1、颜料废水的脱色工艺实验研究1 废水基本概况 甘肃某颜料厂每天生产 5 吨偶氮类颜料，其中黄色颜料 2 吨、红色颜料 3 吨（两种品牌 3144W 和 4B230） 。生产过程中产生两类废水：一类为母液废水，主要为颜料生产化学反应过程中产生，以反应釜及初期漂洗水为主；另一类废水为漂洗颜料及冲洗设备，冲洗地面等废水。根据实际生产用水量测算，每生产一吨颜料产生 30m3 母液废水，同时产生 100 m3 冲洗废水。根据 2008 年 12 月 27 日现场所取的 1 号（4B230 红母液） 、2 号（3144W 红母液） 、3 号（黄母液）3 个母液水样，经实验分析检测主要废水指标如下： 1 号（
2、4B2 3 0 红母液）：pH 值 6 ,色度 2 5 0 0 倍，CODCr 为 7275.6mg/l，pH 值为 6.0，蒸发残渣为39966mg/l； 2 号（3144W 红母液）：pH 值 6，色度 3750 倍，CODCr 为 3859.3mg/l，pH 值为 6.0，蒸发残渣为32000mg/l； 3 号（黄母液）：pH 值 2.8， 色度 80 倍，CODCr 为 5163.0mg/l，pH 值为 2.8，蒸发残渣为 10882mg/l。 对照国家污水综合排放标准（GB8978-1996 ）所规定的染料生产行业污水排放的相关指标（1998 年 1 月 1日后建设的单位）一级标准如
3、下：pH=6-9、色度为 50、CODCr 为 100mg/L、氨氮为 15mg/L。仅对照废水水样检测的几个指标该生产废水已经严重超过国家限定的排放标准。黄母液的 CODCr 超标近百倍，红母液 4B230 色度超标 50 倍， pH 也严重超标。根据以上废水水质判断甘谷宏达颜料厂的生产废水必须经过严格的处理后才可排放入环境，因而合理有效的污水处理工程必须尽快建设并投入运营。 2 选择工艺 有机颜料废水具有有机物含量高、高色度、高含盐量、有机物难生化降解等特点 ,再加上废水间歇性排放、水质水量随时间变化较大 ,给废水处理工艺的设计、运行管理增加许多困难。目前 ,国内外处理这类废水的主要方法有
4、:活性碳吸附、生物降解、离子交换、膜分离、化学氧化、絮凝沉淀法等。 铁碳微电解技术处理工业废水，因其工艺简单、操作方便且可达到以废治废的目的而在近年来受到广泛重视。利用铁碳微电解工艺处理印染废水、混合工业废水 、化工废水的研究逐渐增多，投入生产运行的装置也常有报道。废水经过微电解预处理后，废水中对微生物有抑制作用的成分减少，可降解的成分增多。微电解在几乎完全去除色度的同时还能对废水有机物、毒性亦有一定的降低，增强了后续生化工艺对污染物的去除效果，可生化性大大提高。其合理地与生化工艺相组合可实现工业废水达标排放的目的，且组合工艺结构十分简捷，具有明显的技术优势。由于单纯的物理化学处理工艺难以使颜
5、料生产废水直接处理达标，因而微电解处理工艺只作为难生化处理有机颜料废水的预处理手段。 3 实验部分 3.1 实验原理 微电解法是根据金属腐蚀原理，利用铁碳形成的原电池对废水进行处理的方法，又称内电解法、铁屑过滤法等。由于在酸性无氧条件下废水经微电解处理时，新生态氢能与颜料废水中的许多组分发生氧化还原作用，使物质的结构发生变化，大分子分解为小分子，难降解物质转化为易降解物质，这些物质替代原有的难降解物质存在于微电解出水中。这是多种反应共同作用的结果，主要有电极反应产生的氧化还原作用以及电极反应产物的电凝聚、吸附作用，铁碳微电解法在作用过程中电极上发生了如下的反应 ： 反应过程中生成的 Fe2+具
6、有较高的化学还原活性，可使某些组分还原。在酸性溶液中，电极反应产生的新生态H与废水中的有机污染物发生反应，使其结构被破坏(如破坏废水的发色和助色集团，使其失去发色能力；大分子物质分解为小分子的中间体，使某些难生化降解的化学物质转变成容易生化处理的物质)，同时反应产生的铁系氢氧化合物是良好的絮凝剂，可对废水中的悬浮物以及部分溶解性有机物通过絮凝沉降而与水分离，多种效应综合作用的结果致使废水中的色度及部分有机物被去除。另外，在微原电池周围电场的作用下，废水中的胶体状态存在的污染物可在很短时间内完成电泳沉积过程，附聚在滤料表面。3.2 实验与讨论 3.2.1 实验材料 铁屑采用机械加工废铁屑，铁屑为
7、长方体片状，厚度 1mm 左右，长度约为 2-5mm 左右，宽度为 2mm左右，经酸洗、碱洗后使用； 碳粒采用污水处理实验后废弃的 15# 活性碳( 木质再造碳)，用自来水清洗干净，用待处理的颜料废水浸泡 72h 以上，使之达到吸附饱和注：铁炭比为 1:1 。3.2.2 实验内容 现按产生废水的比例将 1 号、2 号、3 号母液水 3：3：4 混合（pH 约为 3.5）后倒入铁碳反应柱。反应柱为自制圆形塑料柱，直径 35mm，高 400mm。注入实验用水淹没填料，控制滤速，保证反应进行30min，60min，90min 分别取水，然后加碱调 pH 至 89，曝气一个小时，经沉淀过滤后取水测其色
8、度和CODCr 的值。实验中为检验 pH 值对其脱色效果的影响，分别将混合之后的原水调 pH 至 25 之间再进行铁碳微电解反应。3.2.3 实验结果 实验结果显示进水 pH 以及停留时间 HRT 对脱色效果均有较大影响，进水 pH 为 3 或 4 和不调 pH 的条件下出水色度均稳定在 28 之间，CODCr 去除率基本保持在 40%左右，另一方面同等实验条件下随反应时间的延长，出水的色度和 CODCr 去除率稍呈上升趋势，考虑到延长反应时间会增加水处理设备的容积，提高处理费用，所以可选择反应时间为 30min，同时不需调节进水 pH 值，保持其混合后原水 pH3.5，这样在降低操作费用，减
9、少工程上不必要的复杂工序的同时，既不影响原水的脱色效果，也不会因向废水中引入更多盐类而不利于后续的生化处理。 4 结果分析与结论 本试验进水在室温 20左右条件下，用稀释后的盐酸和氢氧化钠溶液调节原水的 pH 分别为2、2.5、3、3.5、4、4.5、5，在微电解柱内分别停留 30、60、90min ，出水加氢氧化钠溶液调节 pH 至 8.5 左右，充分曝气一小时后沉淀，取上清液测定 CODCr 及色度。 （微电解柱出水呈弱酸性，pH 为 6-7）结果见图。（1）在其他反应条件保持不变的情况下，pH 在 33.5 左右的区间内，随着 pH 的增大，色度和 COD 去除率呈现上升趋势（COD 去
10、除率相对较明显） ；但在 3.5-4 的区间内，随着 pH 的增大，COD 去除率反而呈下降趋势。（2）在反应初始阶段，随着停留时间 HRT 的增长，色度的去除率增加，反应 1 h 后趋于平稳，基本稳定在 99.7%以上;COD 的去除率在反应初始阶段 0.5h1h 之间亦呈上升趋势，基本稳定在 45%以上。由此得出结论：停留时间小于 1h 随着停留时间的增大色度和 COD 去除率逐渐增大，停留时间大于 1h，则随停留时间的增长，其去除率增大的趋势缓慢。5 工程运用分析 5.1 工程上运用时要注意以下几点 铁屑在电解过程中逐渐消耗导致处理效率下降进水 1 吨约消耗 60g 铁 ，为保证脱色率，
11、需定期添加，使之保持在铁碳比约 1：1； 为避免反应过程微电解柱中产生的微量沉淀与消耗完的铁泥会导致出水速度的降低和储水量的减少，故 3 个月至半年考虑反冲洗一次或翻池一次； 工程上可考虑用石灰水调 pH 至 8-9，价格便宜且能起到助凝和降低废水盐度的作用，提高生化性； 过滤后的残渣量比较少可做为固体垃圾处理； 运用此预处理脱色工艺可与生化工艺相结合使废水达标排放，也可回收将处理后的水回用于生产过程中作为漂洗颜料。 5.2 成本核算 由于铁屑是工业切削等过程中所产生的废料，所以低廉；活性碳只是起到惰性电极的作用，在实际处理过程中并不消耗；石灰水调节 pH 值，也十分经济廉价。预计微电解脱色工
12、艺运行成本约 0.4 元吨左右（电费按 0.5 元度，废铁屑按 2 元kg，石灰按 0.1 元kg 估算） 。 （兰州交通大学环境与市政工程学院）参考文献 1 张文博,刘发强,牛进龙.铁炭内电解法处理化工废水的研究 J.环境工程,2007,25:44-47.2 李德生 ,谭磊,王宝山,徐东辉.Fenton 试剂强化铁炭微电解预处理高浓有机废水J.中国给水排水2006,22(17). 3 余宗学,安立超.高氨氮、高盐度有机颜料废水处理工艺研究 J.环境科学与技术,2004,27(1). 4 王晓霞,吴生,乌锡康.铁炭- 生化法处理高含盐染料废水的研究J.环境化学,2002,21(6).5 王慧娟
13、,黄亮.铁炭内电解法处理染料废水的研究J. 河南化工 ,2007,24(11).6 王喜全,胡筱敏,沈雪,何连雨.铁炭微电解法处理染料废水 J.环保科技,2008,(4).7 黄瑾,胡翔,李毅,魏杰.铁碳微电解法处理高盐度有机废水 J.化工环保,2007,27(3).8 何德文,王云燕,柴立元.微电解法处理染化废水的试验研究 J.中南工业大学学报(自然科学版).2003.34(1).9 谢林花.徐苏霞 .陈小强.微电解法处理印染废水的实验研究J.陕西科技大学学报,2007,25.作者简介：何丰（1986-） ，女，兰州交通大学 2008 级，市政工程专业在读研究生。 如果您有污水需要处理，可以将您的排污量、污水水质以及排放要求发布到污水宝，符合要求的环保企业获知您的污水处理需求后，主动与您沟通并为您提供参考解决方案。您可以货比三家选择您最满意的！ 如果您是具备高新污水处理技术、生产环保设备的企业，您可以通过污水宝了解到最新的污水处理需求，让您的高新技术得以应用！
