印染廢水處理方法研究
本文對鐵碳微電解和芬頓催化氧化聯(lián)合預處理印染工業(yè)廢水中的有機物進行了研究。對影響印染廢水降解的幾種因素如進水pH值、鐵碳比、曝氣時間、水中雙氧水的質(zhì)量濃度等進行考察。試驗結(jié)果表明，對于COD為2300mg/L的印染廢水，在進水pH值=2.5的情況下，當鐵碳比為4:3、H2O2用量為150mg/L、曝氣時間為120min時，印染廢水COD去除率可達58％。與鐵碳微電解法相比，鐵碳微電解和芬頓催化氧化聯(lián)合作用對印染廢水的COD去除，表現(xiàn)出了更好的處理效果，可生化性由0.2提高到0.41。
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印染行業(yè)是工業(yè)廢水排放大戶，其排放的廢水具有水量大，有機污染物含量高、色度深、堿性大、水質(zhì)變化大等特點，屬難處理的工業(yè)廢水，同時隨著印染行業(yè)的技術(shù)進步，更新型的難降解有機物又引入到廢水處理系統(tǒng)中。傳統(tǒng)的生物處理工藝COD去除率從70%下降到50%左右，甚至更低，印染廢水的處理工作已受到嚴重挑戰(zhàn)，因此，開發(fā)經(jīng)濟有效的印染廢水預處理技術(shù)，提高廢水可生化性日益成為當今環(huán)保行業(yè)關(guān)注的課題。
鐵碳微電解和芬頓催化氧化聯(lián)合預處理印染廢水是在鐵碳微電解反應(yīng)池中投加一定量的雙氧水，組成Fe-C-H2O2聯(lián)合催化新體系，使鐵碳微電解中產(chǎn)生的亞鐵離子與投加的H2O2形成芬頓催化反應(yīng)體系，通過共同作用，去除部分難降解物質(zhì)，同時將大分子有機物降解為小分子有機物，將環(huán)狀和長鏈有機物分解，提高廢水的可生化性。
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實驗材料及方法
廢水水質(zhì)：實驗用水取自染料廠車間。廢水中含有染料、染料中間體和助劑等，色度極高。其廢水水質(zhì)如表1所示。
實驗材料：鐵屑、活性碳、重鉻酸鉀固體、試亞鐵靈試劑、硫酸亞鐵銨固體、硫酸銀固體、蒸餾水、濃硫酸、沸石。
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操作過程：依據(jù)設(shè)置的實驗條件，放入鐵屑和活性炭，再取500mL待處理廢水倒入1000mL燒杯中，調(diào)節(jié)pH值，充氧曝氣，依據(jù)反應(yīng)時間進行反應(yīng)．反應(yīng)結(jié)束后出水調(diào)節(jié)pH值，取清液測CODGr。
水質(zhì)分析方法：COD采用重鉻酸鉀法；BOD5采用稀釋培養(yǎng)法；pH值采用pH計。
實驗結(jié)果與討論
影響鐵碳微電解處理效果的因素主要有進水pH值、鐵碳比、曝氣時間和H2O2的加入量等。因此本文針對以上五個主要因素進行試驗，從而尋找出最佳反應(yīng)條件。
pH值對COD去除率的影響
研究不同進水pH值（pH=l、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8）條件下對反應(yīng)的影響。反應(yīng)結(jié)束后，出水調(diào)節(jié)pH至9.0，靜置沉淀30min后，取上清液測COD。pH值對COD去除率的影響見圖1。
由圖1可見，進水pH值對微電解處理效果影響較大，在酸性條件下處理效果好，隨著pH的升高，COD的去除率降低。當pH值達到2.5時，COD的去除率最高，達到55%，繼續(xù)降低進水pH值，COD去除率反而降低。
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這是由于鐵碳在酸性條件下被氧化形成二價鐵離子，具有絮凝作用，從而去除廢水中難降解有機物。但是pH值過低不僅增加酸用量，而且鐵用量也同時增加，產(chǎn)泥量也同樣增加，因此進水pH值控制在2.5左右。
鐵碳比對COD去除率的影響
研究不同鐵碳比（Fe/C=4:1、3:l、2:1、4:3、1:1）條件下對反應(yīng)的影響。反應(yīng)結(jié)束后，出水pH調(diào)至9.0，靜置沉淀30min后，取上清液測COD。鐵碳比對COD去除率的影響見圖2。
通過圖2可以看到，鐵碳比對處理效果影響不明顯，隨著鐵碳比的降低，處理效果變化不明顯。分析原因：碳作為微電解反應(yīng)的陰極，參與反應(yīng)，但并不消耗；在實驗時，減少碳的投加量，可以增加鐵與廢水的接觸面積，故處理效果隨碳量的減少，處理效果變化較小。實驗最后選擇鐵碳比為4:3，作為最佳反應(yīng)條件。
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曝氣時間對COD去除率的影響
研究不同曝氣時間（T=30min、60min、90min、120min、150min、180min）條件下對反應(yīng)的影響。反應(yīng)結(jié)束后，出水調(diào)節(jié)pH至9.0，靜置沉淀30min后，取上清液測COD。曝氣時間對COD去除率的影響見圖3。
圖3表明，在前2h時間段內(nèi)，隨著反應(yīng)時間的增加，水中COD去除率逐漸提高，這是由于曝氣不僅使鐵屑不易于板結(jié)，增大活化面積，同時將部分二價鐵被氧化為三價鐵，三價鐵水解形成的三氧化鐵膠體，同樣具有促進絮凝的作用，但是2h以后，水中COD去除率在35％左右浮動，處理效果不再明顯．所以選擇最佳反應(yīng)時間為2h。
H2O2質(zhì)量濃度對COD去除率的影響
研究不同H2O2質(zhì)量濃度（C=50mg/L、50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L）條件下對反應(yīng)的影響。反應(yīng)結(jié)束后，出水調(diào)節(jié)pH至9.0，靜置沉淀30min后，取上清液測COD。H202質(zhì)量濃度對COD去除率的影響見圖4。
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在室溫下，在Fe/C微電解體系中投加一定量的過氧化氫，可以形成Fe/C/H2O2體系，對印染廢水的COD具有一定的去除效果。由圖4可知，隨著過氧化氫質(zhì)量濃度的增加，COD去除率由45%上升到61%，與未加入過氧化氫的鐵碳微電解法相比，投加過氧化氫后，COD的去除率有一定的增加，這是由于投加過氧化氫以后，二價鐵與過氧化氫構(gòu)成芬頓試劑氧化體系，產(chǎn)生羥基自由基，破壞了染料分子的中間結(jié)構(gòu)，使長鏈有機物被分解成短鏈有機物，不僅提高了廢水的生化性，同時還去除了部分有機物。當水中過氧化氫質(zhì)量濃度為150mg/L時，COD去除率達到58%，再增加水中過氧化氫質(zhì)量濃度，COD去除效率增幅較小，考慮到H2O2的原料成本，因此水中過氧化氫質(zhì)量濃度控制在150mg/L。
可生化性
在最佳反應(yīng)條件下經(jīng)鐵碳微電解和芬頓催化氧化聯(lián)合預處理出水后，測定BOD5，結(jié)果如表2所示。表明廢水的最終出水BOD5值約為970mg/L，BOD5/COD值由原水的0.2提高到0.41，高于進行生化反應(yīng)所需的最低值0.3。
小結(jié)
鐵碳微電解和芬頓催化氧化聯(lián)合降解的最優(yōu)條件為：反應(yīng)時間為120min，鐵碳比為4:3，進水pH=2.5，H2O2質(zhì)量濃度為150mg/L。在此條件下，COD去除率接近45％。廢水的BOD5/COD值由0.2提高到0.41，廢水可生化性得到提高，達到了可以采用生物法進行降解的條件。實驗表明采用鐵碳微電解和芬頓催化氧化聯(lián)合預處理染料廢水具有良好的效果。
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