海綿鐵內(nèi)電解法處理染整廢水的研究

郭有才,陳穎,丁淑杰

摘要：采用燒杯試驗(yàn)法對(duì)羊絨制品染整廢水進(jìn)行海綿鐵內(nèi)電解法去除色度及化學(xué)需氧量（ＣＯＤ）的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，海綿鐵投加量在５００ ｇ／Ｌ、ｐＨ ５～６、反應(yīng)時(shí)間為６０ ｍｉｎ，在一定的攪拌強(qiáng)度下輔以混凝、氯氧化綜合作用，色度的去除率達(dá)到９０％以上、ＣＯＤ的去除率達(dá)到９５％以上，廢水出水能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：染整廢水；海綿鐵；內(nèi)電解

中圖分類號(hào)：Ｘ７０３．１文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：0439－８114（２０12）05－0912-03

Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｄｙｅｉｎｇ ａｎｄ Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ Treatment ｗｉｔｈ Ｓｐｏｎｇｙ Ｉｒｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｌ

Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ Ｐｒｏｃｅｓｓ

ＧＵＯ Ｙｏｕ－ｃａｉ，ＣＨＥＮ Ｙｉｎｇ，ＤＩＮＧ Ｓｈｕ－ｊｉｅ

（Ｘｉｎｇｔａｉ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｘｉｎｇｔａｉ ０５４０３５，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｂｅａｋｅｒ ｔｅｓｔ was applied to evetuate the effects of sponge iron internal electrolysis for removing ｔｏ ｒｅｍｏｖｅ ｔｈｅ ｃｏｌｏｒ ａｎｄ ＣＯＤ ｏｆ ｄｙｅｉｎｇ ａｎｄ ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔs were as follows， ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｓｐｏｎｇｅ ｉｒｏｎ at ５００ ｇ／Ｌ， ｐＨ ５～６， ６０ ｍｉｎ of ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ under ｃｅｒｔａｉｎ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｍｉｘｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ， combining ｗｉｔｈ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ； ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｃｏｕｌｄ ｒｅｍｏｖｅ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ９０％ ｏｆ ｃｏｌｏｒ， ９５％ ＣＯＤ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｄｙｅｉｎｇ ａｎｄ ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ； ｓｐｏｎｇｙ ｉｒｏｎ； ｉｎｔｅｒｎａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓ

河北省邢臺(tái)市某羊絨制品廠主要產(chǎn)品為羊毛衫、羊毛褲。該企業(yè)排出的廢水主要為后整理廢水，廢水量約為１５ ｍ３／ｄ。根據(jù)環(huán)保部門要求，經(jīng)處理的廢水出水應(yīng)達(dá)到《紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（ＧＢ４２８７－９２）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。該羊絨制品廠廢水水量雖小，但由于產(chǎn)品顏色繁多，水中染料種類復(fù)雜， 廢水水質(zhì)具有較典型的印染廢水特征［１，２］，其色度與ＣＯＤ是處理難點(diǎn)。鑒于該廠排水量小且具有間歇性生產(chǎn)的特點(diǎn)，不宜選擇生化工藝，而擬采用海綿鐵內(nèi)電解—絮凝沉淀—氯氧化工藝。本著節(jié)約成本并確保廢水排水達(dá)標(biāo)的原則，試驗(yàn)采集該廠水樣進(jìn)行了燒杯試驗(yàn)研究，以便確定最佳工藝及運(yùn)行參數(shù)。

１材料與方法

１．１試驗(yàn)材料

為便于水樣采集及積累數(shù)據(jù)，試驗(yàn)在該廠一舊車間（約３０ ｍ２）內(nèi)進(jìn)行。廢水采自生產(chǎn)車間排水口，主要污染物及環(huán)保部門排水要求如表１所示。

選擇１ Ｌ燒杯作為內(nèi)電解主反應(yīng)器（下文皆稱為反應(yīng)器），用于裝填海綿鐵，經(jīng)海綿鐵處理的廢水再進(jìn)行絮凝沉淀，最后對(duì)上清液進(jìn)行氯氧化處理。反應(yīng)器配有六聯(lián)攪拌器作為混合裝置。海綿鐵購(gòu)自邢臺(tái)某海綿鐵制造公司，粒徑為１．０～２．５ ｍｍ。

１．２試驗(yàn)儀器

試驗(yàn)所用儀器主要有ＰＨＳ－２５型雷磁ｐＨ計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；ＣＯＤ－５７２型ＣＯＤ分析儀（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；ＸＺ－ＷＳ型污水廢水色度儀（上海江儀儀器有限公司）。

為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，試驗(yàn)同時(shí)配套了化學(xué)需氧量重鉻酸鉀法（ＧＢ １１９１４－１９８９）、水質(zhì)色度的測(cè)定稀釋倍數(shù)法（ＧＢ １１９０３－１９８９）規(guī)定的相關(guān)藥劑與器皿，對(duì)儀器數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。

１．３試驗(yàn)方法

取適量海棉鐵進(jìn)行皂洗除油，用體積分?jǐn)?shù)為５％的Ｈ２ＳＯ４浸泡活化３０～４０ ｍｉｎ， 再用清水沖洗干凈待用。試驗(yàn)利用高位水箱向反應(yīng)器中注入染整廢水，利用流量計(jì)控制流量。相關(guān)監(jiān)測(cè)指標(biāo)均采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測(cè)定。所取原水水樣經(jīng)測(cè)定色度為４６５，ＣＯＤ為８６２ ｍｇ／Ｌ。水溫控制在２０ ℃，攪拌轉(zhuǎn)速為１２０ ｒ／ｍｉｎ。在小試環(huán)境下，主要研究ｐＨ、海綿鐵投加量對(duì)ＣＯＤ、色度去除效果的影響以及內(nèi)電解后廢水再經(jīng)絮凝、氯氧化處理能否達(dá)到排水要求。

２結(jié)果與分析

２．１ｐＨ與ＣＯＤ、色度去除率的關(guān)系

試驗(yàn)表明，內(nèi)電解反應(yīng)在較低ｐＨ范圍內(nèi)更有利于廢水污染物的去除，因此本研究將ｐＨ設(shè)定為３、４、５、６，海綿鐵投配量設(shè)定為１００ ｇ／Ｌ和４００ ｇ／Ｌ，廢水中ＣＯＤ、色度去除情況如圖1、2所示。

由圖１和圖２可知，ｐＨ對(duì)色度去除率與海綿鐵投配量有直接關(guān)系［３］。在低海綿鐵投配量下（１００ ｇ／Ｌ），ｐＨ的影響是明顯的，尤其是ｐＨ越低影響越明顯。分析原因是在低ｐＨ條件下，鐵離子溶速快、溶出量大，反應(yīng)產(chǎn)生的電子數(shù)也較多，有利于海綿鐵去除色度。當(dāng)增加海綿鐵投配量后，ｐＨ的影響則被減弱，主要是因?yàn)殡S著海綿鐵總量的增加，提升了參與反應(yīng)的微原電池，即便ｐＨ增大，產(chǎn)生的電子數(shù)也能保證反應(yīng)快速進(jìn)行。隨著海綿鐵投加量增大，去除色度的效果也更好，反應(yīng)時(shí)間也隨之縮短。

由圖３和圖４可知，在海綿鐵投加量少的情況下，ｐＨ與ＣＯＤ去除效率明顯相關(guān)，尤其是在反應(yīng)初期［４］。海綿鐵投加量增加后，ｐＨ影響趨于平緩。在低投配量（１００ ｇ／Ｌ）條件下，水環(huán)境中短時(shí)間內(nèi)因?yàn)樗岫?，鐵離子多，氫離子多，利于內(nèi)電解氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行；在高投配量（４００ ｇ／Ｌ）條件下，由于鐵料增多，內(nèi)電解活性點(diǎn)數(shù)大增，從而發(fā)揮了主導(dǎo)作用［３］。

綜上所述，雖然低ｐＨ對(duì)脫色反應(yīng)、去除ＣＯＤ都有積極作用，但會(huì)增加海綿鐵用量及酸耗，故選用ｐＨ＝５為后續(xù)試驗(yàn)反應(yīng)條件。反應(yīng)時(shí)間控制在６０ ｍｉｎ比較合適，故作為后續(xù)反應(yīng)時(shí)間。

２．２海綿鐵投加量與色度、ＣＯＤ去除率的關(guān)系

試驗(yàn)將廢水ｐＨ調(diào)至５，反應(yīng)時(shí)間控制在６０ ｍｉｎ內(nèi)，分別在０、１０、２０、３０、４５、６０ ｍｉｎ進(jìn)行采樣分析，試驗(yàn)結(jié)果如圖５和圖６所示。

由圖５可知，海綿鐵投加量越大，越有利于色度的去除，且去除效果主要體現(xiàn)在反應(yīng)初期［４］。投加量增加到７0０ ｇ／Ｌ后，出水色度維持在６０～６５之間。分析原因有三，一是隨著酸度的消耗，導(dǎo)致除色效果降低；二是廢水中體現(xiàn)色度的殘留污染物不再被反應(yīng)，影響色度去除；三是反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的鐵離子顏色的影響。

由圖６可知，隨著海綿鐵投配量增大能提高ＣＯＤ的去除率；當(dāng)ＣＯＤ去除率相同時(shí)，投配量越大所需時(shí)間越短；當(dāng)投配量達(dá)到５００ ｇ／Ｌ后，再增加投配量對(duì)去除ＣＯＤ的效果并無(wú)明顯提高。通過(guò)比較分析，確定將海綿鐵投加量控制在５００ ｇ／Ｌ較為合適。

２．３內(nèi)電解后出水的混凝沉淀

以投加量為５００ ｇ／Ｌ海綿鐵燒杯中反應(yīng)后上清液為研究對(duì)象。取上清液水樣２００ ｍＬ（ＣＯＤ＝９０ ｍｇ／Ｌ，色度為６２）置于２５０ ｍＬ錐形瓶中，在恒溫磁力攪拌作用下，向廢水中加入石灰水，利用水中已有鐵離子及石灰水的絮凝作用，實(shí)現(xiàn)上清液的絮凝沉淀處理。經(jīng)反復(fù)檢測(cè)驗(yàn)證可以去除２０％的色度及１５％的ＣＯＤ。

２．４絮凝沉淀出水氯氧化試驗(yàn)結(jié)果

將混凝沉淀后的水樣進(jìn)行氯氧化試驗(yàn)，進(jìn)一步去除水樣中的ＣＯＤ和色度。所取混凝沉淀后水樣經(jīng)測(cè)定ＣＯＤ約在８２ ｍｇ／Ｌ，色度約為５０。向水樣中投加次氯酸鈉１０ ｍｉｎ后，分別測(cè)定水中ＣＯＤ和色度，試驗(yàn)結(jié)果表明能夠再去除１５％～２５％色度和ＣＯＤ。能夠有效保障出水達(dá)到排放要求。

３小結(jié)與討論

１）通過(guò)對(duì)該羊絨制品廠廢水水樣的燒杯試驗(yàn)分析表明，海綿鐵投加量在５００ ｇ／Ｌ、ｐＨ＝５～６、反應(yīng)時(shí)間在６０ ｍｉｎ及一定的攪拌強(qiáng)度，利用海綿鐵內(nèi)電解、混凝、氯氧化綜合作用可去除９０％色度和９５％ ＣＯＤ。

２）建議采用預(yù)處理—海綿鐵內(nèi)電解—絮凝沉淀—氯氧化工藝。利用海綿鐵內(nèi)電解作用去除廢水中大部分的色度及ＣＯＤ，再通過(guò)混凝、氯氧化加以強(qiáng)化去除效果；氯氧化處理可以直接采用二氧化氯發(fā)生器投加二氧化氯。

參考文獻(xiàn)：

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