高COD廢水處理鐵碳微電解法

高COD廢水具有濃度高、難降解、組分復(fù)雜等特點(diǎn)，若直接排入水體，會(huì)產(chǎn)生重大危害。目前對(duì)于高COD廢水的處理研究并不多，鐵碳微電解法是利用鐵碳間的電位差形成電池電解水中污染物，提高了廢水的可生化性。由于高COD廢水難降解，處理過程中影響其處理效果的因素復(fù)雜，因此本文針對(duì)印染廢水中高濃度的COD進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，探討了碳微電解法對(duì)高濃度COD的降解效果。

1、材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)水樣

采用一定濃度的鄰苯二甲酸氫鉀溶液配制模擬印染廢水。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料

鑄鐵屑，直徑為0.050mm~0.092mm；粉末狀活性炭，直徑為1.5mm。由于活性炭具有很強(qiáng)的吸附能力，實(shí)驗(yàn)前將活性炭在蒸餾水中浸泡2h，使其達(dá)到吸附飽和的效果，排除吸附對(duì)微電解實(shí)驗(yàn)的影響。

1.3 分析方法

COD濃度采用GB11914-89快速消解分光光度法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果以COD去除率表征，COD的去除效率w計(jì)算如式(1)。

式中:COD0為蒸餾水的COD值；CODi為處理后水樣的COD值。

2、結(jié)果及討論

2.1 pH值對(duì)COD去除率的影響

為了探究微電解反應(yīng)初始pH值對(duì)處理效果的影響，控制初始溶液的pH值分別為1.322、1.877、2.102、2.784、4.192、5.603、6.849、10.612、11.566，進(jìn)行鐵碳微電解實(shí)驗(yàn)，測(cè)定COD值，并計(jì)算去除效率，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可看出，隨著初始pH值的增加COD去除率呈先升后降的趨勢(shì)。這是由于，當(dāng)酸性過于弱時(shí)，氫離子投入反應(yīng)的數(shù)目不夠，生成Fe2+的效率不高。隨著酸性的增強(qiáng)，鐵碳原電池電位差越大，越容易促進(jìn)電極反應(yīng)，在電極上產(chǎn)生的氧化還原、電沉積、吸附等作用能充分實(shí)行，鐵更容易以離子的形態(tài)存在。Fe2+的持續(xù)生成能有效克服陽(yáng)極的極化作用，促成鐵的電化學(xué)腐蝕?？墒撬嵝赃^強(qiáng)時(shí)，廢水中的Fe2+濃度很高，破壞了以Fe2+為膠凝核心的絮凝體的產(chǎn)生，影響了微電解法處理COD的效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)pH值為5.6時(shí)，COD去除率最高，為93.453%。

2.2 溶液初始質(zhì)量濃度對(duì)COD去除率的影響

改變?nèi)芤撼跏假|(zhì)量濃度(500mg/L~9000mg/L)，進(jìn)行鐵碳微電解法降解COD的實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，隨著溶液初始質(zhì)量濃度的提高，COD的去除率逐漸增大，但當(dāng)質(zhì)量濃度為6000mg/L時(shí)，COD去除率達(dá)到93.42%，之后，溶液初始質(zhì)量濃度增大，COD去除率增大趨勢(shì)不明顯。因此，當(dāng)水樣初始質(zhì)量濃度為6000mg/L時(shí)，COD的去除效果較好。

2.3 鐵碳比對(duì)COD去除效果的影響

控制鐵碳比分別為3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4，進(jìn)行COD降解實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，微電解反應(yīng)過程中鐵質(zhì)量對(duì)處理結(jié)果有較大的影響。分析原因認(rèn)為，鐵粉和活性炭在電解質(zhì)溶液中形成大量的微型原電池，微電解反應(yīng)的效率受這些原電池?cái)?shù)量的影響。當(dāng)活性炭量相對(duì)少時(shí)，過多的鐵粉與氫離子直接反應(yīng)生成氫氣和Fe2+，但生成的還原性[H]較少，這才導(dǎo)致去除率下降；但活性炭過量，其會(huì)抑制原電池的反應(yīng)，過剩的活性炭用于吸附和催化，所以鐵粉與活性炭的接觸面積縮小。因此電極反應(yīng)速率下降，從而導(dǎo)致去除率也下降。綜合考慮認(rèn)為鐵碳質(zhì)量比為1∶1時(shí)，COD的處理效果較好。

2.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)COD去除效果的影響

控制反應(yīng)時(shí)間為30、45、50、60、75、90、105、120、150min，進(jìn)行鐵碳微電解降解COD實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加氧化還原作用逐漸加強(qiáng)。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間短時(shí)，電極反應(yīng)不充分，COD去除效率低。隨著反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，COD去除效率逐步增長(zhǎng)并趨于穩(wěn)定。主要因?yàn)椋F不斷溶解，原電池?cái)?shù)量得到擴(kuò)充，溶液中形成的還原性[H]、Fe2+、Fe3+量增多，使有機(jī)物的去除量增多，從而使絮凝的效果增加。但經(jīng)過一段時(shí)間以后，反應(yīng)達(dá)到平衡，并且消耗的鐵也隨之增加，溶出大量的Fe2+，F(xiàn)e2+被氧化成Fe3+。因此，反應(yīng)時(shí)間在50min時(shí)，COD去除效率較高，達(dá)93.25%。

3、結(jié)論

鐵碳微電解法處理高濃度COD廢水在反應(yīng)時(shí)間50min，鐵碳質(zhì)量比1∶1，原水的質(zhì)量濃度6000mg/L，pH值為5.6時(shí)，COD去除率效果較好，COD最高去除率可達(dá)93.42%。微電解法是一種有效的預(yù)處理廢水的方法，簡(jiǎn)便可行。實(shí)際工程中可以用廢棄的鐵屑代替實(shí)驗(yàn)中所用的鐵粉，生產(chǎn)中廢棄的黑炭粉末可代替活性炭粉，可以廢物利用，節(jié)約了處理成本。（來源：深圳市富鑫源環(huán)保技術(shù)有限公司，太原工業(yè)學(xué)院）