部分微电解法处理碱性印染废水
雍文彬，孙彦富，陈震华，何灿林
(广州电器科学研究所，广东广州510302)
摘 要：介绍了采用部分微电解法处理碱性印染废水所进行的试验。结果表明：①当进水COD为257 mg/L、色度为200倍时，出水COD(80 mg/L)和色度(30倍)均达到《污水综合排放标准》的一级标准；②当进水COD为1685 mg/L、色度为800倍时，COD和色度的去除率分别为62.4%和95%。该工艺运行成本比全部电解法低20%～50%，可节省基建费用20%以上，其处理效果明显优于普通混凝法。
关键词：铁屑微电解；部分微电解法；碱性印染废水
中图分类号：X703
文献标识码：C
文章编号：1000-4602(2001)12-0066-03
铁屑微电解法在我国已有10多年的历史，目前已广泛运用于印染、制药、洗涤剂等废水的前处理，其原理已有大量报道［1～6］。铁屑微电解需在酸性(pH＜6)溶液中才能顺利进行，微电解前需向废水中投酸调pH值至3.5～6，电解后又要投碱以促其形成氢氧化铁沉淀。当废水的碱性较强时，用该方法处理则因酸耗过大、成本太高而无法实现，而采用常规药剂进行混凝处理又难以取得较好的效果，因而提出了部分微电解法，即只需将部分碱性废水投酸后通过微电解反应柱，其出水(pH值接近6)与一定比例的原水(pH＞9)混合，调整该比例使混合液的pH=7.5～8，此时微电解产生的新生态Fe2+、Fe3+形成Fe(OH)2和Fe(OH)3凝聚剂，其具有良好的吸附和凝聚性能，能有效去除废水中的COD和色度。虽然部分微电解法需将废水的pH值调至更低，但其总酸耗小于全部微电解法的酸耗(因为有很大一部分废水不通过微电解反应柱，无需投酸)，而且电解后不用再投碱调节pH值而节省了碱耗。
1 试验内容和方法
1.1废水来源与水质
废水a：取自中山市某印染厂，其COD为257 mg/L、色度为200倍、pH=10，其中含有多种活性染料(活性大红、活性黑)、色粉、烧碱和纯碱。
废水b：取自中山市某印染厂，其COD为1 684.6 mg/L、色度为800倍、pH=10.4，其中含有多种活性染料、硫化染料(硫化红棕、硫化黑膏、硫化深蓝3R等)、色粉AS、碱剂等。
1.2工艺流程
部分微电解法处理碱性印染废水的工艺流程如图1所示。
铁、炭微电解反应柱高为1 200 mm，内径为130 mm，内装1∶1的焦炭和铸铁屑填料，试验前用1%的稀硫酸浸泡并用清水洗涤。
调节计量泵2使废水在微电解反应柱中停留40 min，用硫酸调节废水的pH值，记录硫酸用量，并测定电解出水的含Fe量；再调节计量泵1的流量使沉淀池中废水的含Fe量为100 mg/L，记录此时通过电解反应柱的废水所占的比例，并用NaOH溶液或H2SO4溶液调pH值到8，沉淀后取上清液进行分析。然后改变pH值和电解处理废水所占的比例,重复上述试验，可得到一定条件下不同比例废水在微电解时的COD和色度去除率、酸耗、碱耗。
1.3 测定方法［7］
COD:重铬酸钾法；色度：稀释倍数法；pH：PHS—52C型酸度计；Fe:原子吸收分光光度法。
2 结果与讨论
2.1 处理效果与酸碱费用的关系
用废水a作试验，调节其初始pH值，在微电解反应柱内停留时间为40 min，测定出水含Fe量。加入一定比例的原水混合后使总Fe含量均为100 mg/L，测定出水水质，并记录不同电解比例时的酸耗和碱耗，即可得出运行中所需酸碱药剂的费用。通过上述试验得到部分微电解法的电解比例与处理效果的关系(见表1)。
从表1可以看出，COD与色度的去除率随电解比例的减小而降低。当混凝过程中起决定作用的Fe含量控制在100 mg/L时，COD与色度的降解率随电解比例的减小而降低，这充分说明微电解过程提高了COD和色度的降解率。废水通过微电解反应柱时，微电池阴极产生的新生态［H］容易与废水中的染料发生还原反应，破坏染料的发色基团(去除色度)。该氧化还原反应还可能使某些可溶污染物沉淀，使胶体脱稳，借以改善废水中悬浮物的沉淀性能。所以在运行成本允许的情况下，应尽可能采用全部微电解法以提高处理效果。
对于废水a，经部分或全部微电解处理的出水均可达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级标准，但其酸碱费用却相差甚远。全部电解时，酸碱费用为0.79 元/m3；当电解比例为43.6%时，酸碱费用只需0.38 元/t，相当于全部电解时的1/2；当电解比例下降到29.1%时，酸碱费用只有全部电解时的1/3。微电解比例与所需酸碱药剂费用的关系见图2。
图2直观地显示了酸耗和碱耗随电解比例的变化关系。当电解比例＞30%时，酸耗和碱耗的总和随电解比例的减小急剧减小；而电解比例＜30%后，酸耗和碱耗的总和随电解比例的减小变化不大。所以电解比例不宜低于30%。
2.2微电解法与普通混凝法的处理效果对比
对同一废水在相同的条件下用聚铁和聚铝作混凝对比试验,改变聚铁和聚铝的用量,取其最佳处理效果与微电解试验结果进行比较。对废水a的处理结果如表2所示。
就废水a而言，微电解法对COD和色度的去除效果明显优于相同条件下聚铁和聚铝的混凝效果。从表2可以看出，经聚铁和聚铝混凝处理后出水的COD和色度均高于GB 8978—1996的一级标准，仍需后续处理；而通过部分微电解处理后，出水的COD和色度都达到GB 8978—1996的一级标准，无需后续处理。
对废水b的处理效果见表3。
对废水b而言，微电解法对COD和色度去除效果同样明显优于相同条件下聚铁和聚铝的混凝效果。
综上可知，无论是高浓度还是低浓度印染废水，部分微电解法对其COD的去除率均比常规混凝法高20%以上，色度去除率高10%以上。对于低浓度废水，部分微电解法无需后续工艺处理即可达标。由此可见，部分微电解法的处理效果显著优于常规混凝法，这是因为在微电解过程中，阴极反应生成的新生态［H］与废水中许多组分发生氧化还原反应，破坏了染料分子中的发色和助色基团，达到脱色目的；另一方面由于微电解过程中产生的新生态Fe2+(和Fe3+)在微碱性条件下生成的Fe(OH)2或Fe(OH)3是胶体絮凝剂，比铁或铝盐水解生成的絮凝剂的吸附能力强，能更有效地吸附、凝聚溶液中的悬浮物。
2.3工艺参数的确定
部分微电解法主要工艺参数包括电解比例、初始pH值和停留时间。电解比例和初始pH值由废水pH值及其缓冲能力和处理所要达到的效果共同决定。本试验中对于废水a的电解比例确定为1/3，pH值控制在2.5，停留时间以40 min为宜。
3 结论
①对于低浓度碱性印染废水，部分微电解法能使COD和色度达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级标准，无需后续处理。
②部分微电解法产生的新生态Fe2+所形成的Fe(OH)2具有良好的絮凝效果，能有效去除废水中的COD和色度，其去除率分别比常规混凝法高20%和10%以上。
③利用部分微电解法处理碱性印染废水的效果略低于全部微电解法，但前者可减少酸耗约50%、无需耗碱、可节省酸、碱总费用的60%。若加上铁耗和电耗，则总运行费用可减少20%～50%。同时，采用部分微电解法的反应器体积可缩小2/3，基建费用可减少20%以上。
参考文献：
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18-21.
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［5］徐根良.分散染料生产废水治理工艺的研究［J］.1998，20(5)：22-25.
［6］孙华，洪英，高廷耀，等.铁碳床、复合生物反应器处理染料废水［J］.中国给水排水，2001，17(5)：65-67.
［7］环境工程手册(监测卷)［M］.北京：高等教育出版社，1998.
电 话：(020)84451171×607
E-mail:wenbinyong@sina.comwenbinyong@163.net
收稿日期：2001-06-16
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