揚(yáng)州工業(yè)廢水處理新工藝染料及中間體種類繁多，工藝復(fù)雜，由于副反應(yīng)多，導(dǎo)致收率低，污染物排放量大。許多產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中要經(jīng)過對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物鹽析、過濾、洗滌等工序，相應(yīng)產(chǎn)生大量的母液和洗滌廢水，這些廢水有的含酸，有的含鹽，有的含堿，或兼而有之，該廢水處理一直是化工生產(chǎn)中的難題。
三維電極電催化氧化法是一種采用三維電極法的廢水處理系統(tǒng)，三維電極/三元電極的概念是在60年代末期提出的。三維電極又叫粒子群電極或床電極，是在傳統(tǒng)二維電解槽電極間裝填金屬導(dǎo)體、鐵氧體、鍍上金屬的玻璃球或塑料球、石墨以及活性炭等作為新的第三極，在工作電極材料表面能發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。氧化機(jī)理是電解過程中系統(tǒng)內(nèi)可以產(chǎn)生大量的活性物質(zhì)(羥基自由基)，具有強(qiáng)氧化性，使得有機(jī)物污染物去除效果好，設(shè)置有酸洗系統(tǒng)，避免了電極結(jié)垢、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、出水水質(zhì)穩(wěn)定，可以在不同電流密度下進(jìn)行操作。
本文主要是利用三維電極裝置針對(duì)本廠車間綜合廢水進(jìn)行處理，了解每個(gè)參數(shù)對(duì)三維電極電解法處理效果的影響。
2、實(shí)驗(yàn)部分
2.1 實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，是自主制作的三相三維電極電化學(xué)反應(yīng)器。該裝置長(zhǎng)15cm、寬10cm、高22cm，外殼采用有機(jī)塑料板焊接而成，內(nèi)部裝有正負(fù)電極，其中正電極3塊，負(fù)電極兩塊(極板板長(zhǎng)15cm、寬10cm)。填充粒子電極，外部鏈接高壓鼓風(fēng)機(jī)、直流穩(wěn)壓電源等。
2.2 實(shí)驗(yàn)方法
水樣預(yù)處理：2000mL水樣，調(diào)節(jié)pH值為6.5左右，PAM(聚丙烯酰胺)加入量為4mL，PAC(聚合氯化鋁)加入量分別為6mL，磁力攪拌器攪拌20min絮凝，靜置2h后取上清液為處理對(duì)象。
實(shí)驗(yàn)所處理的廢水先經(jīng)過酸堿調(diào)節(jié)pH=4-5。在自制的三維電極反應(yīng)器中，粒子電極填充率40%、主極板板間距3.5cm，加入廢水量為1000ml，開啟風(fēng)機(jī)攪拌預(yù)吸附30min，關(guān)閉風(fēng)機(jī)，然后排凈反應(yīng)器中的廢水，重新加入1000mL廢水，開啟穩(wěn)壓電源和風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)外加電壓設(shè)置為10V，開始進(jìn)行廢水處理，取樣頻率為30min/次，共處理4h，取樣離心分離后檢測(cè)COD、電導(dǎo)率、pH等指標(biāo)。
3、結(jié)果及與分析
實(shí)驗(yàn)廢水為水處理車間綜合廢水，其COD值≈8000-9000mg/L，pH﹤3.0，含鹽量(以氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì))12%左右，BOD5/COD=0.08-0.15，可生化性極差。實(shí)驗(yàn)中以不銹鋼為陽極，按操作步驟進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。
3.1 電解廢水pH的影響
有研究表明，三維電極電解法偏酸性時(shí)本實(shí)驗(yàn)即考察了不同酸性條件下處理效果的差異。實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行，進(jìn)水COD=8000-9000mg/L，電解停留時(shí)間為120min，外加電壓15V，對(duì)綜合廢水的pH的酸堿性范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)。測(cè)定不同條件下COD和色度的去除率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表。
由表1可以看出，隨著pH值得變化，COD和色度去除率的變化趨勢(shì)相似，呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，且色度去除率高于COD去除率。當(dāng)體系pH=4時(shí)，COD去除率達(dá)到峰值為92%，同時(shí)色度去除率為最大值98%。這是因?yàn)樵诓煌膒H條件下，廢水中有機(jī)物有不同的存在形式，也會(huì)有不同的電化學(xué)行為。但由于酸度過高，消耗酸量過多胃.對(duì)設(shè)備的腐蝕亦大。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知選擇進(jìn)水pH值為3-4時(shí)
3.2 電解停留時(shí)間的確定
在確定了其它工藝條件參數(shù)的情況下，即實(shí)驗(yàn)進(jìn)水COD濃度8000-9000mg/L，pH值為4，外加電壓15V，對(duì)電解停留時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表。
由表2可知，隨著時(shí)間的增加，COD去除率及色度去除率不斷增大。在不同電解時(shí)間內(nèi)，去除率增大的幅度不同。在電解過程的前60min內(nèi)，COD去除率迅速增加，而后逐漸趨于平緩，這是因?yàn)樵诔跏茧A段體系的有機(jī)物濃度高，擴(kuò)散迅速，濃差極化影響不顯著。而后60min內(nèi)大部分的有機(jī)物被去除，有機(jī)物濃度越低，濃差極化影響越顯著，單位時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散到電極表面的物質(zhì)減少。電解大約120min后，COD、色度變化幅度不大，確定最適宜電解停留時(shí)間為110-120min。
3.3 電解電壓實(shí)驗(yàn)
電解電壓大小取決于電解法對(duì)綜合廢水處理的有效性和經(jīng)濟(jì)性因素，電壓大小對(duì)電解影響很大。電壓太低，極板間電壓達(dá)不到水中有機(jī)物放電電壓，對(duì)廢水起不到處理作用;電壓太高，雖然超過有機(jī)物放電電壓，但浪費(fèi)能耗，廢水處理成本上升。
在確定其它工藝參數(shù)情況下，實(shí)驗(yàn)用水濃度為8000-9000mg/L，pH值為3.6，改變外加電壓分別為5、10、15、20V，在140min內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
當(dāng)反應(yīng)電壓在某一范圍內(nèi)時(shí)，槽電壓與COD去除率呈線性關(guān)系，即隨著電壓的增大，去除率增大;但電壓增大到某一極值后，COD去除率趨于穩(wěn)定。當(dāng)電壓為20V時(shí)，反應(yīng)時(shí)間一COD去除率曲線幾乎與15V重合，增大電壓除導(dǎo)致能耗增大外，會(huì)促進(jìn)陽極析氧及陰極析氫副反應(yīng)，且陽極腐蝕嚴(yán)重，而去除效果沒有明顯變化。優(yōu)化電壓選擇15V。
揚(yáng)州工業(yè)廢水處理新工藝
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，COD去除率隨著電壓的增加而升高，但電壓增大到一定值后，COD去除率趨于穩(wěn)定，選擇10V為最佳槽電壓;隨著時(shí)間的增加，COD去除率及色度去除率均不斷增大。在不同時(shí)間段內(nèi)，去除率隨反應(yīng)時(shí)間增加而增大的幅度不同，從去除率和經(jīng)濟(jì)的角度考慮，反應(yīng)時(shí)間選120分鐘為宜，調(diào)節(jié)原水pH值為3-4最佳。通過該工藝處理該綜合廢水，COD去除率達(dá)到94%。
