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電鍍工業(yè)園廢水中有機物的去除方法研究
曾迪1，2 黃智賢1 方宏達2 陳少華2
( 1. 福州大學化學化工學院，福州350108; 2. 中國科學院城市環(huán)境研究所，福建廈門361021)
摘要: 以某電鍍工業(yè)園的重污染廢水經(jīng)常規(guī)處理后的出水為對象，研究進一步去除廢水中有機物的方法。結(jié)果表明:1) 廢水直接曝氣可使COD 降低15. 70%，加酸曝氣則降低31. 32%，酸化曝氣法適合作為Fenton 或電解法的前處理以減少處理成本。2) Fenton 氧化法的最佳工藝條件為: H2O2( 質(zhì)量分數(shù)為30%) 為0. 48 mL/L、FeSO4·7H2O 為0. 52 g /L，pH = 4，該條件下可使廢水ρ( COD) 由147. 41 mg /L 降至38. 74 mg /L，藥劑成本為2 ～ 3 元/m3 ，技術(shù)及經(jīng)濟上均可行。3) 采用析氯電解法，在以釕銥板為陽極、電流10 A、電壓6 V 條件下電解30 min 可使廢水的ρ( COD) 降至69. 72 mg /L，實現(xiàn)有機物的達標。
關鍵詞: 電鍍廢水; 有機污染物; 析氯電解法; Fenton 氧化法; 曝氣法
DOI: 10. 13205 /jhjgc201306011
0· 引言
長期以來針對電鍍廢水的研究一直集中在重金屬處理方面，而忽略了有機物的存在及其處理。我國GB 21900—2008《電鍍污染物排放標準》規(guī)定電鍍廢水中有機污染物指標化學需氧量( COD) 小于80 mg /L。電鍍廢水中有機物來自電鍍前處理、電鍍過程和電鍍后處理三個工序。電鍍前處理廢水中有機物含量較高，主要來源為除油、除蠟用的有機表面活性劑及工件剝落下來的油、蠟，其排放量占電鍍廢水總量的20% ～ 25%。電鍍工序過程中的有機物主要來自電鍍添加劑，如十二醇硫酸醋鈉、丙烯磺酸鈉、芐叉丙酮等，所鍍金屬不同添加劑種類也不同，但其水質(zhì)相對穩(wěn)定，排放量占總量的60% ～ 70%，是有機廢水的主要來源。電鍍后處理階段的退鍍液中含有大量的間硝基苯磺酸鈉與氰化鈉，廢液呈深棕色，致使處理后的排水顏色偏黃，而且其色度很難去除，約占總量的1% ～ 3% [1]。
目前電鍍有機廢水處理方法有強化混凝法[2]、吸附法[3-4]、生化法[5-6]、微電解法[7-8]、高級氧化法[9-10]、光催化法[11-12]和工藝組合處理法[13]等。電鍍廢水中有機污染物具有成分特殊、種類多樣以及性質(zhì)復雜的特點并且可生化降解性差，使得電鍍廢水中的有機污染物控制成為一大難題。本研究以福建某電鍍集中工業(yè)園重污染廢水經(jīng)常規(guī)處理后的出水為研究對象，對廢水中有機物的去除方法進行研究，旨在探索處理此類廢水中有機污染物的有效處理方法。
1 ·實驗部分
1. 1 實驗用水
福建某電鍍工業(yè)園的重污染廢水( 主要是前處理除油廢水和清洗地板的廢水) ，地板清洗廢水經(jīng)破氰、還原、混凝沉淀和泡沫濾珠過濾等工藝處理后與經(jīng)混凝沉淀后的前處理除油廢水混合排出。實驗用水取自上述混合出水，其水質(zhì)情況如表1 所示。
由表1 可知: 廢水中ρ( COD) 為214. 27 mg /L，高于國家排放標準80 mg /L，并且廢水中的油脂及鹽含量也較高。雖然廢水中含有氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，但其中難降解的油脂、鹽分以及重金屬均不利于采用生化處理方法。Fenton 氧化法[14-15]氧化效率高，用來處理此種廢水較為適宜。另外廢水的電導率高，為采用電解法提供有利條件，而對廢水進行曝氣處理可以氧化去除廢水中部分還原性物質(zhì)。因此，本研究選擇先將廢水進行曝氣預處理，然后采用Fenton 氧化法和電解法進一步處理。
1. 2 分析方法
總磷采用過硫酸鉀消解- 鉬銻抗分光光度法; 正磷酸鹽用鉬銻抗分光光度法; 總氮采用過硫酸鉀氧化- 紫外分光光度法; 氨氮采用納氏試劑光度法;COD 采用重鉻酸鉀法; 油脂采用重量法; 總有機碳( TOC) 和無機碳( IC) 通過總有機碳分析儀采用燃燒氧化- 非分散紅外吸收法測定。[16]
2· 結(jié)果與討論
2. 1 曝氣法預處理廢水
電鍍廢水中含有氰化物和六價鉻，一般會投加過量的焦亞硫酸鈉還原六價鉻。未被徹底氧化的氰化物和殘余的焦亞硫酸鈉會形成CNO - 等還原性物質(zhì)。這些無機還原性物質(zhì)在有氧條件下可被氧化，且酸性條件更易被氧化，因此可采用在酸性條件下進行充氧曝氣的方式去除。本研究取10 L 廢水調(diào)pH 為3，以50 L /min 的曝氣量進行曝氣，在曝氣10，20，30，60，120， 240 min 時分別取樣分析，結(jié)果如表2 所示。同時與在非酸化曝氣條件下實驗結(jié)果進行對比。
由表2 可知: 在酸性條件下對廢水進行曝氣處理240 min 后，COD 去除率達31. 20%，而非酸化曝氣時其去除率僅為15. 70%。在曝氣過程中，TOC、TC、TN等反映有機物含量的指標變化量卻很少，這說明導致廢水COD 降低的主要原因不是微生物降解有機物，而是無機還原性物質(zhì)被分解或者發(fā)生氧化反應。在酸性條件下，無機還原性物質(zhì)更易分解或氧化，因此，采用酸性曝氣法對廢水進行預處理可去除部分COD，降低后續(xù)處理負荷以減少廢水處理成本。
