化學(xué)清洗廢水是工業(yè)領(lǐng)域去除生產(chǎn)設(shè)備金屬表面因安裝或運(yùn)行過程形成的污垢而產(chǎn)生的廢水〔1〕。該類廢水中含有表面活性劑、磷酸鹽及其他無機(jī)鹽、乳化油、緩蝕劑、懸浮物(主要是銹垢、泥沙及其他機(jī)械雜質(zhì))、金屬離子等。其有機(jī)物和無機(jī)鹽濃度高，生化性能差。

 

    對于此類廢水應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的處理技術(shù)。目前處理工藝主要有破乳分離、熱解處理、微生物分解、沉淀、吸附、氧化還原、中和等。近年來，鐵炭微電解工藝和Fenton 試劑法處理高濃度難降解有機(jī)廢水正成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。鐵炭微電解法〔2〕利用金屬腐蝕原理，形成原電池對廢水進(jìn)行處理。由于其適用范圍廣﹑壽命長﹑處理效果好﹑成本低﹑操作維護(hù)方便，近年來受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視。Fenton 試劑具有極強(qiáng)的氧化能力，在處理難生物降解或一般化學(xué)氧化劑難以奏效的有機(jī)廢水時，具有反應(yīng)迅速、溫度和壓力等反應(yīng)條件溫和且無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。S. M. Kim 等〔3〕先通過混凝沉淀大幅度降低廢水中溶解的有機(jī)物、乳化油和懸浮物，再進(jìn)行鐵炭微電解反應(yīng)，出水中加入H2O2，使其與鐵炭微電解生成的Fe2+構(gòu)成Fenton 試劑，產(chǎn)生的˙OH 能迅速引發(fā)氧化鏈反應(yīng)，最終將有機(jī)化合物分解為CO2和H2O。微電解產(chǎn)生的Fe2+可供后續(xù)Fenton 試劑法使用，無需添加Fe2+，很大程度上降低了成本，而且能強(qiáng)化鐵炭微電解的氧化能力，同時節(jié)約了H2O2的用量，并達(dá)到較好的處理效果。筆者采用混凝+鐵炭微電解/H2O2+活性炭吸附法處理高COD化學(xué)清洗廢水，以期為化學(xué)清洗廢水處理提供新思路。

 

    1 實(shí)驗(yàn)部分

 

    1.1 廢水水質(zhì)

 

    化學(xué)清洗廢水取自江西宜春某環(huán)保清洗系統(tǒng)設(shè)備廠，廢水水質(zhì)：CODCr為4 500~5 000 mg/L，油質(zhì)量濃度為20~30 mg/L，pH 為12~13，水溫約30～40 ℃。

 

    1.2 儀器、試劑與分析方法

 

    儀器：六聯(lián)無級變速電動攪拌器(上海縱躍電子科技有限公司)，JJ-1 型精密增力電動攪拌器(金壇宏華儀器廠)，pHS-25 型pH 計(武漢金帝儀器設(shè)備有限公司)，BS224SAG104 電子分析天平(德國賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司)，CS101 型電熱鼓風(fēng)干燥箱(深圳市眾鑫達(dá)自動化儀表有限公司)，立式萬用電爐。

 

    試劑：聚鋁、聚丙烯酰胺、重鉻酸鉀、硫酸銀、鐵粉、活性炭、石墨、濃硫酸、H2O2溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%)、硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、硫酸汞、氫氧化鈉，均為分析純;試亞鐵靈指示劑。

 

    分析方法：COD采用重鉻酸鉀法測定，pH 采用酸度計進(jìn)行測定。

 

    1.3 實(shí)驗(yàn)方法

 

    (1)混凝實(shí)驗(yàn)：取200 mL 廢水水樣置于250 mL燒杯中，投加一定量的混凝劑，置于六聯(lián)攪拌機(jī)上攪拌(開始時快攪2 min，隨后慢攪8 min)，反應(yīng)一定時間后靜置，取上清液測定COD，以確定最佳pH、PAC、PAM 用量和沉淀時間。

 

    2)鐵炭微電解/H2O2單因素影響實(shí)驗(yàn)：取100 mL混凝上清液置于250 mL 燒杯中，調(diào)節(jié)pH，投加一定量的鐵粉和石墨，反應(yīng)3 h 后滴加H2O2溶液，再反應(yīng)一段時間，沉淀30 min 后取上清液測定COD，確定最佳m(Fe)∶m(C)和鐵炭總用量。

 

    (3)鐵炭微電解/H2O2正交試驗(yàn)：根據(jù)上述單因素試驗(yàn)得到的最佳條件進(jìn)行正交試驗(yàn)，進(jìn)一步確定最佳pH、H2O2用量以及反應(yīng)時間。

 

    (4)活性炭吸附實(shí)驗(yàn)：取混凝+鐵炭微電解/H2O2處理后的廢水50 mL，在不同pH 下研究活性炭投加量與出水水質(zhì)的關(guān)系。

 

    (5)聯(lián)合處理實(shí)驗(yàn)：根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定的最佳條件進(jìn)行聯(lián)合處理重復(fù)實(shí)驗(yàn)，考察其穩(wěn)定性。

 

    2 結(jié)果與討論

 

    2.1 混凝沉淀正交試驗(yàn)設(shè)計與分析

 

    確定影響混凝沉淀的主要試驗(yàn)變量：反應(yīng)初始pH(A)、PAC 投加量(B)、PAM 投加量(C)、沉淀時間(D)。選取各因素水平(見表1)，按照L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果如表2 所示。

 

    PAM 投加量>PAC 投加量> 沉淀時間>pH，最佳條件為A1B2C2D2，即pH=8、PAC 投加量為50 mg/L、PAM 投加量為2 mg/L，沉淀時間為40 min。試驗(yàn)過程中觀察到PAC 與PAM 聯(lián)用處理化學(xué)清洗廢水時，CODCr去除率較高，加入助凝劑后礬花大且沉降快;PAC 單獨(dú)使用時生成的絮凝體粒徑小，停止攪拌5 min 后絮凝沉淀才有明顯效果，90~100 min 后絮凝體沉淀才較完全;而PAC 與PAM 聯(lián)用時生成的絮凝體體積大，停止攪拌后馬上就有明顯的沉淀效果，且30~40 min 后絮凝沉淀已較完全。這是因?yàn)橹齽┛梢哉{(diào)節(jié)和改善混凝的條件，也可以改善絮凝體的結(jié)構(gòu)，通過強(qiáng)烈的吸附架橋作用使細(xì)小松散的絮凝體變得粗大而緊密〔4〕。

 

    2.2 鐵炭微電解/H2O2單因素影響實(shí)驗(yàn)

 

    2.2.1鐵炭比的確定

 

    為了確定鐵炭微電解/H2O2反應(yīng)的最佳鐵炭比，根據(jù)初步試驗(yàn)結(jié)果，調(diào)節(jié)pH 至3、鐵粉投加量為30g/L、H2O2投加量為2.5 mL/L，反應(yīng)時間為120 min，改變石墨投加量，分析m(Fe)∶m(C)對COD 去除率的影響(鐵炭反應(yīng)水是經(jīng)混凝沉淀處理后的過濾出水)，結(jié)果如圖1 所示。

 

    3 結(jié)論

 

    (1)確定了采用混凝+鐵炭微電解/H2O2+活性炭吸附聯(lián)合工藝處理高濃度化學(xué)清洗廢水時各影響因素的主次關(guān)系及最佳工藝條件。

 

    (2)在最佳運(yùn)行工藝條件下，采用混凝+鐵炭微電解/H2O2+活性炭吸附聯(lián)合工藝處理高濃度化學(xué)清洗廢水，COD 總?cè)コ蔬_(dá)98%以上，出水COD 降至100 mg/L 左右，達(dá)到了國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 8978—1996)。聯(lián)合工藝運(yùn)行穩(wěn)定、成本合理、操作簡單，是高濃度化學(xué)清洗廢水適宜的處理技術(shù)。