CN103708658B

CN103708658B - 铁铝曝气微电解污水处理工艺

Info

Publication number: CN103708658B
Application number: CN201310692013.5A
Authority: CN
Inventors: 劳红标; 戴海润; 段凤君; 杨光丽; 钱建华; 王林君
Original assignee: SHAOXING WATER TREATMENT DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: SHAOXING WATER TREATMENT DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2033-12-17
Also published as: CN103708658A

Abstract

本发明涉及一种铁铝曝气微电解污水处理工艺，属于印染废水处理技术领域。将待处理废水添加到铁铝混合物中，密封，旋转并恒温下反应，反应完毕后，调整pH值，搅拌混凝后，静置沉淀，去除下层沉淀后，将上层清液排出。与常规处理方法相比，本发明技术方案对化工废水pH的调节能力、Fe2+产生浓度、COD去除率以及B/C等因素的变化较稳定，COD去除率在50~60%之间，远高于不曝气的传统预处理工艺段，且色度去除效果较好，同时提高了化工废水的B/C，减小了其所含难降解污染物对生化系统的不利影响，又减少了碱的用量，节约了成本。

Description

铁铝曝气微电解污水处理工艺

技术领域

本发明涉及一种铁铝曝气微电解污水处理工艺，属于印染废水处理技术领域。

背景技术

纺织印染行业排放的印染废水是我国工业系统中重点污染源之一。其排放的废水具有水量大，有机污染物含量高，难降解物质多，色度高，以及组分复杂等特点。由于印染废水的生物降解性能较差，难于生物处理，采用传统的生化法处理印染废水常常很难达标。近年来较为重视对组合工艺的研究，尤其是强化预处理对印染废水的处理具有重要意义，微电解法成为水处理的研究热点，微电解法利用金属腐蚀原理形成原电池来对废水进行处理，该方法自20世纪60年代就有人研究，但研究还很肤浅。20世纪70年代，前苏联的科学工作者把铁屑用于印染废水的处理，20世纪80年代此法引入我国。

周荣丰等采用催化铁内电解法对印染废水进行预处理，结果表明催化铁内电解法可以有效地去除了对生物有抑制的有机物，为后续的生化处理创造了有利条件。周荣丰等研究了对催化铁内电解法处理酸性大红GR废水脱色降解效果的影响，认为在最优反应条件下，酸性大红GR废水色度的去除率大于95%，CODcr的去除率为 55%左右。催化铁内电解法对酸性大红 GR 废水的处理效率高，且有较宽的 pH 适应范围。黄理辉等研究了催化铁内电解法处理印染废水试验，试验结果表明，对于碱性印染废水，催化铁反应器的停留时间应不小于5h。催化铁内电解法是一种全新的污水处理技术，但是催化铁内电解法的应用多还处于实验和中试阶段, 且材料尤其是铜的成本较高，消耗过快。蒋雨希等人用铝炭代替铁炭,对印染废水进行了微电解处理,该方法工艺简单,易工业化，但CODcr的去除率并未有显著提高，因此，寻找成本低且效果好的微电解工艺成为解决印染废水处理的重要新思路。尽管国内外的科学工作者多集中在对铁铜催化法和铝铜催化法处理印染废水及其他废水方面的研究，但关于采用铁、铝内电解催化对印染废水进行处理的试验研究并未见报道。

发明内容

为了克服现有技术中铁铜催化法和铜铝催化法所存在的缺陷，本发明提供一种铁铝曝气微电解污水处理工艺。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

铁铝曝气微电解污水处理工艺，将待处理废水添加到铁铝混合物中，密封，旋转并恒温下反应，反应完毕后，调整pH值，搅拌混凝后，静置沉淀，去除下层沉淀后，将上层清液排出。

进一步的，作为优选：

所述的铁铝混合物的混合质量比为铁：铝=1.3-1.8，铁铝混合物与待处理废水的添加比例为0.5—1.0Kg/L。作为优选，铁：铝=3:2（即铁：铝=1.5）。

所述的反应是在摇床上进行的，摇床转速为120r/s，恒温为25℃，反应时间为6—12h。

所述的搅拌混凝过程中，搅拌速度为100r/s，pH值为8-9.5，混凝时间为30分钟,以确保反应完全。。

所述的静置沉淀时的pH＞8，静置沉淀的时间为30分钟,SV30。

将本发明应用于印染废水的处理过程中，将待处理废水添加到铁铝混合物中，密封，在摇床的一定转速下旋转并恒温下反应，反应完毕后，调整pH值，搅拌混凝后，静置沉淀，去除下层沉淀后，将上层清液排出。处理印染废水的反应过程中，pH 的调节作用主要是靠酸与铁的腐蚀反应，以及铁铝在曝气条件下发生的电化学反应；色度去除以及可生化性的提高主要是靠催化铁内电解体系中的 FeO、Fe2+和[H]对废水中有色物质的生色基团的还原作用；对 COD 的去除主要是铁离子水解形成的 Fe(OH)2和 Fe(OH)3的混凝作用，去除率主要与反应后 pH 有关，铁铝催化内电解后的印染废水PH较高，对后期混凝有利；相较于常规的催化铁或催化铝内电解体系，本工艺对化工废水 pH的调节能力、Fe2+产生浓度、COD 去除率以及 B/C等因素的变化较稳定，COD去除率在50~60%之间，远高于不曝气的传统预处理工艺段，且色度去除效果较好，同时提高了化工废水的 B/C，减小了其所含难降解污染物对生化系统的不利影响，又减少了碱的用量，节约了成本。

附图说明

图1 Fe/Al 质量比对COD去除率的影响坐标图；

图2为不同 Fe/Al 质量比下pH值的变化图；

图3为不同 Fe/Al 质量比下Fe2+ 的变化图；

图4为初始PH值对混凝效果的影响坐标图；

图5为铁铝催化预处理工艺流程图；

图6为铁铝曝气微电解预处理工艺对COD的去除效果图；

图7为采用本发明技术方案进行连续处理1个月的COD的去除率变化图。

具体实施方式

实施例1

1 实验部分

1.1 废水来源

试验水样取自绍兴滨海工业区绍兴水处理发展有限公司二期稳流池出水。印染废水水质：COD 为 800～1300 mg/L、pH 为6.80～7.5，色度 150～250 倍；SS 质量浓度为 200～350 mg/L。

1.2 实验材料及仪器

铁铝混合物中所用铝片为薄片，剪成细条碎片状备用，铁采用铁刨花（38CrMoAl）的形式，为机械加工厂废料；试验所用药品主要包括NaOH、硫酸、重铬酸钾、硫酸汞、硫酸银、硫酸亚铁铵、盐酸、盐酸羟胺、冰乙酸、邻菲啰啉等，均为分析纯。

采用的测试仪器为：雷磁 PHS-2F 型 pH 计；TU1810 紫外可见分光光度计；5B-3C 型 COD 测定仪；电子天平（PM400，Mettler）；溶氧仪。

1.3 实验方法

将上述铝片和铁刨花按一定比例混合均匀后，置于1 000mL 广口试剂瓶中，取一定堆积密度0.5Kg/L，加入约 1000 mL 上述化工废水至满，加盖封闭，于摇床中以转速 120 r/s、恒温 25 ℃反应若干小时后，静置沉淀后取样测定，测定项目包括 COD、BOD₅、pH、Fe²⁺、总 Fe、色度等，样品的采集、保存与测定均按照国家标准实施（国家环保总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水分析监测方法[M].第 4 版(增补版).北京:中国环境科学出版社,2002.）。

2. 结果与讨论

2.1 Fe/Al 质量比的影响

分别取铁刨花、铝条，按不同质量比混合后，加入约 1000 mL 化工废水至满，加盖封闭，于摇床中以转速 120 r/s、恒温 25 ℃反应12小时后取样测定。

Fe/Al 质量比对处理效果有较大的影响，结合图1，随着 Fe/Al比的增加，COD去除效果开始出现峰值，随后在处于较低水平，但是过了一定值后，处理效果又呈上升趋势；催化铁铝内电解处理印染废水时，铁铜质量比在 3∶2 左右时，效果最好。由此可见，对于一定量的铁铝混合物，当其中的铝量太少时，溶液中构成的微电池的数目不够，处理效果不佳，而在一定范围内，处理效果虽然受铝量增加而波动，但由于此时铝的条件限制，处理效果均处于较低水平，之后随着铝量的增加，铝的电解占主导，微电池的数目随之增加，处理效果随之改善。

结合图 2 可知，印染废水处理后pH值的波动也有类似的影响，且发现铁铝混合物催化电解后的印染废水pH较高，对后期混凝有利，这一实验结果，再次验证了铁铝质量比为3∶2时处理效果最佳。

2.2 混凝初始PH的影响

因二期预处理进水PH在7~8 ，取二期预处理进水，将经铁铝混合物处理后的印染废水取1L，加入液碱分别调整印染废水pH 为7.5、8、8.5、9、9.5、10，以100 r/s的搅拌速度进行混凝30 min，后静置30min，取上清液测定出水COD等指标。

结合图3和图4可知，初始（搅拌混凝过程）pH值在8~9.5之间处理效果较好，当PH=10时，Al³⁺的电化学腐蚀占主导，Fe²⁺的浓度较低，COD去除效果降低；在后续的静置沉淀过程中则需调节pH值大于8，以满足处理需求。

进一步的色度实验也表明，采用本发明技术方案处理后的水分色度远远优于未处理的印染废水以及常规方法处理的印染废水的色度。

实施例2

2.1 废水来源

试验水样取自绍兴滨海工业区绍兴水处理发展有限公司一期预处理进水。印染废水水质：COD 为 700～1100 mg/L、pH 为6.80～8.6，色度 250～350 倍。SS 质量浓度为 200～350 mg/L。

2.2工艺流程

从一期污水提升泵房接入一期进水，导入装有铁铝混合物的催化装置中进行曝气处理，中沉池分离后，出水再进入生化池，进行传统活性污泥SBR法处理，生化段设立独立的污泥回流系统，具体工艺流程图详见图5所示。

以一定量的Fe/Al 质量比以及填料比（0.1kg/L）的装置中，设置曝气装置，使污水在铁铝催化曝气池内停留时间约1.5h，沉淀时间约2h。

2.3 结果与讨论

在上述最适宜条件下，进行铁铝内电解曝气催化预处理印染废水中试约1个月，结合图6预处理前后COD值的变化图，以及图7铁铝催化预处理工艺对COD的去除率以及对B/C值的影响示意图可以得出与实施例1相近似的结果。

表 1 连续1个月 B/C值的变化

因此，采用本发明技术方案进行污水的处理时，综合实施例1和实施例2，可以得出如下结论：

（1）本发明所提供的铁铝曝气微电解对污水进行催化预处理工艺是在常规的铁催化、铝催化的研究基础上，针对高浓度印染废水强化后的新型预处理工艺，Fe/Al 质量比对处理效果有较大的影响，随着 Fe/Al比的增加，COD去除效果出现一定趋势变化；催化铁铝内电解处理印染废水时，铁/铝质量比在 3∶2 左右时，效果最好。由此可见，对于一定量的铁刨花，当铝量太少时，溶液中构成的微电池的数目不够，处理效果不佳，而在一定范围内，处理效果虽然受铝量增加而波动，但由于此时铝的条件限制，处理效果均处于较低水平，之后随着铝量的增加，铝的电解占主导，微电池的数目随之增加，处理效果随之改善。

（2）在处理印染废水的反应过程中，pH 的调节作用主要是靠酸与铁的腐蚀反应，以及铁铝在曝气条件下发生的电化学反应；色度去除以及可生化性的提高主要是靠催化铁内电解体系中的 FeO、Fe2+和[H]对废水中有色物质的生色基团的还原作用；对 COD 的去除主要是铁离子水解形成的 Fe(OH)2和 Fe(OH)3的混凝作用，去除率主要与反应后 pH 有关，铁铝催化内电解后的印染废水PH较高，对后期混凝有利。

相较于常规的催化铁或催化铝内电解体系，本工艺对化工废水 pH的调节能力、Fe2+产生浓度、COD 去除率以及 B/C等因素的变化较稳定，COD去除率在50~60%之间，远高于不曝气的传统预处理工艺段，且色度去除效果较好，同时提高了化工废水的 B/C，减小了其所含难降解污染物对生化系统的不利影响，又减少了碱的用量，节约了成本。

Claims

1.铁铝曝气微电解污水处理工艺，其特征在于：将待处理废水添加到铁铝混合物中，铁铝混合物中，铁与铝的质量比为1：（1.3-1.8），铁铝混合物与待处理废水的添加比例为0.5-1.0Kg/L；密封并在摇床上于恒温下反应，摇床转速为120r/s，恒温为25℃，反应时间为6-12h；反应完毕后，调整pH值，搅拌混凝，搅拌速度为100r/s，pH值为8-9.5，混凝时间为30分钟；静置沉淀，去除下层沉淀后，将上层清液排出。

2.如权利要求1所述的铁铝曝气微电解污水处理工艺，其特征在于：所述的静置沉淀时的pH＞8，静置沉淀的时间为30分钟。