電凝聚氣浮法對印染廢水脫色的實(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、造成二次污染等問題。電凝聚-氣浮法可在1臺設(shè)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(yōu)缺點(diǎn),本實(shí)驗(yàn)選擇電凝聚-氣浮法對印染廢水進(jìn)行脫色處理,采用以鋁板為電極的電凝聚法對印染廢水進(jìn)行脫色研究,對有關(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(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)過程產(chǎn)生了新生態(tài)的[O]和[H],可分別起到對有機(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(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(fù)極,可有效防止電極鈍化。
1.4 實(shí)驗(yàn)方法
實(shí)驗(yàn)時首先將印染廢水泵入電凝聚-氣浮槽內(nèi),待槽內(nèi)充滿水時接通電解電源進(jìn)行反應(yīng),同時開啟刮泡機(jī),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(shù)法。
2 結(jié)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(diào)節(jié)pH=6,電流強(qiáng)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(jìn)行電凝聚-氣浮反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)完畢后,取樣測定處理后廢水的色度值,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。
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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(dāng)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(guān)。當(dāng)電凝聚時間較短時,電極板產(chǎn)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(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)電凝聚時間過長時,色度去除率隨時間延長而出現(xiàn)下降,是因?yàn)殡娊猱a(chǎn)生過多的Al(OH)3會使膠體表面電荷發(fā)生逆轉(zhuǎn),破壞了絮凝顆粒的穩(wěn)定性,循環(huán)時間過長,絮體被破壞,絮凝能力下降[3]。考慮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(qiáng)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(diào)節(jié)pH=6,電凝聚時間為20min,倒極時間為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,取樣測其色度值,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。
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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,色度去除率增幅不大。分析其原因,當(dāng)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(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,則會產(chǎn)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(qiáng)度I=1.5A作為最佳值。
2.3 pH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(diào)節(jié)電凝聚時間為20min,電流強(qiáng)度I=1.5A,倒極時間為0.5min,用稀H2SO4溶液或者稀NaOH溶液來調(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,取樣測其色度值,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。
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從表3可以看出,進(jìn)水pH值在3-9范圍內(nèi)時,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,溶液中正電荷聚合離子過多,會使膠體電荷改變符號,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,溶液中鋁離子主要以Al(OH)-4形式存在[5],對負(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,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。
3 結(jié)論
(1)電凝聚-氣浮法對印染廢水進(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(shè)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(jié)構(gòu)簡單緊湊,占地面積小,操作簡便,無需化學(xué)混凝所需的復(fù)雜的加藥設(shè)施。
參考文獻(xiàn)
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[2]彭會清,許開.印染廢水處理現(xiàn)狀與進(jìn)展.四川紡織科技,2003(2):11-14.
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[4]陳軍.電凝聚法.工業(yè)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?yàn)槲鬯幚砑捌滟Y源化。
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