、可生化性差、组成较复杂等特点。印染废水中的有机污染物主要来源于染料及染整添加剂。近年来由于印染技术的不断进步和有机合成染料新产品的不断出现,大量难以生化降解的有机物质进入印染废水中,给印染废水的处理增加了新的难度。因此,传统的印染废水处理工艺,已受到严峻的挑战,开发经济有效的印染废水处理技术已成为当今环保行业研究的新课题。本实验的目的,正是为了探索有效而又经济的印染废水处理工艺,确定最佳工艺条件,为工程应用提供技术支持。1铁碳微电解法的反应机理本试验使用铸铁粒(10～20mm粒径)和焦碳(10～20mm粒径)做填料,以1:1(体积比)混合后装入三支反应柱中,当废水以串联方式流经三支反应柱时,铸铁粒为阳极,焦碳为阴极,自动产生微电解反应,反应式如下:阳极:Fe-2e→Fe2+Eo(Fe/Fe2+)=-0.44V阴极:2H++2e→H2↑Eo(H+/H2)=0V当有氧存在时,阴极反应如下:O2+4H++4e→2H2OEo(O2)=1.23VO2+2H2O+4e→4OH-Eo(O2/OH-)=0.41V由电位值可知,微电解反应在酸性条件下容易进行,在酸性溶液中,阴极反应生成的新生态[H]具有很高的化学活性,能破坏印染废水中有机物的发色或助色基团,达到废水脱色的目的。阳极反应新生成的Fe2+及进一步氧化生成的Fe3+,在碱性条件下生成的Fe(OH)2和Fe(OH)3具有较强的吸附和沉降能力,从而使印染废水得到净化。2试验过程2.1废水来源和水质本试验废水分为两批,第一批废水取自广州市丝绸染整厂,色度300倍,COD602mg/L,pH值9.76;第二批废水取自广东南海毛纺集团有限公司,色度700倍,COD1223mg/L,pH值5.76。2.2试验装置铁碳微电解法处理印染废水的试验装置如图1所示:图1铁碳微电解法试验装置图1、调节池;2、泵;3、转子流量计;4、反应柱;5、沉淀池本试验装置中铁碳微电解反应柱高为1800mm,内径为130mm(共三支反应柱串联使用):内装1:1(体积比)铸铁粒和焦碳粒填料,试验前用1%稀硫酸浸泡,并用清水洗涤。第2卷第3期广东轻工职业技术学院学报Vol.2No.32003年9月JOURNALOFGUANGDONGINDUSTRYTECHNICALCOLLEGESeptember2003©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2.3试验方法本试验是通过对两批印染废水分别进行不同pH值工艺条件对比试验和不同停留时间对比试验,从中筛选出最佳pH值工艺条件和最适宜停留时间。2.3.1不同pH值(固定停留时间)的对比试验印染废水在调节池中用10%H2SO4调节pH值(分别从pH2、pH3、pH4、pH5)进行对比试验,由泵经流量计(可调节流量)打入微电解柱,废水流经三支微电解柱(30min)后流入沉淀池,加入10%NaOH调节pH值为9.0后生成沉淀。上清液取样分析后进行下级处理或排放。2.3.2不同停留时间(固定pH值)的对比试验印染废水在调节池用10%H2SO4调至pH=3.0按上述流程,进行不同停留时间对比试验,可根据不同停留时间(10min、20min、30min、60min)用转子流量计调节流量。2.4试验现象记录(1)在原印染废水中加入NaOH,调至pH=9.0,搅拌后不发生任何沉淀,而经微电解处理后的印染废水投加NaOH调pH=10搅拌后有大量矾花形成,并逐渐生成沉淀,10min后生成较结实的绿色沉淀物Fe(OH)2和Fe(OH)3,上层液体澄清效果好,色度大大降低。(2)试验中取三条反应柱出水观察:第一支反应柱后的出水加入NaOH使pH至9.0,产生少许矾花;第二支反应柱后的出水加入NaOH使pH至9.0,产生较多矾花;分层较慢,上层液体不够清澈,矾花成深黑色;第三支反应柱后,投加NaOH使pH至9.0产生大量矾花;沉淀很快,上层液体澄清,沉淀物呈