鐵碳微電解/H2O2耦合聯(lián)用工藝在污水廠尾水提標(biāo)中的應(yīng)用試驗(yàn)

鎮(zhèn)祥華，李樹苑，陳才高

(中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430015)

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鐵碳微電解/H2O2耦合聯(lián)用工藝在污水廠尾水提標(biāo)中的應(yīng)用試驗(yàn)

鎮(zhèn)祥華，李樹苑，陳才高

(中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430015)

采用鐵碳微電解/H2O2耦合聯(lián)用工藝對(duì)印染廢水為主的工業(yè)污水進(jìn)行處理，反應(yīng)條件控制在pH值為3，F(xiàn)e/C質(zhì)量比為2∶1，水力停留時(shí)間(HRT)為 1 h 時(shí)，H2O2(30%)投加量為0.1～0.3 mL/L。試驗(yàn)結(jié)果表明：進(jìn)水CODcr在85.7～152.5 mg/L之間變化，平均值為113.3 mg/L，經(jīng)過鐵碳微電解處理后，出水CODcr在52.5～107.0 mg/L之間變化，平均值為75.6 mg/L，CODcr平均去除率為33.41%，鐵碳微電解出水后續(xù)投加H2O2處理，在H2O2投加量分別是0.1 mL/L、0.2 mL/L、0.3 mL/L的情況下，出水CODcr平均值和去除率分別為63.6 mg/L，43.17% ；53.5 mg/L，52.33% ；50.4 mg/L，55.14%。在H2O2投加量為0.2 mL/L的情況下，出水CODcr低于60 mg/L的排放限值。

印染廢水；鐵碳微電解；雙氧水

1　引言

紹興某污水處理廠進(jìn)水以工業(yè)園區(qū)污水為主，該工業(yè)園區(qū)的工業(yè)企業(yè)有印染、醫(yī)藥、農(nóng)藥等化工企業(yè)，水的污染成分復(fù)雜多變，其中印染廢水占較大比例，可生化性較差，常規(guī)的生化處理工藝很難達(dá)到滿意效果。為了滿足不斷提高的排放標(biāo)準(zhǔn)，必須進(jìn)行尾水的提標(biāo)試驗(yàn)研究，以便為實(shí)際生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

參考其他類似污水的深度處理工藝[1～3]，同時(shí)考慮到靠近工業(yè)園區(qū)，化工原料容易獲得，可見鐵碳微電解工藝是一種切實(shí)可行的方法。鐵碳微電解，又稱內(nèi)電解、零價(jià)鐵法[4]，是以鐵屑和碳構(gòu)成原電池，同時(shí)涉及到氧化還原、電富集、物理吸附和絮凝沉降等多種作用[5]。有研究者在Fenton工藝[6，7]的基礎(chǔ)上，開發(fā)了鐵碳微電解/H2O2耦合聯(lián)用工藝，是在酸性條件下，利用微電解反應(yīng)后水中存在的大量Fe2+作為Fenton反應(yīng)催化劑，促使H2O2生成強(qiáng)氧化性的·OH基團(tuán)，從而氧化去除污染物。

本文以二級(jí)生化處理后的氣浮出水為原水，采用鐵碳微電解/H2O2耦合聯(lián)用工藝流程，試驗(yàn)的出水目標(biāo)控制在CODcr≤60 mg/L。

2　試驗(yàn)方法

(1)鐵碳微電解工藝：鐵碳床進(jìn)水流量20L/h，鐵碳采用現(xiàn)成成品，其中Fe/C質(zhì)量比為2∶1，運(yùn)行中采用硫酸調(diào)整pH值為3，同時(shí)進(jìn)行曝氣，曝氣量按照3∶1標(biāo)準(zhǔn)，水力停留時(shí)間(HRT)為 1 h ，出水采用NaOH 溶液調(diào)節(jié)pH值至7，同時(shí)加入0.1‰PAM攪拌混合均勻后，靜置沉淀30min，取上清液測(cè)定CODcr。

(2)鐵碳微電解/H2O2耦合聯(lián)用工藝：鐵碳床出水置于1 L 燒杯中，加入0.1～0.3 mL/L不同量的H2O2(30%)，攪拌反應(yīng)30 min后采用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至7，同時(shí)加入0.1‰PAM攪拌混合均勻后，靜置沉淀30min，取上清液測(cè)定CODcr。

3　試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1鐵碳微電解工藝試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)起止日期為2015年12月11～12月22日，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1　鐵碳微電解進(jìn)出水水質(zhì)

從圖1可以看出，氣浮池出水水質(zhì)波動(dòng)較大，CODcr在84.8～128.0 mg/L之間變化，平均值為98.0mg/L，經(jīng)過鐵碳微電解工藝處理后，出水CODcr在55.9～80.6 mg/L之間變化，平均值為66.5 mg/L，CODcr平均去除率為32.20%。整個(gè)試驗(yàn)期間出水CODcr超過排放標(biāo)準(zhǔn)60mg/L的有7次，出水CODcr達(dá)標(biāo)率只有41.67%，即大部分時(shí)間不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，可見該性質(zhì)污水僅僅依靠鐵碳微電解工藝的處理效果有限。

3.2鐵碳微電解/H2O2耦合聯(lián)用工藝試驗(yàn)結(jié)果

在后續(xù)的試驗(yàn)中，進(jìn)行了鐵碳微電解工藝與H2O2聯(lián)用工藝的研究。以考察聯(lián)用工藝對(duì)該類型水質(zhì)的處理效果。試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2　鐵碳微電解/H2O2耦合聯(lián)用工藝進(jìn)出水水質(zhì)

其中1#～3#分別為H2O2投加量0.1 mL/L、0.2 mL/L、0.3 mL/L時(shí)的出水水質(zhì)，從圖2可以看出，進(jìn)水CODcr在85.7～152.5 mg/L之間變化，平均值為113.3 mg/L，經(jīng)過鐵碳床處理后，出水CODcr在52.5～107.0 mg/L之間變化，平均值為75.6 mg/L，COD平均去除率為33.41%，略好于前期的32.20%，原因在于后期的進(jìn)水CODcr偏高，易于被氧化分解的有機(jī)物含量稍高。而鐵碳微電解/H2O2耦合聯(lián)用工藝在H2O2投加量分別是0.1 mL/L、0.2 mL/L、0.3 mL/L時(shí)，出水CODcr平均值和去除率分別為63.6 mg/L，43.17% ；53.5 mg/L，52.33% ；50.4 mg/L，55.14%。在H2O2投加量為1 mL/L時(shí)，出水CODcr還不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，而在0.2 mL/L、0.3 mL/L的投加量時(shí)，出水均達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)，兩者對(duì)CODcr總的去除率相差不大，可見0.2 mL/L的投加量較為合適。

總的來看，鐵碳微電解法對(duì)印染廢水為主的工業(yè)污水CODcr有一定的去除效果，CODcr去除率在32.20%～33.41%之間。當(dāng)加入0.1 mL/L～0.3 mL/L不等量H2O2后，CODcr去除率得到了大幅度的提升，在43.17%～55.14%之間。原因在于鐵碳微電解作用已經(jīng)去除了部分有機(jī)物，而隨著H2O2的加入，在微電解階段生成的大量Fe2+催化促使 H2O2產(chǎn)生大量強(qiáng)氧化性的·OH，進(jìn)一步氧化剩余的有機(jī)物，此外，在調(diào)整pH值為中性階段生成的Fe(OH)3對(duì)有機(jī)物的吸附絮凝沉淀作用，也進(jìn)一步增加了CODcr的去除率。可見鐵碳微電解/H2O2耦合聯(lián)用工藝對(duì)該類印染廢水為主的工業(yè)污水有很好的處理效果。

4　 結(jié)論

采用鐵碳微電解/H2O2耦合聯(lián)用工藝對(duì)印染廢水為主的工業(yè)污水進(jìn)行處理，反應(yīng)條件控制在pH值為3，F(xiàn)e/C質(zhì)量比為2∶1，水力停留時(shí)間(HRT)為 1 h 時(shí)，H2O2投加量為0.1～0.3 mL/L。試驗(yàn)結(jié)果表明，進(jìn)水CODcr在85.7～152.5 mg/L之間變化，平均值為113.3 mg/L，經(jīng)過鐵碳微電解處理后，出水CODcr在52.5～107.0 mg/L之間變化，平均值為75.6 mg/L，CODcr平均去除率為33.41%。而鐵碳微電解/H2O2耦合聯(lián)用工藝在H2O2投加量分別是0.1 mL/L、0.2 mL/L、0.3 mL/L的情況下，出水CODcr平均值和去除率分別為63.6 mg/L，43.17% ；53.5 mg/L，52.33% ；50.4 mg/L，55.14%，在H2O2投加量為0.2 mL/L的情況下，出水CODcr低于60 mg/L的排放限值。

[1]汪永紅，潘倩，王麗燕，等． Fe-C-H2O2協(xié)同催化氧化處理印染廢水[J]． 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，19( 6) : 1374～1377.

[2]原金海，雷菊，黨亮． 鐵碳微電解及 Fenton 氧化法在染料廢水處理中的應(yīng)用[J]．重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，12(1) : 77～80.

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Practical Experiment on the Improvement of Discharge Standard for Wastewater Treatment Plant by Iron-carbon Micro-electrolysis Combined with H2O2

Zhen Xianghua，Li Shuyuan，Chen Caigao

(CentralandSouthernChinaMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstituteCo.Ltd,Wuhan,Hubei430015,China)

In this experiment, the dyeing wastewater was treated by iron-carbon micro-electrolysis combined with H2O2. The reaction conditions were controlled at a pH of 3, Fe/C mass ratio of 2:1, hydraulic retention time (HRT) of 1 h, H2O2(30%) dosage of 0.1～0.3 ml/L. The results showed that the influent CODcr was 85.7～152.5 mg/L, with an average amount of 113.3 mg/L, after the iron-carbon micro-electrolysis treatment, the effluent CODcr was 52.5～107.0 mg/L, with an average amount of 75.6 mg/L, and the CODcr average removal rate was 33.41%. The effluent subsequently treated by H2O2, and the dosage were 0.1,0.2,0.3 ml/L. The average value and removal rate of effluent CODcr were 63.6mg/L, 43.17%; 53.5mg/L, 52.33%; 50.4 mg/L, 55.14%. The results showed that the effluent CODcr was less than 60 mg/L of emission limits in H2O2dosage of 0.2ml/L.

dyeing wastewater; iron-carbon micro-electrolysis; H2O2; CODcr

2016-06-26

鎮(zhèn)祥華(1977—)，男，高級(jí)工程師，主要從事水污染控制工作。

TU992.3

A

1674-9944(2016)16-0139-02