電解處理鈷酞菁染料生產廢水
前言
某染料化工廠年產鈷酞菁類染料500t，在生產過程中排放鈷酞菁水洗廢水、染料水洗廢水及各車間的工藝沖洗廢水。廢水中含有多種染料中間體及大量無機原料，其中最主要的成分為N-N二甲基丙二胺和鉆離子。該廢水具有污染物濃度大、色度高、可生化性差等特點，在研究過程中，對混和廢水進行了多次試驗，包括電解氣浮法、化學氧化法、活性炭吸附法、好氧生化法、混凝沉淀法等。試驗結果表明采用電解法對鉆酞青廢水進行預處理有明顯效果，主要表現在CODcr大幅度下降，BOD5與CODcr的質量比從0.05上升到0.33，提高了廢水的可生化性。經過工程實踐證明，運用電解法對鈷酞菁廢水進行預處理，在后續工段采用生化、物化處理，可使該廢水經處理后達到國家二級排放標準。
1 廢水的水質、水量及排放標準
1.1 廢水的水質、水量
鈷酞菁混合廢水的水質、水量見表1。
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1.2 廢水的排放標準
廢水處理要求達到GB8978-1996《污水綜合排放標準》表4中二級標準，標準值見表2。
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2 廢水處理工藝及電解機理
2.1 廢水處理工藝流程
根據廢水的污染物性質，確定廢水的處理工藝流程見圖1。
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2.2 電解處理機理
電解的主體裝置為電解池，池內有一組相隔一定間距的平行電極片。當相鄰兩塊電極接到直流電的正、負極時，每兩塊極板間就形成了一個小的電解池。其處理廢水的原理為在極板間發生的氧化還原反應產生電解斷鍵、電解凝聚氣浮及沉降三種作用。以可溶性的鐵電極為例，電解池中發生的氧化還原反應如下：
陽極：Fe-2e→Fe2+
陰極：2H++2e→H2↑
Fe2+與OH-及空氣接觸后進一步發生反應，生成活性較強的絮凝劑Fe(OH)2、Fe(OH)3，而在陰極生成的氫氣泡細小密度低，由于兩者之間的粘附作用，故生成的絮體大，密度小，染料顆粒易于上浮分離。
電解斷鍵作用是電極次生反應所產生的，次生反應非常復雜，其最主要的陽極反應為：
4OH--4e→O2+2H2O
陰極反應為發色基因“-N=N-”得到電子打開雙鍵而被破壞，可使染料廢水明顯脫色，同時染料分子斷鏈變成了較小的分子，斷鏈后的產物和一些中間體被處理成較易生化的物質，從而大大地提高了廢水的可生化性。
2.3 工藝流程說明
染料水洗廢水、鈷酞菁水洗廢水經管道收集直接自流入中和反應池，中和反應池上安裝混凝劑投加裝置及攪拌裝置，經調整pH值后，用泵將廢水打入斜管沉淀池，出水自流入電解氣浮池。
電解氣浮池將對大分子污染物和難降解物質進行氧化還原反應，大幅度提高廢水的可生化性，處理后的廢水排入混合池。
其他廢水直接由管道流入混合池，經調質混合后進入接觸氧化池中進行生化處理，生化處理后的廢水流入氣浮池，經固液分離后，出水達標排放。
斜管沉淀池及氣浮池產生的污泥定期排入污泥濃縮池，經濃縮調質后的污泥打入壓濾機，污泥經壓濾后送交危險廢物處置中心處置。
3 主要設計參數
①中和池：鋼筋混凝土結構，地下式，玻璃鋼防腐，L×B×H＝6.0m×4.0m×3.0m，有效容積65m3，池內設加酸、加混凝劑裝置。采用BLD12-17-4型攪拌裝置，攪拌速度為80r/min。
②混合池：鋼筋混凝土結構，地下式，L×B×H=4.0m×6.0m×3.0m，有效容積65m3，帶空氣攪拌系統。
③斜管沉淀池：鋼結構，防腐，L×B×H=3.0m×2.0m×3.2m，水力負荷1.0m3/(m2·h)，池底設排泥管和放空管。
④電解氣浮池：鋼結構，120A型，電極板為復合鈦板，電流密度為10A/m2。
⑤接觸氧化池：鋼結構，防腐，有效容積80m3，池內設曝氣裝置，容積負荷為1.0kg[CODcr]/(m3·d)。
⑥氣浮系統：包括氣浮池、溶氣罐及自控系統，鋼結構，負荷為5.0m3/h。
4 處理效果及主要技術經濟指標
4.1 處理效果
各處理單元的進、出水水質實測平均值見表3。
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4.2 主要技術經濟指標
廢水處理的技術經濟指標為總投資50萬元，每立方米廢水的藥劑費為2.5元，電耗為0.7kWh，處理成本為3.8元。
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