博文：電凝聚氣浮法對印染廢水脫色的實驗研究

時間：2013-10-10 10:09:03 作者： 　來源：

印染廢水具有高濃度、高色度、成分復雜、有毒有害物質多,可生化性差,排放量大等特點,對水體的污染特別嚴重。印染廢水的常規處理方法主要有:吸附法、氧化還原法、化學凝聚法、離子交換法、超濾法、生化法和電化學法等。這些方法各有一定的局限性,如存在處理費用高、工藝復雜、處理后污泥量大、造成二次污染等問題。電凝聚-氣浮法可在1臺設備中同時完成電凝聚、電氣浮、氧化和還原等過程,具有絮凝、吸附、浮上、氧化還原等作用,無需外加藥劑、無二次污染。綜合考慮各種方法的優缺點,本實驗選擇電凝聚-氣浮法對印染廢水進行脫色處理,采用以鋁板為電極的電凝聚法對印染廢水進行脫色研究,對有關的操作參數進行了探討。

1實驗

1.1實驗原理

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

反應過程產生了新生態的[O]和[H],可分別起到對有機物的氧化和還原作用,最終將污染物降解為CO2和H2O,無需外加藥劑且無二次污染[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實驗水樣

實驗水樣采用實驗室自配的模擬印染廢水。

1.3實驗儀器

主要設備是RL-1型電凝聚-氣浮裝置,該裝置設有陰陽電極各2塊,均采用鋁板,電極間距為1cm。該裝置能夠自動交換正負極,可有效防止電極鈍化。

1.4實驗方法

實驗時首先將印染廢水泵入電凝聚-氣浮槽內,待槽內充滿水時接通電解電源進行反應,同時開啟刮泡機,將浮渣刮除。待一段時間后在污水出口處取樣并分析測定其色度。色度的測定采用稀釋倍數法。

2結果與討論

2.1電凝聚時間對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,調節pH=6,電流強度I=2A,倒極時間t=0.5min,電凝聚時間分別為10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min,進行電凝聚-氣浮反應。實驗完畢后,取樣測定處理后廢水的色度值,實驗數據見表1。

從表1可以看出,隨電凝聚時間的增加,色度的去除率也隨之增加。當電凝聚時間超過20min后,隨時間的增長色度的去除率無明顯變化,其原因與電凝聚-氣浮的原理有關。當電凝聚時間較短時,電極板產生Al3+較少,生成的A(OH)3也就少。因此,電凝聚時間較短時,水樣的色度去除率較低。隨著電凝聚時間的延長,電極板產生Al3+增多,產生Al(OH)3的量也隨之增多,逐漸達到最佳狀態。而當電凝聚時間過長時,色度去除率隨時間延長而出現下降,是因為電解產生過多的Al(OH)3會使膠體表面電荷發生逆轉,破壞了絮凝顆粒的穩定性,循環時間過長,絮體被破壞,絮凝能力下降[3]�？紤]到電耗和電極材耗的問題,選擇電凝聚時間為20min作為最佳操作時間值。

2.2電流強度對色度去除率的影響

取5份初始色度為3125倍的印染廢水水樣,調節pH=6,電凝聚時間為20min,倒極時間為0.5min,電流強度分別為0.5A、1A、1.5A、2A、2.5A,進行電凝聚-氣浮反應。實驗完畢后,取樣測其色度值,實驗數據見表2。

從表2可以看出,隨電流強度的增加,色度的去除率也隨之增加,但電流強度大于1.5A時,色度去除率增幅不大。分析其原因,當電流較小時,鋁電極板電解出的Al3+較少,水電解出來的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物、懸浮固體等存在,使其處理效果不太理想。而當電流強度較大時,則會產生較多的Al(OH)3,會使出水渾濁,影響處理效果,而且也會使處理成本提高[4]�？紤]到電耗和電極材耗的問題,故選擇電流強度I=1.5A作為最佳值。

2.3pH對色度去除率的影響

取7份初始色度為3125倍的印染廢水水樣,調節電凝聚時間為20min,電流強度I=1.5A,倒極時間為0.5min,用稀H2SO4溶液或者稀NaOH溶液來調節pH值分別為3、4、5、6、7、8、9,進行電凝聚-氣浮反應,實驗完畢后,取樣測其色度值,實驗數據見表3。

從表3可以看出,進水pH值在3-9范圍內時,處理效果均達到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,溶液中正電荷聚合離子過多,會使膠體電荷改變符號,出現膠體再穩現象,并且不易形成Al(OH)3絮體,起不到凝聚作用;其次pH>10時,溶液中鋁離子主要以Al(OH)-4形式存在[5],對負電荷膠體起不到中和作用,所以去除效果很差。當pH在6左右時,色度去除率較高,可達90%以上。所以選擇pH為6-7作為最佳值。

3結論

(1)電凝聚-氣浮法對印染廢水進行脫色處理,最佳進水pH值為6-7,最佳電流強度為1.5A,最佳電凝聚時間為20min,在此實驗條件下,色度的去除率可達90%以上。

(2)電流強度在1.0-2.5A之間,色度去除率相差不大;進水pH值在5-8范圍內,色度去除率均可達到80%以上,說明該方法具有較寬的操作范圍。

(3)電凝聚-氣浮法可在同1臺設備中完成電凝聚、電氣浮、氧化和還原等過程,具有絮凝、吸附、浮上、氧化還原等作用;上浮污泥量少;裝置結構簡單緊湊,占地面積小,操作簡便,無需化學混凝所需的復雜的加藥設施。

參考文獻

[1]石香玉,符德學,常照榮.印染廢水處理方法研究進展.焦作大學學報,2004(4):32-35.

[2]彭會清,許開.印染廢水處理現狀與進展.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.環境工程,2004,22(4):27-29.

[4]陳軍.電凝聚法.工業水處理,1987,7(5):59-60.

[5]杜愛國.印染廢水的脫色處理.印染,1997,23(5):34-38.作者簡介劉增超,1978年出生,男,陜西省西安市人,碩士,主要研究方向為污水處理及其資源化。