电解法处理高浓度印染废水

W a stewa ter trea tm en t w ith electrolytic m ethod
SH I Ya 2jun , XU Pei2yao
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1. N ingbo Institu te of Educa tion, N ingbo 315010, Ch ina; 2. D epa rtm en t of Environm en t Eng ineering N orth Ch ina Pow er U n iversity, B aod ing 071003, Ch ina Abstract: U s ing the se lf2 m ade e xp e ri m e n ta l fac ilitie s, the dye ing and p rin ting w a s tew a te r w a s d ispo se d w ith e le c tro lytic m e tho d. Th ro ugh o rtho go na l e xp e ri m e n ts, the e ffe c t o f vo ltage , va lue o f pH, d ispo se d ti m e and do se o f N aC l o n the tre a tm e n t w a s stud 2 ie d. B a se d o n the e xp e ri m e n ta l re su lts, the m e chan ism o f d ispo s ing w a s tew a te r w ith e le c tro lytic m e tho d w a s a lso ana lyze d. U n 2 de r the op ti m a l co nd itio n s , tha t is vo ltage 25 V, pH va lue 8. 0, do se o f N aO H 0. 3 g /L, c ircu la ting 8 ti m e s and ti m e 104 m in, the re duc ti o n ra te o f COD can re ach 90. 40 % , the re duc tio n ra te o f ch rom a re ach 100%. Key words: dye ing and fin ish ing; w a s tew a te r tre a tm e n t; e le c tro lys is; m e chan ism
摘 要 : 采用自制试验装置 ,用电解法处理高浓度印染废水 。通过正交试验 ,讨论了电压 、 pH 值 、 处理时间 、
NaCl投加量对处理效果的影响 ; 依据试验结果分析了电解法处理印染废水的机理 。在最佳工艺条件下 , 即
在电压 25 V、 pH 值 8. 0、 NaC l投加量 0. 3 g /L、 循环 8 次 、 时间 104 m in时 , COD 系统去除率可达 90. 40 % ,色 度去除率可达 100 % 。 关键词 : 染整 ; 废水处理 ; 电解 ; 机理 中图分类号 : TS199 文献标识码 : B 文章编号 : 1000 - 4017 ( 2005 ) 20 - 0027 - 03
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当电压达到水的分解电压时 , 水被电解 。反应式 如下 :
收稿日期 : 2004 - 10 - 12; 修回日期 : 2005 - 08 - 04 作者简介 : 史亚君 ( 1964 - ) , 女 , 宁波人 , 宁波教育学院讲师 , 从事高分 子及水污染控制 。
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从表 1 可看出 , 电解模拟废水时 , 影响 COD 去除 率的最大因素是 pH 值 ,其次为 NaC l加入量 ,电压影响 最小 ; 色度去除率受条件影响较小 ,可不作考虑 。 静态试验最佳工艺条件 : 电压 ( U ) 为 20 V; pH 值
电化学处理废水法由 Andco 公司于 1971 年首次 提出 ,最初用于去除各种工业废水中的重金属离子
[1]
间、 NaCl投加量四个因素对模拟染料废水和印染厂实 际废水色度 、 COD 去除率的影响 , 实际废水取自印染 厂车间排水口 。原水的 COD 为 2 818. 8 m g /L; 其色度 为 1. 631 ( λ = 358 nm ) 。模拟废水根据印染厂所用染 料情况 ,取活性红 、 活性蓝 、 分散黄 、 士林蓝 、 浆状涂料 等各 0. 7 g,混合后稀释至 6 L 配制而成 。原水 COD 为 804. 8 mg /L; 色度为 1. 490 ( λ = 700 nm ) 。
试验号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 K1 COD 去除率 /dfn. com. cn
影响实际废水色度去除率的主要因素是 pH 值 , 其次为处理时间 、 电压和 NaC l 投加量 。试验中还发 现 ,电解时阴极 H2 的气浮作用很强 , 电解时阴极产生 许多氢气小气泡 ,这些小汽泡随着电解时间的延长 ,逐 渐在液面上汇聚成泡沫 ,泡沫表面有一些带色粉末 ; 电 压越大 ,通电时间越长 , 形成的泡沫就越多 ; pH 值越 低 ,色度去除率越高 。这说明阴极 H2 的气浮作用和还 原作用是去除色度的主要因素 。
253. 2 247. 8 252. 2 253. 6 254. 0 254. 3 250. 7 255. 7 251. 0 2. 9 7. 9 3. 3 295. 3 296. 9 296. 8 297. 1 295. 7 296. 7 298. 5 298. 3 297. 4 1. 4 2. 6 0. 7
图 1 电解实际废水动态试验流程示意
228. 7 236. 2 232. 3 238. 1 235. 1 236. 6 238. 7 234. 2 236. 6 10. 0 2. 0 4. 3 184. 3 250. 2 161. 7 221. 0 221. 4 239. 9 221. 5 155. 2 225. 2 37. 2 95. 0 78. 2
9; 时间 40 m in; NaCl加入量 0. 3 g。在此最佳工艺条件
下作两次平行试验 , 平均色度去除率为 99. 5 % , 平均
COD 去除率为 86. 6 % 。 2. 2 电解实际废水静态试验
根据 2. 1试验结果 ,进行实际废水静态试验 (表 2) 。
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印 染 ( 2005 No. 20) 表 1 电解模拟废水静态正交试验结果
3 处理机理
[ 7, 8 ]
电解槽中 ,废水所含 COD 在电解 、 絮凝 、 气浮等多 种作用下被降解 ,同时色度被降低 ,作用机理如下 :
3. 1 电化学作用
在试验中还发现 ,随着增大电压和延长电解时间 , 电解时产生的絮体有明显增多的现象 , 这说明电解法 处理印染废水时 , Fe ( OH ) 3 絮凝沉淀是去除废水中 COD 的主要物质 。
COD 测定采用重铬酸钾法 ; 色度测定采用分光光
。
近年研究表明 ,电化学技术不仅能够去除重金属 ,而且 能去除 COD、 BOD、 TSS, 并具有较好的脱色效果 , 可以 大大提高废水的可生化性 。该方法设备简单 、 投资小 、 上马快 、 操作管理方便
[ 2, 3 ]
。
电化学法主要分为电解法和内电解法 。我们主要 研究电解法对不同种类 、 不同颜色的染料配水和实际 印染废水的色度 、 COD 去除效果及其影响因素 , 找出 最佳工艺条件 ; 并在最佳工艺条件下进行实际废水动 态试验 ,探讨在实际工程中应用的可行性及经济性 ; 同 时 ,在试验数据的基础上探讨了电解法处理印染废水 的处理机理 。
度法 ,通过扫描各种废水的最大吸收波长 ,确定模拟废 水波长为 700 nm ,实际废水波长为 358 nm。
2 试验结果与分析
试验结果见表 1。
[ 4 ～6 ]
2. 1 电解模拟废水静态试验
1 试验材料与方法
自制电解槽 ,阴阳电极均采用优质钢板 ,厚 3 mm , 单个电极面积 0. 015 m ,阴阳电极面积比为 1 ∶ 1, 电极 间距 50 mm。试验时 ,每次废水处理量 500 mL。 4 采用 L9 ( 3 )正交试验 ,考察电压 、 pH 值 、 处理时
表 2 电解实际废水静态正交试验结果
试验号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 K1 COD 去除率 /% K2 K3 R K1
电压 pH 值 时间 NaCl加 COD 去 色度去 /V /m in 入量 / g 除率 / % 除率 / %
15 15 15 20 20 20 25 25 25 8. 0 9. 5 11. 0 8. 0 9. 5 11. 0 8. 0 9. 5 11. 0 30 35 40 35 40 30 40 30 35 0. 2 0. 3 0. 4 0. 4 0. 2 0. 3 0. 3 0. 4 0. 2 236. 0 236. 4 233. 1 3. 3 211. 2 224. 2 191. 4 32. 8 75. 9 77. 1 75. 7 79. 5 80. 1 78. 5 80. 8 77. 9 80. 0 60. 2 81. 0 43. 1 91. 9 84. 0 45. 1 98. 1 56. 4 67. 0 -
色度去除率
/%
K2 K3 R
从表 2 可看出 ,电解实际废水时 ,影响因素次序与 电解模拟废水完全不同 ,电压成为影响 COD 去除率最 大的因素 ,其次为处理时间 , pH 值反而成为影响最小 的因素 。其原因可能是由于实际废水除染料外 , 还含 有染整过程中加入的化学助剂和其它杂质 。 电解实际废水最佳工艺条件 : 电压 ( U ) 为 25 V; pH 值 8. 0; 时间 35 m in; NaC l加入量 0. 3 g。在此最佳 工艺条件下作两次平行试验 , 结果为平均色度去除率
2. 3 电解实际废水动态试验
电压 pH 值 时间 NaCl加 COD 去 色度去 /V /m in 入量 / g 除率 / % 除率 / %
15 15 15 20 20 20 25 25 25 5 7 9 5 7 9 5 7 9 30 40 50 40 50 30 50 30 40 0. 2 0. 3 0. 4 0. 4 0. 2 0. 3 0. 3 0. 4 0. 2 250. 0 254. 6 252. 9 4. 6 295. 6 296. 9 298. 4 2. 8 81. 9 86. 2 85. 1 83. 7 83. 7 86. 2 82. 2 84. 1 84. 4 97. 9 97. 9 99. 5 99. 4 98. 3 99. 4 99. 6 99. 5 99. 4 -
在实际废水静态试验最佳工艺条件下 , 模拟印染 废水的实际处理过程 , 采用自制处理装置对实际印染 废水进行动态循环处理 , ,探索电解法在实际工程中的 应用前景 。循环流速为 2. 0 L /m in, 循环一次需耗时
13 m in。处理流程如图 1,试验结果如图 2 所示 。
色度去除率
/%
K2 K3 R
98. 1 % ,平均 COD 去除率 81. 0 % 。
图 2 循环次数与 COD 去除率关系曲线
由图 2 可知 ,当循环次数达到 8 次时 , COD 去除率 的增势趋于平稳 , 此时如果继续电解 , 水质提高不显 著 。出于经济性的考虑 , 可以认为最佳循环次数是 8 次 。此时 , COD 系统去除率为 90. 40 % ,电解槽去除率 为 72. 3 % ,残留 COD 约 262 mg /L。
3电解法处?印染废水时要注意nacl的投加?这是因为电解cl时所产生的高价态氯属强氧化性物质是去除废水中色度的主要物质但同时这些物质也会与废水中的有机物形成难电解去除的有机氯化物
电解法处理高浓度印染废水
印 染 ( 2005 No. 20)
电解法处理高浓度印染废水
史亚君 , 许佩瑶
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( 1. 宁波教育学院 ,浙江 宁波 315010; 2. 华北电力大学环境学院 ,河北 保定 071003 )