電凝聚氣浮法對(duì)印染廢水脫色的實(shí)驗(yàn)研究

印染廢水具有高濃度、高色度、成分復(fù)雜、有毒有害物質(zhì)多,可生化性差,排放量大等特點(diǎn),對(duì)水體的污染特別嚴(yán)重。印染廢水的常規(guī)處理方法主要有:吸附法、氧化還原法、化學(xué)凝聚法、離子交換法、超濾法、生化法和電化學(xué)法等。這些方法各有一定的局限性,如存在處理費(fèi)用高、工藝復(fù)雜、處理后污泥量大、造成二次污染等問(wèn)題。電凝聚-氣浮法可在1臺(tái)設(shè)備中同時(shí)完成電凝聚、電氣浮、氧化和還原等過(guò)程,具有絮凝、吸附、浮上、氧化還原等作用,無(wú)需外加藥劑、無(wú)二次污染。綜合考慮各種方法的優(yōu)缺點(diǎn),本實(shí)驗(yàn)選擇電凝聚-氣浮法對(duì)印染廢水進(jìn)行脫色處理,采用以鋁板為電極的電凝聚法對(duì)印染廢水進(jìn)行脫色研究,對(duì)有關(guān)的操作參數(shù)進(jìn)行了探討。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1　實(shí)驗(yàn)原理

電凝聚-氣浮法是根據(jù)電化學(xué)原理,以可溶性金屬做電極,在電源作用下凈化水質(zhì)的一種水處理技術(shù)。該方法以金屬Al或Fe作為陽(yáng)極,在電流作用下,陽(yáng)極失去電子,以Al3+或Fe2+的形式溶出;陰極H+得到電子,產(chǎn)生大量的H2。Al3+或Fe2+具有極強(qiáng)的活性,能夠和OH-形成具有強(qiáng)絮凝作用的高分子線性物。

反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生了新生態(tài)的[O]和[H],可分別起到對(duì)有機(jī)物的氧化和還原作用,最終將污染物降解為CO2和H2O,無(wú)需外加藥劑且無(wú)二次污染[1-2]。此外H2和O2還具有良好的浮升作用,可將絮凝物攜帶至水面,以便于分離污染物。

1.2　實(shí)驗(yàn)水樣

實(shí)驗(yàn)水樣采用實(shí)驗(yàn)室自配的模擬印染廢水。

1.3　實(shí)驗(yàn)儀器

主要設(shè)備是RL-1型電凝聚-氣浮裝置,該裝置設(shè)有陰陽(yáng)電極各2塊,均采用鋁板,電極間距為1cm。該裝置能夠自動(dòng)交換正負(fù)極,可有效防止電極鈍化。

1.4　實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)時(shí)首先將印染廢水泵入電凝聚-氣浮槽內(nèi),待槽內(nèi)充滿水時(shí)接通電解電源進(jìn)行反應(yīng),同時(shí)開(kāi)啟刮泡機(jī),將浮渣刮除。待一段時(shí)間后在污水出口處取樣并分析測(cè)定其色度。色度的測(cè)定采用稀釋倍數(shù)法。

2　結(jié)果與討論

2.1　電凝聚時(shí)間對(duì)色度去除率的影響取7份初始色度為3125倍的印染廢水水樣,調(diào)節(jié)pH=6,電流強(qiáng)度I=2A,倒極時(shí)間t=0.5min,電凝聚時(shí)間分別為10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min,進(jìn)行電凝聚-氣浮反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)完畢后,取樣測(cè)定處理后廢水的色度值,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

從表1可以看出,隨電凝聚時(shí)間的增加,色度的去除率也隨之增加。當(dāng)電凝聚時(shí)間超過(guò)20min后,隨時(shí)間的增長(zhǎng)色度的去除率無(wú)明顯變化,其原因與電凝聚-氣浮的原理有關(guān)。當(dāng)電凝聚時(shí)間較短時(shí),電極板產(chǎn)生Al3+較少,生成的A(OH)3也就少。因此,電凝聚時(shí)間較短時(shí),水樣的色度去除率較低。隨著電凝聚時(shí)間的延長(zhǎng),電極板產(chǎn)生Al3+增多,產(chǎn)生Al(OH)3的量也隨之增多,逐漸達(dá)到最佳狀態(tài)。而當(dāng)電凝聚時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),色度去除率隨時(shí)間延長(zhǎng)而出現(xiàn)下降,是因?yàn)殡娊猱a(chǎn)生過(guò)多的Al(OH)3會(huì)使膠體表面電荷發(fā)生逆轉(zhuǎn),破壞了絮凝顆粒的穩(wěn)定性,循環(huán)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),絮體被破壞,絮凝能力下降[3]�？紤]到電耗和電極材耗的問(wèn)題,選擇電凝聚時(shí)間為20min作為最佳操作時(shí)間值。

2.2　電流強(qiáng)度對(duì)色度去除率的影響

取5份初始色度為3125倍的印染廢水水樣,調(diào)節(jié)pH=6,電凝聚時(shí)間為20min,倒極時(shí)間為0.5min,電流強(qiáng)度分別為0.5A、1A、1.5A、2A、2.5A,進(jìn)行電凝聚-氣浮反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)完畢后,取樣測(cè)其色度值,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

從表2可以看出,隨電流強(qiáng)度的增加,色度的去除率也隨之增加,但電流強(qiáng)度大于1.5A時(shí),色度去除率增幅不大。分析其原因,當(dāng)電流較小時(shí),鋁電極板電解出的Al3+較少,水電解出來(lái)的H+和OH-也比較少,因此生成的Al(OH)3和H2也比較少,廢水處理不徹底,水中仍有剩余的有機(jī)物、懸浮固體等存在,使其處理效果不太理想。而當(dāng)電流強(qiáng)度較大時(shí),則會(huì)產(chǎn)生較多的Al(OH)3,會(huì)使出水渾濁,影響處理效果,而且也會(huì)使處理成本提高[4]�？紤]到電耗和電極材耗的問(wèn)題,故選擇電流強(qiáng)度I=1.5A作為最佳值。
2.3　pH對(duì)色度去除率的影響

取7份初始色度為3125倍的印染廢水水樣,調(diào)節(jié)電凝聚時(shí)間為20min,電流強(qiáng)度I=1.5A,倒極時(shí)間為0.5min,用稀H2SO4溶液或者稀NaOH溶液來(lái)調(diào)節(jié)pH值分別為3、4、5、6、7、8、9,進(jìn)行電凝聚-氣浮反應(yīng),實(shí)驗(yàn)完畢后,取樣測(cè)其色度值,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

從表3可以看出,進(jìn)水pH值在3-9范圍內(nèi)時(shí),處理效果均達(dá)到60%以上,隨pH值的增加,色度的去除率先增大后減小,其原因在于以下兩方面:首先pH<4時(shí),溶液中正電荷聚合離子過(guò)多,會(huì)使膠體電荷改變符號(hào),出現(xiàn)膠體再穩(wěn)現(xiàn)象,并且不易形成Al(OH)3絮體,起不到凝聚作用;其次pH>10時(shí),溶液中鋁離子主要以Al(OH)-4形式存在[5],對(duì)負(fù)電荷膠體起不到中和作用,所以去除效果很差。當(dāng)pH在6左右時(shí),色度去除率較高,可達(dá)90%以上。所以選擇pH為6-7作為最佳值。具體參見(jiàn)http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3　結(jié)論

(1)電凝聚-氣浮法對(duì)印染廢水進(jìn)行脫色處理,最佳進(jìn)水pH值為6-7,最佳電流強(qiáng)度為1.5A,最佳電凝聚時(shí)間為20min,在此實(shí)驗(yàn)條件下,色度的去除率可達(dá)90%以上。

(2)電流強(qiáng)度在1.0-2.5A之間,色度去除率相差不大;進(jìn)水pH值在5-8范圍內(nèi),色度去除率均可達(dá)到80%以上,說(shuō)明該方法具有較寬的操作范圍。

(3)電凝聚-氣浮法可在同1臺(tái)設(shè)備中完成電凝聚、電氣浮、氧化和還原等過(guò)程,具有絮凝、吸附、浮上、氧化還原等作用;上浮污泥量少;裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,占地面積小,操作簡(jiǎn)便,無(wú)需化學(xué)混凝所需的復(fù)雜的加藥設(shè)施。

參考文獻(xiàn)

[1]石香玉,符德學(xué),常照榮.印染廢水處理方法研究進(jìn)展.焦作大學(xué)學(xué)報(bào),2004(4):32-35.

[2]彭會(huì)清,許開(kāi).印染廢水處理現(xiàn)狀與進(jìn)展.四川紡織科技,2003(2):11-14.

[4]賈成志,羅平,鄒家慶.電解法處理活性染料廢水的研究.環(huán)境工程,2004,22(4):27-29.

[4]陳軍.電凝聚法.工業(yè)水處理,1987,7(5):59-60.

[5]杜愛(ài)國(guó).印染廢水的脫色處理.印染,1997,23(5):34-38.作者簡(jiǎn)介劉增超,1978年出生,男,陜西省西安市人,碩士,主要研究方向?yàn)槲鬯�處理及其資源化。（藍(lán)白藍(lán)網(wǎng)）