Fenton_生物接觸氧化處理綜合電鍍廢水

1、廣 東 化 工 2011年 第7期 114 第38卷 總第219期Fenton-生物接觸氧化處理綜合電鍍廢水王剛1,謝超2(1. 湖南永清水務(wù)有限公司,湖南 長(zhǎng)沙 410005;2.湖南有色金屬研究院環(huán)保所,湖南 長(zhǎng)沙 410015摘 要電鍍綜合廢水由于水量大、水質(zhì)復(fù)雜導(dǎo)致處理難度大、處理成本高的困難。在分析廢水水質(zhì)特點(diǎn)和傳統(tǒng)處理工藝的基礎(chǔ)上,采用Fenton 生物接觸氧化工藝對(duì)電鍍綜合廢水進(jìn)行處理,運(yùn)行結(jié)果表明,該聯(lián)合工藝對(duì)污染物具有顯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 ,各項(xiàng)

2、水質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于廣東省水污染物排放限制(DB44/26-2001第二時(shí)段的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞Fenton ;生化處理;電鍍;沖洗廢水中圖分類號(hào)X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)1007-1865(201107-0114-02Treatment of Electroplating Plant Wastewater by Fenton reagent and BiologicalContact Oxidation ProcessWang Gang 1, Xie Chao 2(1. Hunan Yonker Water Co., Ltd., Changsha 410005;2. Hunan Resea

3、rch Institute of Nonferrous Metals, Changsha 410015, ChinaAbstract: 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 co

4、mplicated 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

5、had significant and highly efficient removal performance, but the treated wastewater wasbetter 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.Keywor

6、ds: Fenton reagent ;biological contact oxidation process ;electroplate ;clean wastewater電鍍是利用電化學(xué)的方法對(duì)金屬和非金屬表面進(jìn)行裝飾、防護(hù)及獲取某些新性能的一種工藝過(guò)程。廢水含有Cr 6+和Cu 2+等重金屬離子,且含有氰化物,廢水可生化性小,處理難度較大,文章采用Fenton 氧化技術(shù)與生物接觸氧化技術(shù)組合的方法處理電鍍綜合廢水,達(dá)到了較好的效果。1 廢水水質(zhì)廢水直接來(lái)源于電鍍車間,廢水主要是車間沖洗廢水,廢水水質(zhì)復(fù)雜,含有氰化物、重金屬污染物和有機(jī)污染物等。廢水水質(zhì)參數(shù)見(jiàn)表1。表1 廢水水質(zhì) Tab

7、.1 Wastewater quality廢水名稱 水量 /(m 3d -1 pHCu /(mgL -1Ni /(mgL -1CN /(mgL -1Cr /(mgL -1COD /(mgL -1 電導(dǎo)率/(scm -2車間沖洗廢水 100 2.54 60 20 10 2 250 mg/L 時(shí),對(duì)COD 去除率的提高甚微,此時(shí)的n (Fe 2+n (H 2O 2約為11.7。故試驗(yàn)過(guò)程中Fenton 試劑反應(yīng)器內(nèi)H 2O 2的投量宜為250 mg/L ,去除率趨于穩(wěn)定(約50 %。采用Fenton 試劑強(qiáng)化處理廢水調(diào)節(jié)pH 沉淀后,可大大提高處理效果,對(duì)原水COD 的去除率可達(dá)到70 %,出水氰

8、化物濃度在1.5mg/L 以下(見(jiàn)圖3,同時(shí)出水B/C 值也提高到0.4以上,為該廢水的進(jìn)一步處理創(chuàng)造了有利條件。4.2 接觸氧化處理效果生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝,其特點(diǎn)是在池內(nèi)設(shè)置填料,池底曝氣對(duì)污水進(jìn)行充氧,并使池體內(nèi)污水處于流動(dòng)狀態(tài),以保證污水與污水中的填料充分接觸,避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。在處理過(guò)程中,液相中溶解的有機(jī)物和氧進(jìn)入生物膜,生物膜上的微生物對(duì)這些有機(jī)物分解,并不斷新陳代謝,從而達(dá)到連續(xù)處理廢水的目的。本項(xiàng)目取某城鎮(zhèn)污水處理廠濃縮池污泥裝入生物接觸氧化池,同時(shí)加入預(yù)處理后出水悶曝。在悶曝過(guò)程中,每隔12 h 更換

9、上清液一次(更換量為全池容積的30 %,棄去上清液,補(bǔ)充廢水,繼續(xù)曝氣。從第5天開(kāi)始間歇進(jìn)水,并逐步提高進(jìn)水流量。8 d 后在軟性填料上開(kāi)始掛有微生物菌膠團(tuán)和大量游離細(xì)菌,繼而改間歇進(jìn)水為連續(xù)進(jìn)水,15 d 后出水清澈,生物膜變厚,說(shuō)明馴化完成,掛膜成功。穩(wěn)定運(yùn)行結(jié)果如圖4所示,COD 下降到80 mg/L 以下,去除率己穩(wěn)定在70 %以上,出水達(dá)標(biāo)排放。C N -濃度/(m g L -1運(yùn)行時(shí)間/d圖3 芬頓試劑法對(duì)氰化物去除效果Fig.3 Fenton reagent for cyanide removal馴化時(shí)間/d C O D 濃度/(m g L -1COD 去除率/%圖4 生物接觸氧

10、化處理前后COD 變化 Fig.4 COD changes before and after Biological contact oxidation process 4.3 整體處理效果 該聯(lián)合工藝自投入使用后,運(yùn)行穩(wěn)定,處理效果較好,該工業(yè)園廢水處理后全因子達(dá)標(biāo),各工藝單元處理后的指標(biāo)及總出水各項(xiàng)指標(biāo)見(jiàn)表2。由表可得,經(jīng)該聯(lián)合工藝處理后的綜合電鍍廢水出水各項(xiàng)指標(biāo)均符合廣東省水污染物排放限制(DB44/26-2001第二時(shí)段的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。廢水處理費(fèi)用為2.84元/t(不含折舊費(fèi)。表2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果Tab.2 Water quality monitoring results監(jiān)測(cè)指標(biāo)序號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)pH

11、Cu 2+/(mgL -1Ni 2+/(mgL -1Cr 6+ /(mgL -1氰化物 /(mgL -1COD /(mgL -1 電導(dǎo)率 /(scm -21 調(diào)節(jié)池 2.54 94 18 1.8 10 500 7000100002 Fenton 混凝沉淀池后 9.011 2 1 1.5 1 250 700090003 接觸氧化二沉池 6.26.8 0.5 0.5 0.6 0.4 80 500065005 結(jié)論(1運(yùn)行結(jié)果表明,應(yīng)用Fenton 氧化+混凝沉淀預(yù)處理廢水不僅能有效地去除廢水中的氰化物、重金屬離子等難生物降解的污染物,而且好還能更好的提高廢水的可生化性,降低廢水的毒性,為后續(xù)的生化

12、處理單元提供可行的基礎(chǔ)。(2工程應(yīng)用表明,采用Fenton-接觸氧化法聯(lián)合工藝對(duì)綜合電鍍廢水進(jìn)行處理能達(dá)到非常好的處理效果,連續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,出水不僅能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放,還優(yōu)于常規(guī)處理工藝處理出水。解決了重金屬處理系統(tǒng)與生物系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行的兼容性、生物毒性等問(wèn)題。(3對(duì)電鍍車間清洗廢水采用生化法深度處理,可有效解決以往采用物化方法處理COD 超標(biāo)的難題,并且可進(jìn)一步去除重金屬離子和氰化物。生化處理,效果穩(wěn)定,工藝簡(jiǎn)單,運(yùn)行成本相(下轉(zhuǎn)第89頁(yè)好,故選擇粉煤灰吸附廢水的最佳pH 為7。下面實(shí)驗(yàn)都將其溶液調(diào)至中性。2.3 溫度對(duì)靜態(tài)吸附的影響在2組錐形瓶中分別加入廢水水樣并將其溶液調(diào)至中性,加入一定量粉

13、煤灰,用恒溫水浴鍋控制溫度,分別在25 、28 、31、34 下振蕩至吸附平衡,取樣經(jīng)離心機(jī)分離后取上清液測(cè)定其吸光度,并計(jì)算粉煤灰對(duì)吸光度的去除率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。表3 溫度對(duì)廢水吸附的影響Tab.3 The effects to adsorb wastewater of temperature溫度/ 有機(jī)廢水吸光度去除率/%甲基橙廢水吸光度去除率/%25 87.65 98.06 28 84.87 97.73 31 84.8 96.96 34 84.87 96.63 吸附本身是一個(gè)放熱過(guò)程,溫度升高并不有利于吸附的進(jìn)行,由表3可以看出:吸光度的去除率隨溫度的升高而減小。當(dāng)溫度由25 升高到2

14、8 的過(guò)程中,吸光度去除率急劇減小;溫度高于28 以后,吸光度去除率減小的趨勢(shì)不大。由此可見(jiàn),低溫時(shí)的處理效果明顯好于高溫時(shí)的處理效果,所以利用粉煤灰處理廢水水樣時(shí),一般在室溫下即可進(jìn)行。2.4 粉煤灰粒徑對(duì)靜態(tài)吸附的影響在2組錐形瓶中分別加入廢水水樣并將其溶液調(diào)至中性,加入一定量不同粒度的粉煤灰,充分振蕩40 min 后離心分離取上清液測(cè)量吸光度,并計(jì)算粉煤灰對(duì)吸光度的去除率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。表4 粉煤灰粒徑對(duì)廢水吸附的影響Tab.4 The effects to adsorb wastewater of fly ash size粒徑目數(shù) 有機(jī)廢水吸光度去除率/%甲基橙廢水吸光度去除率/%8

15、0 98.79 91.52 100 99.15 94.69 120 99.43 96.5 140 99.64 97.15 180 99.7997.61由表4的數(shù)據(jù)可以看出:粉煤灰對(duì)兩種廢水的吸光度去除率隨著粉煤灰粒經(jīng)目數(shù)的增大均增大,粒徑目數(shù)越大的粉煤灰,其顆粒越細(xì),因而比表面積越大,吸附效果就越好。粉煤灰處理廢水的最佳粒徑為180目。表5 靜態(tài)吸附廢水處理效果Tab.5 Results in static absorption experiment參數(shù)有機(jī)廢水 原水 處理后的 水樣 甲基橙廢水 原水 處理后的水樣pH 9.52 7-8 8.13 7-8 吸光度 1.406 0.026 1.5

16、45 0.022 濃度 0.1 0.0019 0.04 9E-4 顏色橙黃色無(wú)色黃色無(wú)色2.5 靜態(tài)吸附處理廢水的效果選用上述靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)的最佳條件:分別向200 mL 有機(jī)廢水和甲基橙廢水水樣中投加粒徑為180目的粉煤灰20 g 和10 g ,在pH 為7,溫度為25 的條件下,進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn),處理結(jié)果見(jiàn)表5。由以上數(shù)據(jù)可以得出:在最佳條件下經(jīng)過(guò)粉煤灰吸附處理后的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室高濃度有機(jī)廢水和甲基橙廢水水樣顏色明顯變澄清,其吸光度和濃度液明顯降低,在此最佳實(shí)驗(yàn)條件下,吸光度的去除率分別達(dá)到98.15 %和98.5 %,濃度的去除率分別達(dá)到98.1 %和97.75 %。2.6 粉煤灰柱高對(duì)動(dòng)態(tài)吸附的

17、影響以內(nèi)徑為10 mm ,長(zhǎng)約700 mm 的酸式滴定管作處理柱,為防止粉煤灰泄漏,底部鋪墊少許小于30目粒徑的粉煤灰,再將180目的粉煤灰試樣裝入柱中,制成粉煤灰處理柱,制作高度分別為25 cm 、30 cm 、35 cm 、40 cm 。取適量有機(jī)廢水和甲基橙廢水水樣,自上而下流過(guò)處理柱,直到下端出口處不再有液體流出為止,測(cè)定處理后水樣的吸光度,并計(jì)算粉煤灰對(duì)吸光度的去除率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。 表6 粉煤灰柱高對(duì)廢水動(dòng)態(tài)吸附的影響 Tab.6 The effects for dynamic adsorption of fly ash column height 粉煤灰柱高/mm有機(jī)廢水吸光度

18、 去除率/% 甲基橙廢水吸光度 去除率/% 250 98.73 98.51 300 99.15 98.9 350 99.52 99.03 400 99.69 99.1 由以上數(shù)據(jù)可得出:粉煤灰對(duì)兩種廢水吸光度的去除率隨粉煤灰柱高的增加不斷增加,在柱高為400 mm 時(shí),吸光度的去除率達(dá)到分別達(dá)到99.69 %和99.10 %,這主要是因?yàn)榉勖夯抑叨仍黾雍?增加了廢水在處理柱中的停留時(shí)間,灰水接觸更充分,吸附更徹底,因此吸光度的去除率隨之增大。 3 結(jié)論研究結(jié)果表明,利用粉煤灰處理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水能夠達(dá)到較好的處理效果,在pH 為7、室溫,180目粒徑的條件下,投加一定量的粉煤灰處理高濃度有機(jī)廢水和甲基橙廢水,靜態(tài)吸附的吸光度去除率可達(dá)98.15 %和98.5 %,而動(dòng)態(tài)吸附的去除率則可達(dá)99 %以上,去除率較高。粉煤灰是一種廉價(jià)易得的工業(yè)伴生品,處理和使用成本均較低,操作簡(jiǎn)單,使用其對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水進(jìn)行預(yù)處理,能夠大大降低廢水的濃度,取得良好的效果。參考文獻(xiàn)1王永慶,史曉杰,孫川.粉煤灰的綜合利用研究現(xiàn)狀J.廣州化工,