铁碳微电解法处理高盐度有机废水

化工环保

ENV I RONM EN TAL PRO TEC TI ON O F CH E M ICAL I NDU STR Y

2007年第27卷第3期

治理技术

[收稿日期]2006-11-03;[修订日期]2006-12-26。[作者简介]黄瑾(1983—),女,江西省南昌市人,硕士生,

主要从事废水处理技术的研究工作。

[通讯联系人]胡翔,电话:010-********;电邮:huxiang 99

@https://www.360docs.net/doc/f716011403.html, 。

铁碳微电解法处理高盐度有机废水

黄　瑾,胡　翔,李　毅,魏　杰

(北京化工大学环境科学与工程系,北京100029)

[摘要]用铁碳微电解法处理高盐度有机废水,考察了反应初始pH 、铁碳质量比、反应时间、曝气及过氧化氢加入

量等对该废水处理效果的影响。实验结果表明:在反应初始pH 为4.0、铁碳质量比为1、反应时间为60m in 、过氧化氢加入量为0.10%(体积分数)、曝气条件下,COD 去除率为57.6%,盐去除率为47.0%;处理后废水的可生化性有明显的改善,BOD 5/COD 可达0.65;对COD 的去除基本符合一级动力学规律。

[关键词]铁碳微电解;盐度;有机废水;废水处理

[中图分类号]X 703 [文献标识码]A [文章编号]1006-1878(2007)03-0250-03

Trea t m en t of H i gh Sa li n ity O rgan i c W a stewa ter by I ron 2carbon M i croelectrolysis Process

H uang J in,H u Xiang,L i Yi,W ei J ie

(D epart m ent of Environm ental Science and Engineering,B eijing U niversity of C hem ical Technology,B eijing 100029,China )

A b s t ra c t:Iron 2carbon m icroelectrolysis p rocess w as used in the treat m en t of high salin ity organ ic w astew ater .The effects of initial pH,m ass ratio of iron to carbon,reaction ti m e,aeration condition and H 2O 2dosage on the treat m ent w ere exp lored .U nder the conditions of initial pH 4.0,m ass ratio of iron to carbon 1,reaction ti m e 60m in,H 2O 2dosage (volum e fraction )0.10%and w ith aeration,the rem oval rates of COD and salts are 57.6%and 47.0%respectively .The biodegradability of the treated w astew ater is i m p roved obviously w ith 0.65of BOD 5/COD.The m ode of COD rem oval

basically confor m s to the rule of first order kinetics .

Ke y w o rd s:iron 2carbon m icroelectrolysis;salinity;organ ic w astew ater ;w astew ater treat m ent

为了缓解淡水资源日益紧缺的局面,一些沿海国家和地区已将海水直接用于工业生产和生活用水,导致排放废水中含有大量的无机盐。另外,杀虫剂、除草剂、有机过氧化物、制药和染料以及肉类加工厂和海产品加工厂等生产废水中也含有大量的无机盐。高盐度有机废水是较难处理的一种废水,主要是因为相对较高的盐度抑制了微生物的生长,难于直接采用一般的生物法

处理[1]

。而在高盐度条件下,废水具有较高的导电性,这一特点为电化学法在高盐度有机废水处

理方面的应用提供了良好的发展空间[2～7]

。铁碳微电解法是利用金属的电化学腐蚀原理对废水进行处理,用铁和碳构成原电池,对生物难处理废水进行预处理,从而实现大分子有机污染物

的开环、断链,提高废水的可生化性,以利于后续

生化反应的进行[8]

。

本工作利用铁碳微电解法处理高盐度有机废水(简称废水),考察了反应初始pH 、反应时间、铁碳质量比、曝气、过氧化氢的加入量对废水处理效果的影响,并确立了对COD 去除的反应动力学方程。

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　第3期黄瑾等.铁碳微电解法处理高盐度有机废水

1　实验部分

1.1　废水水质

废水为某化工厂的生产废水,废水中有苯胺、含硫有机化合物等多种难降解的有机化合物,COD为4000～7000m g/L,苯胺质量浓度为40～100m g/ L,盐度为20～40g/L,pH为5～9,BOD5/COD小于0.2。

1.2　试剂和仪器

铁粉、过氧化氢、硫酸、氢氧化钠、活性炭等:分析纯。

PHSJ-4A型实验室pH计:上海精密科学仪器有限公司;A R2140型分析天平:奥豪斯国际贸易(上海)有限公司;D R/2500型分光光度计、L TG082型消解炉:美国HA CH公司。

1.3　实验方法

活性炭对废水中的污染物有一定的吸附去除效果,为消除吸附作用对处理效果的影响,将活性炭置于需要处理的废水中,待吸附饱和后备用。

废水在进行处理前需加入硫酸或氢氧化钠调pH,以满足微电解法对反应初始pH的要求。

在微电解槽中放入一定量的铁粉和吸附饱和后的活性炭,加入废水,在不同条件下反应一定时间后,取样,静置0.5h后,取上层清液测定COD和盐度。微电解法处理后出水中有很多Fe2+,为消除其对COD测定的影响,需加适量氢氧化钠调pH以去除Fe2+。

1.4　分析方法

COD采用微回流比色法测定;BOD5采用5天培养法测定;pH采用电极法测定;盐度采用重量法测定。

2　结果与讨论

2.1　影响废水处理效果的主要因素

2.1.1　反应初始pH对废水处理效果的影响

固定铁碳质量比为1、停留时间为45m in,考察反应初始pH对废水处理效果的影响,实验结果见图1。从图1可见,随反应初始pH的增大,COD和盐的去除率逐渐降低。但反应初始pH过低时铁消耗量很大。综合考虑,确定反应初始pH为4.0。2.1.2　停留时间对废水处理效果的影响

固定反应初始pH为4.0、铁碳质量比为1,考察停留时间对废水处理效果的影响,实验结果见图2。从图2可见:随停留时间的延长,COD和盐的去除率提高;当停留时间超过60m in时,COD和盐的去除率变化不大。因此,确定适宜的停留时间为60m in

。

2.1.3　铁碳质量比对废水处理效果的影响

固定反应初始pH为4.0、停留时间为60m in,考察铁碳质量比对废水处理效果的影响,实验结果见图3。从图3可见,铁碳质量比为1时,处理效果最好。铁颗粒中存在碳化铁等杂质,铁浸没在废水中可形成无数个微原电池;再加入活性炭,铁与活性炭颗粒接触后形成大原电池。这会使铁屑在受微原电池腐蚀的基础上,又受到大原电池的腐蚀,从而加速了电极反应,提高了处理效率。另外,活性炭本身对废水中的杂质有一定的吸附作用,对废水处理有利。但活性炭用量过多,运行成本较高。综合考虑,确定铁碳质量比为1。

2.1.4　曝气对铁碳微电解法处理效果的影响

固定反应初始pH为4.0、停留时间为60 m in、铁碳质量比为1,考察曝气和不曝气两种条件对废水处理效果的影响,实验结果见表1。从表1可见,曝气条件下废水的处理效果较好。这是因为:曝气提供的氧气较多,有利于氧化反应

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的进行,同时也增加了对铁屑的搅动,减少了结块的可能性;气泡的摩擦作用有助于去除铁屑表面沉积的钝化膜,有利于铁碳微电解反应器持续稳定运行

。

表1　曝气对废水处理效果的影响

工艺条件COD 去除率,%

盐去除率,%

曝气49.239.6未曝气

46.9

37.6

2.1.5　过氧化氢加入量对废水处理效果的影响

微电解反应过程中可产生大量的Fe 2+

,而Fe 2+

在过氧化氢存在的条件下可发生Fenton 反应,能进一步氧化分解水中的有机污染物,改善废水的处理效果。因此,在上述确定的最佳条件下,考察了过氧化氢加入量(体积分数,下同)对废水处理效果的影响,实验结果见表2。由表2可见,随过氧化氢加入量的增加,COD 及盐的去除率逐渐提高,且废水的可生化性也得到明显的改善,BOD 5/COD 可达0.5以上。这是因为,过氧化氢的加入加快了有机污染物氧化反应的速度,同时促进了电解反应的进行。但随过氧化氢加入量的增加,运行成本也提高。综合考虑,确定过氧化氢加入量为0.10%,此时COD 去除率为57.6%,盐去除率为47.0%,BOD 5/COD 为0.65。

表2　过氧化氢加入量对废水处理效果的影响过氧化氢加入量,%COD 去除率,%盐去除率,%BOD 5/COD

0.0151.241.20.520.0553.444.60.570.10

57.6

47.0

0.65

2.2　COD 去除的动力学研究

在上述确定的最佳条件下,考察反应时间(t )对废水COD 去除效果的影响,实验结果见表3。

表3　反应时间对废水COD 去除效果的影响

t /m in 0102030456075

C t /(m g ?L -1)

5130408736683270273621741753

注:C t 为反应时间t 时废水的COD ,m g /L 。

根据表3的实验数据,分别按零级、一级、二级反

应动力学方程以C t 、lg C t 、

(1/C t -1/C 0)对t 绘图发现,一级动力学方程的线性相关性最好,相关系数为0.9935。因此,可判定铁碳微电解法对COD 的去除基本符合一级动力学规律,一级动力学方程见下式。

lg C t =-0.0059t +3.6914

3　结论

a )用铁碳微电解法处理高盐度有机废水,在反

应初始pH 为4.0、铁碳质量比为1、反应时间为

60m in 、过氧化氢加入量为0.10%、曝气条件下,

COD 去除率为57.6%,盐去除率为47.0%。

b )用铁碳微电解法处理后废水的可生化性有

明显改善,BOD 5/COD 可达0.5以上。

c )铁碳微电解法对COD 的去除基本符合一级动

力学规律,一级动力学方程为lg C t =-0.0059t +

3.6914。

参　考　文　献

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(编辑　徐怡珊)

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