鐵碳微電解/H2O2耦合聯用工藝在污水廠尾水提標中的應用試驗

鎮祥華，李樹苑，陳才高

(中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430015)

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鐵碳微電解/H2O2耦合聯用工藝在污水廠尾水提標中的應用試驗

鎮祥華，李樹苑，陳才高

(中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430015)

采用鐵碳微電解/H2O2耦合聯用工藝對印染廢水為主的工業污水進行處理，反應條件控制在pH值為3，Fe/C質量比為2∶1，水力停留時間(HRT)為 1 h 時，H2O2(30%)投加量為0.1～0.3 mL/L。試驗結果表明：進水CODcr在85.7～152.5 mg/L之間變化，平均值為113.3 mg/L，經過鐵碳微電解處理后，出水CODcr在52.5～107.0 mg/L之間變化，平均值為75.6 mg/L，CODcr平均去除率為33.41%，鐵碳微電解出水后續投加H2O2處理，在H2O2投加量分別是0.1 mL/L、0.2 mL/L、0.3 mL/L的情況下，出水CODcr平均值和去除率分別為63.6 mg/L，43.17% ；53.5 mg/L，52.33% ；50.4 mg/L，55.14%。在H2O2投加量為0.2 mL/L的情況下，出水CODcr低于60 mg/L的排放限值。

印染廢水；鐵碳微電解；雙氧水

1　引言

紹興某污水處理廠進水以工業園區污水為主，該工業園區的工業企業有印染、醫藥、農藥等化工企業，水的污染成分復雜多變，其中印染廢水占較大比例，可生化性較差，常規的生化處理工藝很難達到滿意效果。為了滿足不斷提高的排放標準，必須進行尾水的提標試驗研究，以便為實際生產提供指導。

參考其他類似污水的深度處理工藝[1～3]，同時考慮到靠近工業園區，化工原料容易獲得，可見鐵碳微電解工藝是一種切實可行的方法。鐵碳微電解，又稱內電解、零價鐵法[4]，是以鐵屑和碳構成原電池，同時涉及到氧化還原、電富集、物理吸附和絮凝沉降等多種作用[5]。有研究者在Fenton工藝[6，7]的基礎上，開發了鐵碳微電解/H2O2耦合聯用工藝，是在酸性條件下，利用微電解反應后水中存在的大量Fe2+作為Fenton反應催化劑，促使H2O2生成強氧化性的·OH基團，從而氧化去除污染物。

本文以二級生化處理后的氣浮出水為原水，采用鐵碳微電解/H2O2耦合聯用工藝流程，試驗的出水目標控制在CODcr≤60 mg/L。

2　試驗方法

(1)鐵碳微電解工藝：鐵碳床進水流量20L/h，鐵碳采用現成成品，其中Fe/C質量比為2∶1，運行中采用硫酸調整pH值為3，同時進行曝氣，曝氣量按照3∶1標準，水力停留時間(HRT)為 1 h ，出水采用NaOH 溶液調節pH值至7，同時加入0.1‰PAM攪拌混合均勻后，靜置沉淀30min，取上清液測定CODcr。

(2)鐵碳微電解/H2O2耦合聯用工藝：鐵碳床出水置于1 L 燒杯中，加入0.1～0.3 mL/L不同量的H2O2(30%)，攪拌反應30 min后采用NaOH溶液調節pH值至7，同時加入0.1‰PAM攪拌混合均勻后，靜置沉淀30min，取上清液測定CODcr。

3　試驗結果與討論

3.1鐵碳微電解工藝試驗結果

試驗起止日期為2015年12月11～12月22日，試驗結果如圖1所示。

圖1　鐵碳微電解進出水水質

從圖1可以看出，氣浮池出水水質波動較大，CODcr在84.8～128.0 mg/L之間變化，平均值為98.0mg/L，經過鐵碳微電解工藝處理后，出水CODcr在55.9～80.6 mg/L之間變化，平均值為66.5 mg/L，CODcr平均去除率為32.20%。整個試驗期間出水CODcr超過排放標準60mg/L的有7次，出水CODcr達標率只有41.67%，即大部分時間不能達到排放標準，可見該性質污水僅僅依靠鐵碳微電解工藝的處理效果有限。

3.2鐵碳微電解/H2O2耦合聯用工藝試驗結果

在后續的試驗中，進行了鐵碳微電解工藝與H2O2聯用工藝的研究。以考察聯用工藝對該類型水質的處理效果。試驗結果如圖2所示。

圖2　鐵碳微電解/H2O2耦合聯用工藝進出水水質

其中1#～3#分別為H2O2投加量0.1 mL/L、0.2 mL/L、0.3 mL/L時的出水水質，從圖2可以看出，進水CODcr在85.7～152.5 mg/L之間變化，平均值為113.3 mg/L，經過鐵碳床處理后，出水CODcr在52.5～107.0 mg/L之間變化，平均值為75.6 mg/L，COD平均去除率為33.41%，略好于前期的32.20%，原因在于后期的進水CODcr偏高，易于被氧化分解的有機物含量稍高。而鐵碳微電解/H2O2耦合聯用工藝在H2O2投加量分別是0.1 mL/L、0.2 mL/L、0.3 mL/L時，出水CODcr平均值和去除率分別為63.6 mg/L，43.17% ；53.5 mg/L，52.33% ；50.4 mg/L，55.14%。在H2O2投加量為1 mL/L時，出水CODcr還不能達到排放標準，而在0.2 mL/L、0.3 mL/L的投加量時，出水均達到了排放標準，兩者對CODcr總的去除率相差不大，可見0.2 mL/L的投加量較為合適。

總的來看，鐵碳微電解法對印染廢水為主的工業污水CODcr有一定的去除效果，CODcr去除率在32.20%～33.41%之間。當加入0.1 mL/L～0.3 mL/L不等量H2O2后，CODcr去除率得到了大幅度的提升，在43.17%～55.14%之間。原因在于鐵碳微電解作用已經去除了部分有機物，而隨著H2O2的加入，在微電解階段生成的大量Fe2+催化促使 H2O2產生大量強氧化性的·OH，進一步氧化剩余的有機物，此外，在調整pH值為中性階段生成的Fe(OH)3對有機物的吸附絮凝沉淀作用，也進一步增加了CODcr的去除率。可見鐵碳微電解/H2O2耦合聯用工藝對該類印染廢水為主的工業污水有很好的處理效果。

4　 結論

采用鐵碳微電解/H2O2耦合聯用工藝對印染廢水為主的工業污水進行處理，反應條件控制在pH值為3，Fe/C質量比為2∶1，水力停留時間(HRT)為 1 h 時，H2O2投加量為0.1～0.3 mL/L。試驗結果表明，進水CODcr在85.7～152.5 mg/L之間變化，平均值為113.3 mg/L，經過鐵碳微電解處理后，出水CODcr在52.5～107.0 mg/L之間變化，平均值為75.6 mg/L，CODcr平均去除率為33.41%。而鐵碳微電解/H2O2耦合聯用工藝在H2O2投加量分別是0.1 mL/L、0.2 mL/L、0.3 mL/L的情況下，出水CODcr平均值和去除率分別為63.6 mg/L，43.17% ；53.5 mg/L，52.33% ；50.4 mg/L，55.14%，在H2O2投加量為0.2 mL/L的情況下，出水CODcr低于60 mg/L的排放限值。

[1]汪永紅，潘倩，王麗燕，等． Fe-C-H2O2協同催化氧化處理印染廢水[J]． 生態環境學報，2010，19( 6) : 1374～1377.

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[7]Neyens E, Baeyens J. A Review of Classic Fenton’s Peroxidation as an Advanced Oxidation Technique[J]. J Hazard Mater, 2003,98(1-3)：33～50.

Practical Experiment on the Improvement of Discharge Standard for Wastewater Treatment Plant by Iron-carbon Micro-electrolysis Combined with H2O2

Zhen Xianghua，Li Shuyuan，Chen Caigao

(CentralandSouthernChinaMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstituteCo.Ltd,Wuhan,Hubei430015,China)

In this experiment, the dyeing wastewater was treated by iron-carbon micro-electrolysis combined with H2O2. The reaction conditions were controlled at a pH of 3, Fe/C mass ratio of 2:1, hydraulic retention time (HRT) of 1 h, H2O2(30%) dosage of 0.1～0.3 ml/L. The results showed that the influent CODcr was 85.7～152.5 mg/L, with an average amount of 113.3 mg/L, after the iron-carbon micro-electrolysis treatment, the effluent CODcr was 52.5～107.0 mg/L, with an average amount of 75.6 mg/L, and the CODcr average removal rate was 33.41%. The effluent subsequently treated by H2O2, and the dosage were 0.1,0.2,0.3 ml/L. The average value and removal rate of effluent CODcr were 63.6mg/L, 43.17%; 53.5mg/L, 52.33%; 50.4 mg/L, 55.14%. The results showed that the effluent CODcr was less than 60 mg/L of emission limits in H2O2dosage of 0.2ml/L.

dyeing wastewater; iron-carbon micro-electrolysis; H2O2; CODcr

2016-06-26

鎮祥華(1977—)，男，高級工程師，主要從事水污染控制工作。

TU992.3

A

1674-9944(2016)16-0139-02