雍文彬，孫彥富，陳震華，何燦林
(廣州電器科學研究所，廣東廣州510302)

　　摘 要：介紹了采用部分微電解法處理堿性印染廢水所進行的試驗。結果表明：①當進水COD為257 mg/L、色度為200倍時，出水COD(80 mg/L)和色度(30倍)均達到《污水綜合排放標準》的一級標準；②當進水COD為1685 mg/L、色度為800倍時，COD和色度的去除率分別為62.4%和95%。該工藝運行成本比全部電解法低20%～50%，可節省基建費用20%以上，其處理效果明顯優于普通混凝法。
　　關鍵詞：鐵屑微電解；部分微電解法；堿性印染廢水
　　中圖分類號：X703
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2001)12-0066-03

　　鐵屑微電解法在我國已有10多年的歷史，目前已廣泛運用于印染、制藥、洗滌劑等廢水的前處理，其原理已有大量報道［1～6］。鐵屑微電解需在酸性(pH＜6)溶液中才能順利進行，微電解前需向廢水中投酸調pH值至3.5～6，電解后又要投堿以促其形成氫氧化鐵沉淀。當廢水的堿性較強時，用該方法處理則因酸耗過大、成本太高而無法實現，而采用常規藥劑進行混凝處理又難以取得較好的效果，因而提出了部分微電解法，即只需將部分堿性廢水投酸后通過微電解反應柱，其出水(pH值接近6)與一定比例的原水(pH＞9)混合，調整該比例使混合液的pH=7.5～8，此時微電解產生的新生態Fe²⁺、Fe³⁺形成Fe(OH)₂和Fe(OH)₃凝聚劑，其具有良好的吸附和凝聚性能，能有效去除廢水中的COD和色度。雖然部分微電解法需將廢水的pH值調至更低，但其總酸耗小于全部微電解法的酸耗(因為有很大一部分廢水不通過微電解反應柱，無需投酸)，而且電解后不用再投堿調節pH值而節省了堿耗。

1　試驗內容和方法

1.1廢水來源與水質
　　廢水a：取自中山市某印染廠，其COD為257 mg/L、色度為200倍、pH=10，其中含有多種活性染料(活性大紅、活性黑)、色粉、燒堿和純堿。
　　廢水b：取自中山市某印染廠，其COD為1 684.6 mg/L、色度為800倍、pH=10.4，其中含有多種活性染料、硫化染料(硫化紅棕、硫化黑膏、硫化深藍3R等)、色粉AS、堿劑等。
1.2工藝流程
　　部分微電解法處理堿性印染廢水的工藝流程如圖1所示。

　　鐵、炭微電解反應柱高為1 200 mm，內徑為130 mm，內裝1∶1的焦炭和鑄鐵屑填料，試驗前用1%的稀硫酸浸泡并用清水洗滌。
　　調節計量泵2使廢水在微電解反應柱中停留40 min，用硫酸調節廢水的pH值，記錄硫酸用量，并測定電解出水的含Fe量；再調節計量泵1的流量使沉淀池中廢水的含Fe量為100 mg/L，記錄此時通過電解反應柱的廢水所占的比例，并用NaOH溶液或H₂SO₄溶液調pH值到8，沉淀后取上清液進行分析。然后改變pH值和電解處理廢水所占的比例,重復上述試驗，可得到一定條件下不同比例廢水在微電解時的COD和色度去除率、酸耗、堿耗。
1.3　測定方法^［7］
　　COD:重鉻酸鉀法；色度：稀釋倍數法；pH：PHS—52C型酸度計；Fe:原子吸收分光光度法。

2　結果與討論

2.1　處理效果與酸堿費用的關系
　　用廢水a作試驗，調節其初始pH值，在微電解反應柱內停留時間為40 min，測定出水含Fe量。加入一定比例的原水混合后使總Fe含量均為100 mg/L，測定出水水質，并記錄不同電解比例時的酸耗和堿耗，即可得出運行中所需酸堿藥劑的費用。通過上述試驗得到部分微電解法的電解比例與處理效果的關系(見表1)。

表1　　電解比例與處理效果的關系 電解比例(%) 出水COD(mg/L) COD去除率(%) 出水色度(倍) 色度去除率(%) 100 64.0 75.1 10 95 81.2 70.2 72.7 10 95 65.7 74.0 71.2 20 90 43.6 77.1 70.0 20 90 34.8 79.4 69.1 30 85 29.1 81.5 68.3 40 80 22.4 86.4 66.4 40 80 17.3 94.8 63.1 60 70 13.6 93.3 63.7 80 60 10.2 100.5 60.9 80 60

　　從表1可以看出，COD與色度的去除率隨電解比例的減小而降低。當混凝過程中起決定作用的Fe含量控制在100 mg/L時，COD與色度的降解率隨電解比例的減小而降低，這充分說明微電解過程提高了COD和色度的降解率。廢水通過微電解反應柱時，微電池陰極產生的新生態［H］容易與廢水中的染料發生還原反應，破壞染料的發色基團(去除色度)。該氧化還原反應還可能使某些可溶污染物沉淀，使膠體脫穩，借以改善廢水中懸浮物的沉淀性能。所以在運行成本允許的情況下，應盡可能采用全部微電解法以提高處理效果。
　　對于廢水a，經部分或全部微電解處理的出水均可達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)的一級標準，但其酸堿費用卻相差甚遠。全部電解時，酸堿費用為0.79 元/m³；當電解比例為43.6%時，酸堿費用只需0.38 元/t，相當于全部電解時的1/2；當電解比例下降到29.1%時，酸堿費用只有全部電解時的1/3。微電解比例與所需酸堿藥劑費用的關系見圖2。

　　圖2直觀地顯示了酸耗和堿耗隨電解比例的變化關系。當電解比例＞30%時，酸耗和堿耗的總和隨電解比例的減小急劇減??；而電解比例＜30%后，酸耗和堿耗的總和隨電解比例的減小變化不大。所以電解比例不宜低于30%。
2.2微電解法與普通混凝法的處理效果對比
　　對同一廢水在相同的條件下用聚鐵和聚鋁作混凝對比試驗,改變聚鐵和聚鋁的用量,取其最佳處理效果與微電解試驗結果進行比較。對廢水a的處理結果如表2所示。

表2　兩種方法對廢水a的處理效果對比 處理方式 COD(mg/L) COD去除率(%) 色度(倍) 色度去除率(%) 原水 257 　 200 　 聚鐵混凝 148 42.4 50 75 聚鋁混凝 141 45.1 60 70 30%微電解 81.5 68.3 30 85 100%微電解 64.0 75.1 10 95

　　就廢水a而言，微電解法對COD和色度的去除效果明顯優于相同條件下聚鐵和聚鋁的混凝效果。從表2可以看出，經聚鐵和聚鋁混凝處理后出水的COD和色度均高于GB 8978—1996的一級標準，仍需后續處理；而通過部分微電解處理后，出水的COD和色度都達到GB 8978—1996的一級標準，無需后續處理。
　　對廢水b的處理效果見表3。

表3　兩種方法對廢水b的處理效果對比 處理方式 COD(mg/L) COD去除率(%) 色度(倍) 色度去除率 (%) 原水 1685 　 800 　 聚鐵混凝 934 44.6 70 91 聚鋁混凝 1132 32.8 120 85 30%微電解 633 62.4 40 95 100%微電解 547 67.5 20 98

　　對廢水b而言，微電解法對COD和色度去除效果同樣明顯優于相同條件下聚鐵和聚鋁的混凝效果。
　　綜上可知，無論是高濃度還是低濃度印染廢水，部分微電解法對其COD的去除率均比常規混凝法高20%以上，色度去除率高10%以上。對于低濃度廢水，部分微電解法無需后續工藝處理即可達標。由此可見，部分微電解法的處理效果顯著優于常規混凝法，這是因為在微電解過程中，陰極反應生成的新生態［H］與廢水中許多組分發生氧化還原反應，破壞了染料分子中的發色和助色基團，達到脫色目的；另一方面由于微電解過程中產生的新生態Fe²⁺(和Fe³⁺)在微堿性條件下生成的Fe(OH)₂或Fe(OH)₃是膠體絮凝劑，比鐵或鋁鹽水解生成的絮凝劑的吸附能力強，能更有效地吸附、凝聚溶液中的懸浮物。
2.3工藝參數的確定
　　部分微電解法主要工藝參數包括電解比例、初始pH值和停留時間。電解比例和初始pH值由廢水pH值及其緩沖能力和處理所要達到的效果共同決定。本試驗中對于廢水a的電解比例確定為1/3，pH值控制在2.5，停留時間以40 min為宜。

3　結論

　?、賹τ诘蜐舛葔A性印染廢水，部分微電解法能使COD和色度達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)的一級標準，無需后續處理。
　?、诓糠治㈦娊夥óa生的新生態Fe²⁺所形成的Fe(OH)₂具有良好的絮凝效果，能有效去除廢水中的COD和色度，其去除率分別比常規混凝法高20%和10%以上。
　?、劾貌糠治㈦娊夥ㄌ幚韷A性印染廢水的效果略低于全部微電解法，但前者可減少酸耗約50%、無需耗堿、可節省酸、堿總費用的60%。若加上鐵耗和電耗，則總運行費用可減少20%～50%。同時，采用部分微電解法的反應器體積可縮小2/3，基建費用可減少20%以上。

參考文獻：

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　　收稿日期：2001-06-16