浙江某集團(tuán)產(chǎn)生的染料廢水成分復(fù)雜、難降解有機(jī)物多、濃度高、色度高、酸度大、可生化性差,采用傳統(tǒng)的物理、化學(xué)和生物法對(duì)其進(jìn)行處理難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,需對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。鐵炭微電解技術(shù)可利用廢鐵屑和活性炭作為原料,不需要消耗電力資源,具有“以廢治廢”的意義,通常被認(rèn)為是有效、廉價(jià)、綠色的預(yù)處理技術(shù)。該技術(shù)集鐵氧化還原、炭吸附、微電池的電化學(xué)氧化還原、混凝沉淀等作用于一體,從而達(dá)到脫色、去除有機(jī)物、改善廢水的可生化性的目的。但是,常規(guī)的鐵炭床易板結(jié),使處理效果下降。因此,本研究采用移動(dòng)式微電解技術(shù)對(duì)浙江某集團(tuán)產(chǎn)生的染料廢水進(jìn)行處理,考察了該技術(shù)的預(yù)處理效果。  

1試驗(yàn)部分  

1.1廢水水質(zhì)  

試驗(yàn)廢水為浙江某集團(tuán)產(chǎn)生的染料廢水,其水質(zhì):pH為2～3,COD為2000～10000mg/L,SS為200～400mg/L,B/C為0.05～0.1,色度為5000~7500倍,廢水呈紅棕色,有刺激性氣味。  

1.2試驗(yàn)裝置  

試驗(yàn)裝置示意如圖1所示。鐵炭微電解反應(yīng)裝置由直徑為18cm、高為60cm的PVC管制成,內(nèi)裝填取自于該公司切屑車(chē)間的鐵屑和炭粒。鐵屑在使用前需先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液浸泡15min,用清水沖洗干凈后,再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的HCl溶液浸泡15min,以去除表面油污�；钚蕴坑商谢钚蕴繌S提供,其粒徑為2mm左右,混裝前用待處理水浸泡至吸附飽和。為了防止因長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行鐵屑板結(jié),將鐵炭進(jìn)行連續(xù)移動(dòng)循環(huán)處理。  

圖1移動(dòng)式微電解系統(tǒng)示意  

1.3分析測(cè)試  

COD采用重鉻酸鉀法進(jìn)行測(cè)定；BOD5采用稀釋接種法進(jìn)行測(cè)定；色度采用稀釋倍數(shù)法進(jìn)行測(cè)定。  

2結(jié)果與討論  

2.1鐵炭比的影響  

控制進(jìn)水COD為2000mg/L,調(diào)節(jié)pH為3.0,在停留時(shí)間為30min,不曝氣的條件下,考察了鐵炭比（體積比,下同）對(duì)處理效果的影響,結(jié)果如表1所示。  

表1鐵炭比對(duì)處理效果的影響  

由表1可知,當(dāng)鐵炭比為1∶1時(shí),COD、色度去除率及B/C的提高率均達(dá)到最大,鐵炭比過(guò)大或過(guò)小,COD、色度去除率及B/C的提高率均下降,這可能是由于鐵炭比過(guò)大,活性炭含量減少,造成形成的原電池?cái)?shù)量減少,使氧化還原反應(yīng)降低,進(jìn)而導(dǎo)致處理效果降低；鐵炭比過(guò)小,鐵含量減少,同樣造成形成的原電池?cái)?shù)量減少,導(dǎo)致處理效果降低。因此在后續(xù)試驗(yàn)研究中鐵炭比確定為1∶1。  

2.2pH的影響  

在進(jìn)水COD為2000mg/L,鐵炭比為1∶1,停留時(shí)間為30min,不曝氣的條件下,考察了pH對(duì)處理效果的影響,結(jié)果見(jiàn)表2。  

由表2可知,當(dāng)pH＜3.0時(shí),隨著pH的減小,COD、色度去除率變化不大,但B/C提高率卻降低很明顯。這可能是因?yàn)楸M管酸性越強(qiáng),電極的電勢(shì)越高,原電池的電動(dòng)勢(shì)越大,反應(yīng)越易進(jìn)行,但由于原水中易降解的有機(jī)物含量一定,使得COD和色度變化不大。另外,酸性過(guò)強(qiáng),會(huì)產(chǎn)生大量的鐵離子,使得處理水含鹽量增大,降低了處理水的可生化性。當(dāng)pH＞3.0時(shí),隨著pH的增大,COD、色度去除率及B/C提高率都有較大幅度的降低,且B/C提高率的降低更明顯,這可能是由于隨著溶液堿性的增加,微電解反應(yīng)變慢,即有機(jī)物的降解變慢,導(dǎo)致處理效果下降。  

表2pH對(duì)處理效果的影響  

2.3停留時(shí)間的影響  

控制進(jìn)水COD為2000mg/L,調(diào)節(jié)pH為3.0,在鐵炭比為1∶1,不曝氣的條件下,考察了停留時(shí)間對(duì)處理效果的影響,結(jié)果如表3所示。  

表3水力停留時(shí)間對(duì)處理效果的影響  

由表3可知,酸性條件下,隨著染料廢水在反應(yīng)器中停留時(shí)間的延長(zhǎng),COD、色度去除率增大,當(dāng)停留時(shí)間達(dá)到30min時(shí),COD去除率可達(dá)到45%左右,而色度則可幾乎完全去除。當(dāng)停留時(shí)間＜30min時(shí),B/C提高率隨著停留時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。這可能是由于隨著反應(yīng)時(shí)間的增加,會(huì)有更多難生物降解的大分子染料被氧化還原為易降解的有機(jī)小分子所致。但由于原水中難降解有機(jī)物含量一定,因此當(dāng)停留時(shí)間增大到一定值后,繼續(xù)增加停留時(shí)間,處理效果幾乎不變。且停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),設(shè)備的利用率會(huì)降低。因此,本試驗(yàn)將停留時(shí)間控制在30min左右。  

2.4曝氣的影響  

控制進(jìn)水COD為2000mg/L,調(diào)節(jié)pH為3.0,在鐵炭比為1∶1,停留時(shí)間為30min的條件下,考察了曝氣（10L/min）對(duì)處理效果的影響,結(jié)果見(jiàn)表4。  

表4曝氣對(duì)處理效果的影響  

由表4可知,向反應(yīng)器中通入一定的空氣后,COD、色度去除率和B/C提高率均有所提高。微電解反應(yīng)過(guò)程H＋在活性炭上還原產(chǎn)生新生態(tài)的H·,在氧存在的情況下,O2在活性炭上還原產(chǎn)生新生態(tài)的·OH,H·和·OH都能與染料發(fā)生強(qiáng)烈的氧化還原反應(yīng),破壞大分子染料結(jié)構(gòu),達(dá)到去除COD和色度的目的,且可將難生物降解的染料氧化還原成生物易降解的小分子有機(jī)物；同時(shí),鐵反應(yīng)產(chǎn)生的Fe2+對(duì)活性炭上產(chǎn)生的H·和·OH等自由基起催化氧化的作用,即形成Fenton氧化效應(yīng)。由于·OH的存在,曝氣條件下的處理效果要好于不曝氣的情況。  

2.5運(yùn)行穩(wěn)定性  

控制進(jìn)水COD為2000mg/L,調(diào)節(jié)pH為3.0,在鐵炭比為1∶1,停留時(shí)間為30min,曝氣（10L/min）的條件下,連續(xù)運(yùn)行40d,對(duì)比考察了固定床微電解反應(yīng)器和移動(dòng)床微電解反應(yīng)器的運(yùn)行穩(wěn)定性,結(jié)果如圖2所示。  

圖2工藝連續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定性  

由圖2可以看出,固定床微電解反應(yīng)器運(yùn)行5d后,處理效果顯著降低。而移動(dòng)床式微電解反應(yīng)器能連續(xù)運(yùn)行40d,且COD、色度去除率及B/C提高率幾乎沒(méi)有發(fā)生變化,COD去除率穩(wěn)定在40%～45%,色度去除率穩(wěn)定在99%以上,同時(shí)廢水的可生化性得到顯著改善,表明該工藝處理染料廢水較穩(wěn)定。  

3結(jié)論  

研究結(jié)果表明,移動(dòng)式鐵炭微電解技術(shù)對(duì)染料廢水具有很好的預(yù)處理效果,將運(yùn)行條件控制在適宜的條件下,廢水的可生化性能提高4倍以上,即B/C從原來(lái)的0.05～0.1可提高到0.35～0.5,預(yù)處理后的廢水完全可以進(jìn)行后續(xù)的生物處理。同時(shí),該技術(shù)在染料廢水處理中表現(xiàn)出了顯著的脫色和較好的有機(jī)物去除功能,其色度能從6000倍左右降到500倍以下,COD可從2000mg/L降到1100mg/L以下。該技術(shù)可應(yīng)用于大部分含高有機(jī)物、高色度和難降解有機(jī)工業(yè)廢水的預(yù)處理。

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