化學清洗廢水處理技術方法
更新時間：2015-08-04 00:42
來源：北極星環保網
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圖1
化學清洗廢水是工業領域去除生產設備金屬表面因安裝或運行過程形成的污垢而產生的廢水〔1〕。該類廢水中含有表面活性劑、磷酸鹽及其他無機鹽、乳化油、緩蝕劑、懸浮物(主要是銹垢、泥沙及其他機械雜質)、金屬離子等。其有機物和無機鹽濃度高，生化性能差。
對于此類廢水應根據實際情況選擇不同的處理技術。目前處理工藝主要有破乳分離、熱解處理、微生物分解、沉淀、吸附、氧化還原、中和等。近年來，鐵炭微電解工藝和Fenton 試劑法處理高濃度難降解有機廢水正成為國內外研究的熱點。鐵炭微電解法〔2〕利用金屬腐蝕原理，形成原電池對廢水進行處理。由于其適用范圍廣﹑壽命長﹑處理效果好﹑成本低﹑操作維護方便，近年來受到國內外學者的廣泛重視。Fenton 試劑具有極強的氧化能力，在處理難生物降解或一般化學氧化劑難以奏效的有機廢水時，具有反應迅速、溫度和壓力等反應條件溫和且無二次污染等優點。S. M. Kim 等〔3〕先通過混凝沉淀大幅度降低廢水中溶解的有機物、乳化油和懸浮物，再進行鐵炭微電解反應，出水中加入H2O2，使其與鐵炭微電解生成的Fe2+構成Fenton 試劑，產生的˙OH 能迅速引發氧化鏈反應，最終將有機化合物分解為CO2和H2O。微電解產生的Fe2+可供后續Fenton 試劑法使用，無需添加Fe2+，很大程度上降低了成本，而且能強化鐵炭微電解的氧化能力，同時節約了H2O2的用量，并達到較好的處理效果。筆者采用混凝+鐵炭微電解/H2O2+活性炭吸附法處理高COD化學清洗廢水，以期為化學清洗廢水處理提供新思路。
1 實驗部分
1.1 廢水水質
化學清洗廢水取自江西宜春某環保清洗系統設備廠，廢水水質：CODCr為4 500~5 000 mg/L，油質量濃度為20~30 mg/L，pH 為12~13，水溫約30～40 ℃。
1.2 儀器、試劑與分析方法
儀器：六聯無級變速電動攪拌器(上海縱躍電子科技有限公司)，JJ-1 型精密增力電動攪拌器(金壇宏華儀器廠)，pHS-25 型pH 計(武漢金帝儀器設備有限公司)，BS224SAG104 電子分析天平(德國賽多利斯儀器系統有限公司)，CS101 型電熱鼓風干燥箱(深圳市眾鑫達自動化儀表有限公司)，立式萬用電爐。
試劑：聚鋁、聚丙烯酰胺、重鉻酸鉀、硫酸銀、鐵粉、活性炭、石墨、濃硫酸、H2O2溶液(質量分數30%)、硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、硫酸汞、氫氧化鈉，均為分析純;試亞鐵靈指示劑。
分析方法：COD采用重鉻酸鉀法測定，pH 采用酸度計進行測定。
1.3 實驗方法
(1)混凝實驗：取200 mL 廢水水樣置于250 mL燒杯中，投加一定量的混凝劑，置于六聯攪拌機上攪拌(開始時快攪2 min，隨后慢攪8 min)，反應一定時間后靜置，取上清液測定COD，以確定最佳pH、PAC、PAM 用量和沉淀時間。
2)鐵炭微電解/H2O2單因素影響實驗：取100 mL混凝上清液置于250 mL 燒杯中，調節pH，投加一定量的鐵粉和石墨，反應3 h 后滴加H2O2溶液，再反應一段時間，沉淀30 min 后取上清液測定COD，確定最佳m(Fe)∶m(C)和鐵炭總用量。
(3)鐵炭微電解/H2O2正交試驗：根據上述單因素試驗得到的最佳條件進行正交試驗，進一步確定最佳pH、H2O2用量以及反應時間。
(4)活性炭吸附實驗：取混凝+鐵炭微電解/H2O2處理后的廢水50 mL，在不同pH 下研究活性炭投加量與出水水質的關系。
(5)聯合處理實驗：根據上述實驗結果確定的最佳條件進行聯合處理重復實驗，考察其穩定性。
2 結果與討論
2.1 混凝沉淀正交試驗設計與分析
確定影響混凝沉淀的主要試驗變量：反應初始pH(A)、PAC 投加量(B)、PAM 投加量(C)、沉淀時間(D)。選取各因素水平(見表1)，按照L9(34)進行正交試驗，結果如表2 所示。
PAM 投加量>PAC 投加量> 沉淀時間>pH，最佳條件為A1B2C2D2，即pH=8、PAC 投加量為50 mg/L、PAM 投加量為2 mg/L，沉淀時間為40 min。試驗過程中觀察到PAC 與PAM 聯用處理化學清洗廢水時，CODCr去除率較高，加入助凝劑后礬花大且沉降快;PAC 單獨使用時生成的絮凝體粒徑小，停止攪拌5 min 后絮凝沉淀才有明顯效果，90~100 min 后絮凝體沉淀才較完全;而PAC 與PAM 聯用時生成的絮凝體體積大，停止攪拌后馬上就有明顯的沉淀效果，且30~40 min 后絮凝沉淀已較完全。這是因為助凝劑可以調節和改善混凝的條件，也可以改善絮凝體的結構，通過強烈的吸附架橋作用使細小松散的絮凝體變得粗大而緊密〔4〕。
2.2 鐵炭微電解/H2O2單因素影響實驗
2.2.1鐵炭比的確定
為了確定鐵炭微電解/H2O2反應的最佳鐵炭比，根據初步試驗結果，調節pH 至3、鐵粉投加量為30g/L、H2O2投加量為2.5 mL/L，反應時間為120 min，改變石墨投加量，分析m(Fe)∶m(C)對COD 去除率的影響(鐵炭反應水是經混凝沉淀處理后的過濾出水)，結果如圖1 所示。
3 結論
(1)確定了采用混凝+鐵炭微電解/H2O2+活性炭吸附聯合工藝處理高濃度化學清洗廢水時各影響因素的主次關系及最佳工藝條件。
(2)在最佳運行工藝條件下，采用混凝+鐵炭微電解/H2O2+活性炭吸附聯合工藝處理高濃度化學清洗廢水，COD 總去除率達98%以上，出水COD 降至100 mg/L 左右，達到了國家一級排放標準(GB 8978—1996)。聯合工藝運行穩定、成本合理、操作簡單，是高濃度化學清洗廢水適宜的處理技術。
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