鐵炭微電解處理高濃度甲醇廢水的研究

焦　靜　馬榮勝　王魯斐

摘 要：采用鐵炭微電解法處理某化工廠的高濃度甲醇廢水。實驗研究了進水pH值、反應時間、鐵炭質量比、鼓入空氣以及加入ClO₂氧化劑等因素對廢水處理結果的影響，結果表明實驗的最佳工藝條件為：進水pH值為2、鐵炭比為2、反應時間為14 h，空氣流速為500 ml/min及加入ClO₂(1∶500)；廢水的COD去除率≥95%，且出水的可生化性得到了極大的提高。

關鍵詞：高濃度甲醇廢水；鐵炭微電解；可生化性

中圖分類號：X703.1 文獻標識碼：A 文章編號：1005-569X(2009)01-0027-03

甲醇是一種重要的有機化工產品，常用作發酵、化工、農藥、醫藥等行業的反應原料或溶劑。國內眾多企業的甲醇生產及溶劑回收精餾裝置常產生大量的高濃度甲醇廢水，COD高達幾千至十幾萬mg/L，主要含有甲醇、甲醛、甲酸及少量其他有機物[1]。高濃度甲醇廢水直接進行生化處理時，會導致大多數細菌死亡，因此高濃度甲醇廢水的生化處理存在一定難度。傳統的高濃度甲醇廢水處理方法主要有曝氣法、焚燒法和高溫汽化法[2]等，但這些方法都存在投資較大、運作成本較高、效率較低等缺點，有的方法還會造成二次污染。

本工作采用微電解[3~5]法處理高濃度甲醇廢水，效果良好，出水COD去除率達95%以上，且出水的可生化性得到了極大的提高，為后續生物處理創造了條件。

1 實驗部分

1.1 材料和儀器

實驗用水為某化工廠的甲醇生產廢水，主要含有甲醇以及少量甲醛等有機物，COD為7 000~ 10 000 mg/L，pH約為6.5。NaOH溶液：NaOH質量分數為5%；HCl溶液：HCl質量分數為3%；鐵屑：10~20目，放氫量85%~90%，濟南宏泉金屬加工有限公司；普通粉末狀活性炭。PHS-3CA型酸度計：江蘇省金壇市科興儀器廠。

1.2 實驗方法

廢水用NaOH溶液或HCl溶液調節pH后，自下而上通過裝有鐵屑和粉末活性炭并曝氣的微電解反應柱。微電解反應柱的床層體積約為500 cm³，高徑比約為5，鐵屑和粉末狀活性炭加入量共約150 g。控制廢水的停留時間，考察進水pH、鐵炭質量比、微電解時間、曝氣及加入ClO₂對廢水COD去除率的影響。

1.3 分析方法

COD采用CJ/T56—1999《城市污水 化學需氧量的測定 重鉻酸鉀法》測定；廢水pH采用酸度計測定。

2 結果與討論

據文獻報導[6，7]，影響鐵炭微電解反應效果的主要因素有進水pH值、鐵炭比、反應時間、鼓入空氣和加ClO₂氧化劑等。考慮到進行綜合因素實驗的復雜性，實驗采用單因素實驗進行研究并得出了最佳處理條件。

2.1 進水pH 值對COD去除率的影響[ST][WT]

采用HCl溶液或NaOH溶液調節進水pH，在鐵炭質量比為2，微電解時間為5 h的條件下，考察進水pH對COD去除率的影響。實驗結果見圖1。由圖1可見：酸性條件對鐵炭微電解的氧化-還原反應有利，進水pH越小，COD去除率越高，但并不是進水pH越小越適合，因為酸性越強，鐵屑的消耗量越大，產生的鐵泥也越多。綜合考慮，確定適宜的進水pH為2。

2.2 鐵炭比對COD去除率的影響

2.3 微電解時間對COD去除率的影響

在鐵炭質量比為2、進水pH為2的條件下，考察微電解時間對COD去除率的影響。實驗結果見圖3。由圖3可見：微電解時間對COD去除率的影響呈正比關系，隨微電解時間增加，COD去除率增加；微電解18 h后鐵炭體系的活性已被完全激活，處理效果大幅度提高；微電解20 h后COD去除率達到90%以上。

2.4 曝氣對COD去除率的影響

由于甲醇容易被空氣氧化，因此曝氣對甲醇的去除有利。在進水pH為2、鐵炭質量比為2、空氣流量為500 ml/min的條件下，考察曝氣對COD去除率的影響，實驗結果見圖4。由圖4可見：在相同的微電解時間內，曝氣能大幅度提高COD去除率，微電解14 h時曝氣微電解的COD去除率可達85%以上，COD由原來的7 000 mg/L左右降至1 000 mg/L左右；而未曝氣微電解的COD去除率僅為60%左右。

2.5 加入ClO₂氧化劑對COD去除率的影響

ClO₂常用作氧化劑來處理廢水中的還原性物質[8~10]，效果良好，同時不會造成二次污染。在進水pH值為2左右、鐵炭質量比為2、鼓入空氣為500ml/min條件下進行實驗，結果如圖5所示。

從圖5可知，加入ClO₂氧化劑能夠較大的提高COD去除率。反應14 h后COD去除率可達到95%以上且曲線趨于平穩。考慮到其他實際因素，實驗反應時間約為14 h較為合適。

3 結 論

(1) 在以ClO₂為氧化劑、進水pH值為2、鐵炭質量比為2、反應時間為14 h且曝氣(500 ml/min)的條件下，采用鐵炭微電解處理高濃度甲醇廢水，廢水的COD去除率可達95%以上，且處理后的廢水可生化性大大提高,為后續生物處理工序創造了有利條件。

(2) 進水pH值為2，經鐵炭微電解反應處理14 h后，出水pH 值能夠達到6左右，pH值有明顯的提高，減輕了后續處理對pH值要求的壓力。

(3) 鐵炭微電解處理化工廢水操作簡單，運行流程短，設備簡單，在運行過程中僅消耗少量的酸和鐵屑，費用很低。鐵炭微電解是一種很好的廢水處理技術，用于高濃度甲醇廢水必將具有廣闊的前景。

參考文獻：

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