Fenton_生物接触氧化处理综合电镀废水

广 东 化 工 2011年 第7期

· 114 · https://www.360docs.net/doc/2e5869274.html, 第38卷 总第219期

Fenton-生物接触氧化处理综合电镀废水

王刚1

，谢超2

(1． 湖南永清水务有限公司，湖南 长沙 410005；2．湖南有色金属研究院环保所，湖南 长沙 410015)

[摘 要]电镀综合废水由于水量大、水质复杂导致处理难度大、处理成本高的困难。在分析废水水质特点和传统处理工艺的基础上，采用Fenton –生物接触氧化工艺对电镀综合废水进行处理，运行结果表明，该联合工艺对污染物具有显著和高效的去除效果，出水COD ≤80 mg/L ，Cu 2+

≤0.5 mg/L ，Ni 2+≤0.5 mg/L ，Cr 6+≤0.4，氰化物≤0.4 mg/L ，各项水质指标均优于《广东省水污染物排放限制》(DB44/26-2001)第二时段的一级标准。

[关键词]Fenton ；生化处理；电镀；冲洗废水

[中图分类号]X703.1 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2011)07-0114-02

Treatment of Electroplating Plant Wastewater by Fenton reagent and Biological

Contact Oxidation Process

Wang Gang 1

, Xie Chao 2

(1. Hunan Yonker Water Co., Ltd., Changsha 410005；2. Hunan Research Institute of Nonferrous Metals, Changsha 410015, China)

Abstract: Wastewater from the Electroplating Plant was a kind of wastewater difficult to be treated and the treatment costs is expensive. A large amount of wastewater was discharged in the Electroplating Plant. Components of wastewater are complicated with many kinds of pollutants existing in the wastewater. Combined with water quality and traditional treatment method. Fenton reagent and Biological Contact Oxidation Process had been used to treat the wastewater. Applying results in engineering showed that the treatment process not only had significant and highly efficient removal performance, but the treated wastewater was

better than the A criterion of standard of “discharge limits of water pollutants” in Guangdong Province (DB44/26-2001), COD ≤80 mg/L ,Cu 2+

≤0.5 mg/L ，Ni 2+≤0.5 mg/L ，Cr 6+≤0.4，CN -≤0.4 mg/L in the effluent water.

Keywords: Fenton reagent ；biological contact oxidation process ；electroplate ；clean wastewater

电镀是利用电化学的方法对金属和非金属表面进行装饰、防护及获取某些新性能的一种工艺过程。废水含有Cr 6+和Cu 2+等重金属离子，且含有氰化物，废水可生化性小，处理难度较大，文章采用Fenton 氧化技术与生物接触氧化技术组合的方法处理电镀综合废水，达到了较好的效果。

1 废水水质

废水直接来源于电镀车间，废水主要是车间冲洗废水，废水水质复杂，含有氰化物、重金属污染物和有机污染物等。废水水质参数见表1。

表1 废水水质 Tab.1 Wastewater quality

废水名称 水量 /(m 3·d -1) pH

Cu /(mg·L -1)Ni /(mg·L -1)CN /(mg·L -1)Cr /(mg·L -1)COD /(mg·L -1) 电导率

/(ūs·cm -2)

车间冲洗废水 100 2.5~4 <60 <20 <10 <2 <500

7000~1000

2 废水处理工艺及工艺说明

传统的电镀废水处理方法有化学沉淀法、离子交换法、电解

法、化学氧化法和反渗透等。化学沉淀法技术成熟、工艺简单，但药剂费用高、含重金属离子污泥造成二次污染，处理不彻底；离子交换法出水的水质好、设备较简单及操作易于控制，但树脂易饱和或中毒及成本高；化学氧化法反应效率高、处理效果好，

设备相对简单，但药剂成本高；反渗透能耗较低、效率高及操作管理简单，但对预处理要求严格及密封性高。

结合传统废水处理方法的优缺点和电镀综合车间冲洗废水的有机物浓度高、重金属离子含量高、电导率高和含有毒物质等的水质特点，本废水处理工艺如图1所示。采用Fenton 氧化+BAF 法联合工艺对电镀综合废水进行处理。

图1 工艺流程 Fig.1 Process workflow

废水首先采用Fenton 高级氧化法进行预处理，H 2O 2在碱性条

件下不稳定，容易分解，而在酸性条件下是稳定的，几乎不分解。当有Fe 2+存在时，则发生以下化学反应：

Fe 2++H 2O 2→Fe 3++OH -+·OH

H 2O 2在Fe 2+的催化作用下能生成具有很强氧化能力的·OH 自由基，它可以将废水中的CN -氧化成CO 2和N 2，同时·OH 自由基将其中存在的有机物的碳碳双键进行加成，促使双键分裂，改变其分子结构，将其讲解为CO 2和H 2O ，从而降低废水中的COD 浓度。

废水经Fenton 氧化预处理后进行混凝沉淀处理，调节pH 在9.5~10.5范围内并加入PAC 、PAM 进行混凝沉淀，可将大量的

Cu 2+、Ni 2+和剩余的铁离子等金属离子以氢氧化物的形式沉淀而得到去除。

废水中重金属离子和氰化物的毒性，导致单一生物法处理不能达标排放，而单一的物理法或化学法成本高且又无法实现达标排放的要求(尤其是COD 指标)，因此本工艺采用采用物化法作为预处理工艺，再与生物法联合处理废水。废水经物化预处理既减少了进入生化系统的重金属离子浓度及氰化物浓度，又可提高废水的可生化性。好氧生物接触氧化生化系统进一步降解COD 至排放要求。

3 主要反应单元设计

3.1 调节池

调节池内设穿孔曝气管，以防止悬浮物沉淀。调节池HRT 为12 h 。调节池设置液位控制器控制废水提升泵的开启。 3.2 Fenton 氧化池

[收稿日期] 2011-04-15

[作者简介] 王刚(1983-)，男，湖南长沙人，学士，助理工程师，主要从事水处理工程设计。

Fenton 氧化池由pH 调节池和反应池两池合建而成，首先在pH 调节池中通过在线pH 仪表控制硫酸加药计量泵调节氧化池内pH 为2.5~3之间，氧化池内HRT=1.5 h 。 3.3 好氧生物接触氧化池

好氧生物接触氧化池分为2格，设计HRT 为8 h ，填料BOD 负荷取0.8 kgBOD 5/(m 3·d)，填料层高度为2.7 m ，曝气气水比为20∶1。在好氧条件下，附着在填料表面的微生物较好的消耗、分解废水中大部分的有机物。 3.4 自动控制

废水处理系统电气控制采用控制值班室主电控柜、现场控制箱、上位计算机人机界面监控等三地控制方式，通过上位计算机可视化人机界面及相关控制程序对整个废水处理系统工艺流程进行自动化监控和管理，实现整个废水处理站的自动化运行。

4 结果与讨论

4.1 Fenton 处理效果

Fe 2+与H 2O 2的浓度存在一个最佳配比，当H 2O 2浓度一定而Fe 2+浓度超过最佳配比值时，Fe 2+会抑制反应进行，这是因为Fe 2+浓度的升高虽然能促进烃基自由基生成，但也会与其反应，造成烃基自由基的复合儿率增大，使之不能有效地与有机物反应。由于Fenton 试剂法在酸性条件下均能保证较好的除污效果，结合文献资料，原水pH 宜控制在2.5~3.5。反应时间为60 min ，然后调节pH 沉淀后，测定COD 。在原水pH 为2.5~3.5，COD 为300 mg/L 左右、反应时间为60 min 的条件下，考察了H 2O 2(30 %)的投量对Fenton 试剂法处理效果的影响，结果见图2。

C O

D 去除率/%

H 2O 2投加量 图2 H 2O 2投加量对芬顿试剂法处理效果的影响 Fig.2 Effect of H 2O 2 content to removal efficiency of Fenton method

随着H 2O 2投加投加量增加COD 的去除效率大大提高，当其

投加量>250 mg/L 时，对COD 去除率的提高甚微，此时的n (Fe 2+)∶

n (H 2O 2)约为1∶1.7。故试验过程中Fenton 试剂反应器内H 2O 2的

投量宜为250 mg/L ，去除率趋于稳定(约50 %)。

采用Fenton 试剂强化处理废水调节pH 沉淀后，可大大提高处理

效果，对原水COD 的去除率可达到70 %，出水氰化物浓度在1.5

mg/L 以下(见图3)，同时出水B/C 值也提高到0.4以上，为该废

水的进一步处理创造了有利条件。

4.2 接触氧化处理效果

生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生

物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充

氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料

充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺

陷。在处理过程中，液相中溶解的有机物和氧进入生物膜，生物膜上的微生物对这些有机物分解，并不断新陈代谢，从而达到连续处理废水的目的。

本项目取某城镇污水处理厂浓缩池污泥装入生物接触氧化池，同时加入预处理后出水闷曝。在闷曝过程中，每隔12 h 更换上清液一次(更换量为全池容积的30 %)，弃去上清液，补充废水，继续曝气。从第5天开始间歇进水，并逐步提高进水流量。8 d 后在软性填料上开始挂有微生物菌胶团和大量游离细菌，继而改间歇进水为连续进水，15 d 后出水清澈，生物膜变厚，说明驯化完成，挂膜成功。稳定运行结果如图4所示，COD 下降到80 mg/L 以下，去除率己稳定在70 %以上，出水达标排放。

C N -

浓度/(m g ·L -1

)

运行时间/d

图3 芬顿试剂法对氰化物去除效果

Fig.3 Fenton reagent for cyanide removal

驯化时间/d C O D 浓度/(m g ·L -1

)

COD 去除率/%

图4 生物接触氧化处理前后COD 变化 Fig.4 COD changes before and after Biological contact oxidation process 4.3 整体处理效果 该联合工艺自投入使用后，运行稳定，处理效果较好，该工业园废水处理后全因子达标，各工艺单元处理后的指标及总出水各项指标见表2。由表可得，经该联合工艺处理后的综合电镀废水出水各项指标均符合《广东省水污染物排放限制》(DB44/26-2001)第二时段的一级标准。废水处理费用为2.84元/t(不含折旧费)。表2 水质监测结果

Tab.2 Water quality monitoring results

监测指标

序号

监测点

pH

Cu 2+

/(mg·L -1)Ni 2+

/(mg·L -1)Cr 6+ /(mg·L -1)氰化物 /(mg·L -1)COD /(mg·L -1) 电导率 /(ūs·cm -2)

1 调节池 2.5~4 ≤94 ≤18 ≤1.8 ≤10 ≤500 7000~10000

2 Fenton 混凝沉淀池后 9.0~11 <2 <1 <1.5 <1 <250 7000~9000

3 接触氧化二沉池 6.2~6.8 <0.5 <0.5 <0.6 <0.

4 <80 5000~6500

5 结论

(1)运行结果表明，应用Fenton 氧化+混凝沉淀预处理废水不仅能有效地去除废水中的氰化物、重金属离子等难生物降解的污染物，而且好还能更好的提高废水的可生化性，降低废水的毒性，为后续的生化处理单元提供可行的基础。

(2)工程应用表明，采用Fenton-接触氧化法联合工艺对综合电镀废水进行处理能达到非常好的处理效果，连续监测结果表明，

出水不仅能稳定达标排放，还优于常规处理工艺处理出水。解决了重金属处理系统与生物系统同时运行的兼容性、生物毒性等问题。

(3)对电镀车间清洗废水采用生化法深度处理，可有效解决以往采用物化方法处理COD 超标的难题，并且可进一步去除重金属离子和氰化物。生化处理，效果稳定，工艺简单，运行成本相

(下转第89页)

好，故选择粉煤灰吸附废水的最佳pH 为7。下面实验都将其溶液调至中性。

2.3 温度对静态吸附的影响

在2组锥形瓶中分别加入废水水样并将其溶液调至中性，加入一定量粉煤灰，用恒温水浴锅控制温度，分别在25 ℃、28 ℃、31℃、34 ℃下振荡至吸附平衡，取样经离心机分离后取上清液测定其吸光度，并计算粉煤灰对吸光度的去除率，实验结果见表3。

表3 温度对废水吸附的影响

Tab.3 The effects to adsorb wastewater of temperature

温度/℃ 有机废水吸光度去除率/%甲基橙废水吸光度去除率/%

25 87.65 98.06 28 84.87 97.73 31 84.8 96.96 34 84.87 96.63 吸附本身是一个放热过程，温度升高并不有利于吸附的进行，

由表3可以看出：吸光度的去除率随温度的升高而减小。当温度

由25 ℃升高到28 ℃的过程中，吸光度去除率急剧减小；温度高

于28 ℃以后，吸光度去除率减小的趋势不大。由此可见，低温

时的处理效果明显好于高温时的处理效果，所以利用粉煤灰处理废水水样时，一般在室温下即可进行。

2.4 粉煤灰粒径对静态吸附的影响

在2组锥形瓶中分别加入废水水样并将其溶液调至中性，加

入一定量不同粒度的粉煤灰，充分振荡40 min 后离心分离取上清

液测量吸光度，并计算粉煤灰对吸光度的去除率，实验结果见表

4。

表4 粉煤灰粒径对废水吸附的影响

Tab.4 The effects to adsorb wastewater of fly ash size

粒径目数 有机废水吸光度去除率/%甲基橙废水吸光度去除率/%

80 98.79 91.52 100 99.15 94.69 120 99.43 96.5 140 99.64 97.15 180 99.79

97.61

由表4的数据可以看出：粉煤灰对两种废水的吸光度去除率随着粉煤灰粒经目数的增大均增大，粒径目数越大的粉煤灰，其颗粒越细，因而比表面积越大，吸附效果就越好。粉煤灰处理废水的最佳粒径为180目。

表5 静态吸附废水处理效果

Tab.5 Results in static absorption experiment

参数

有机废水 原水 处理后的 水样 甲基橙废水 原水 处理后的水样

pH 9.52 7-8 8.13 7-8 吸光度 1.406 0.026 1.545 0.022 浓度 0.1 0.0019 0.04 9E-4 颜色

橙黄色

无色

黄色

无色

2.5 静态吸附处理废水的效果

选用上述静态吸附实验的最佳条件：分别向200 mL 有机废水和甲基橙废水水样中投加粒径为180目的粉煤灰20 g 和10 g ，在pH 为7，温度为25 ℃的条件下，进行吸附实验，处理结果见表5。

由以上数据可以得出：在最佳条件下经过粉煤灰吸附处理后的化学实验室高浓度有机废水和甲基橙废水水样颜色明显变澄清，其吸光度和浓度液明显降低，在此最佳实验条件下，吸光度的去除率分别达到98.15 %和98.5 %，浓度的去除率分别达到98.1 %和97.75 %。

2.6 粉煤灰柱高对动态吸附的影响

以内径为10 mm ，长约700 mm 的酸式滴定管作处理柱，为防止粉煤灰泄漏，底部铺垫少许小于30目粒径的粉煤灰，再将180目的粉煤灰试样装入柱中，制成粉煤灰处理柱，制作高度分别为25 cm 、30 cm 、35 cm 、40 cm 。取适量有机废水和甲基橙废水水样，自上而下流过处理柱，直到下端出口处不再有液体流出

为止，测定处理后水样的吸光度，并计算粉煤灰对吸光度的去除率，实验结果见表6。 表6 粉煤灰柱高对废水动态吸附的影响 Tab.6 The effects for dynamic adsorption of fly ash column height 粉煤灰柱高/mm

有机废水吸光度 去除率/% 甲基橙废水吸光度 去除率/% 250 98.73 98.51 300 99.15 98.9 350 99.52 99.03 400 99.69 99.1 由以上数据可得出：粉煤灰对两种废水吸光度的去除率随粉煤灰柱高的增加不断增加，在柱高为400 mm 时，吸光度的去除率达到分别达到99.69 %和99.10 %，这主要是因为粉煤灰柱高度增加后，增加了废水在处理柱中的停留时间，灰水接触更充分，吸附更彻底，因此吸光度的去除率随之增大。 3 结论

研究结果表明，利用粉煤灰处理化学实验室废水能够达到较好的处理效果，在pH 为7、室温，180目粒径的条件下，投加一定量的粉煤灰处理高浓度有机废水和甲基橙废水，静态吸附的吸光度去除率可达98.15 %和98.5 %，而动态吸附的去除率则可达99 %以上，去除率较高。粉煤灰是一种廉价易得的工业伴生品，处理和使用成本均较低，操作简单，使用其对化学实验室废水进行预处理，能够大大降低废水的浓度，取得良好的效果。

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(本文文献格式：乔波，卢龙．粉煤灰吸附处理化学实验室废水试验研究[J]．广东化工，2011，38(7)：88-89)

(上接第115页)

对低廉。本生化处理方法的成功应用将从根本上解决目前常规处理工艺所面临的处理成本较高，投资成本高、处理出水不稳定、管理操作复杂等问题。

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(本文文献格式：王刚，谢超．Fenton-生物接触氧化处理综合电镀废水[J]．广东化工，2011，38(7)：114-115)