微电解法处理磷化废水的试验研究

　　收稿日期 :2006 - 06 - 21 作者简介 :陈敏 (1981 - ) ,女 ,江苏泰州人 ,硕士研究生 ,主要从事环境污染研究。 文章编号 :1673 - 1212( 2006) 06 - 0100 - 03 微电解法处理磷化废水的试验研究 陈敏1 , 程刚2 , 李艳3 , 朱海波4 (1. 2. 3. 4 西安工程大学 , 陕西 西安 710048) 摘　要 :以高浓度含磷废水为处理对象 , 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 了一套动态流化床微电解装置和一套静态微电解装置 ,研究了不同 pH 值、停留 时间以及铁碳比条件下 ,微电解法对总磷去除率的影响。结果发现 ,当 pH值在 4～5 ,停留时间 60min 左右 ,铁碳比为 1. 5 时动 态微电解对总磷的去除率达到 99 %以上 ,而静态微电解在实验进行到 4 小时时 ,总磷的去除率才达到 88. 3 %。微电解法除磷 与传统的化学方法相比 ,具有去除效率高、投资少、运行费用低等优点 ,具有广阔的应用前景。 关键词 :总磷 ; 微电解 ; 流化床 中图分类号 :X703. 1 文献标识码 :A 　　目前常用的除磷方法有化学沉淀法和生物法[1～3 ] 。 化学法处理系统操作简单 ,抗冲击性强 ,但由于人为投加 了化学絮凝剂 ,产泥量较大且难于处理 ,对环境造成二次 污染[4 ] 。生物法除磷 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 运行稳定性较差 ,运行操作严格 受废水的温度、酸碱度等影响 ,且磷含量超过 10mgΠL 时 , 出水就很难满足磷的排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 [5 ] 。利用铁屑微电解法能 够高效地去除废水中的磷 ,该法投资少 ,运行费用低 ,实现 了以废治废。 20 世纪 70 年代 ,前苏联把微电解法用于印染废水的 处理 ,20 世纪 80 年代此法引入我国[6 ] 。目前微电解法已 成功地应用于印染、染料、重金属、农药、制药、油分等废水 的处理[7 ] 。邓雁希[8 ] 等曾研究过钢渣在含磷废水处理中 的应用 ,但其只是考虑钢渣的吸附能力 ,而对真正的除磷 机理并未作深入的探讨。雍文彬等[9 ] ,利用铁屑微电解法 处理农药生产废水 ,得出有机磷和总磷的去除率分别可达 8217 %和 6218 %。针对该类磷化废水利用铁屑微电解法 除磷的研究尚属首次。 1 　微电解作用机理 铸铁屑是纯铁和碳化铁的合金 ,碳化铁和杂质以极小 的颗粒形式分散在铸铁中。当铸铁屑浸没在废水溶液中 时 ,就构成一个完整的微电池回路 ,形成了无数个腐蚀微 电池 ,而在铸铁屑中再加入惰性碳 (如石墨、焦碳、活性炭、 煤等)颗粒时 ,铁屑与碳颗粒接触 ,则可形成大原电池。使 得铸铁在受微电池腐蚀的基础上 ,又受到大原电池的腐 蚀 ,这就加速了铸铁屑的腐蚀。其电极反应如下 : 阳极 : Fe - 2e →Fe2 + 　　E0 (FeΠFe) = 0. 44 (V) Fe2 + - e →Fe3 + E0 (Fe3 + ΠFe2 + ) = 0. 77 (V) 阴极 : 2H+ + 2e →H2 ↑ E0 (H+ ΠH2 ) = 0. 00 (V) 当有 O2 时 : O2 + 4H+ + 4e →2H2 O E0 (O2ΠH2 O) = 1123(V) O2 + 2H2 O + 4e →4OH - E0 (O2ΠOH - ) = 0. 40 (V) 电极反应生成的产物具有高的化学活性 ,它与溶液中 的化学物质起化学反应 ,从而达到去除化学污染物的目的。 2 　 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 与方法 2. 1 　实验用水 该实验用水取自某空调压缩机企业混合废水。该企 业主要生产 3HP、5HP 商用空调器涡旋式压缩机 ,在生产 过程中产生三类废水 ,分别为废乳化废液、磷化清洗液以 及碱性清洗废水[10 ] 。 2. 2 　实验设备及方法 (1)动态微电解装置 采用直径为 50mm ,高 100cm 的有机玻璃制成的流化 床 ,如图 1 所示 ,铸铁屑采用 1 %的盐酸浸泡 015h 用清水 冲洗至中性 ,淋干水后再装入动态微电解装置 ,加入 15L 试验用水 ,启动该装置后 ,调节回流部分及出水部分的阀 门 ,使底部的铁屑处于流化状态并不至于将铁屑带入出水 中。 (2)静态微电解装置 采用容积为 5 升的容器 ,曝气头放于容器中部的挡板 下 ,起充氧和搅拌的作用。铸铁屑采用 1 %的盐酸浸泡半 小时后用清水冲洗至中性 ,淋干水后再放入该实验装置 , 加入 4L 试验用水 ,在加入碳粒 ,控制 Fe∶C = 115 ,开始曝 气 ,分别在初始态、015h、1h、115h、215h、4h 和 6h 时取样 ,并 ·001· 第 31 卷第 6 期 2006 年 9 月 环境科学与管理 ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT Vol131 No16 Sep12006 图 1 　动态微电解实验流程图 观察所取样的 pH值变化情况及滤液的色度和澄清度。 3 　结果与讨论 3. 1 　初始 pH值与总磷去除率的关系 将该实验废水加硫酸酸化 ,调节不同 pH 值 ,通过动 态微电解柱 ,停留时间设置为 60min ,经中和沉淀 ,测定出 水总磷含量[11 ] ,得出不同初始 pH 值与总磷去除率关系 , 见图 2 所示。由图可以看出 ,总磷去除率随 pH 值降低而 增加 ,pH值从 7 降到 4 时 ,总磷去除率几乎呈直线上升 , pH值降到 4 以下后 ,总磷去除率增长缓慢 ,pH < 3 时 ,总 磷去除率几乎不再增长而略有上升趋势 ,是因为 pH 值过 低会改变产物的形式 ,如破坏反应生成的絮体 ,而产生有 色的 Fe2 + ,使处理效果变差[12 ] 。考虑到处理效果和处理 成本等因素 ,该废水微电解初始 pH值调到 4～5 为宜。 图 2 　pH值与总磷去除率的关系 3. 2 　停留时间与总磷去除率的关系 停留时间是微电解工艺的一个主要影响因素 ,停留时 间的长短决定了氧化还原等作用时间的长短。停留时间 越长 ,氧化还原等作用也进行得越彻底 ,但停留时间过长 , 会使铁的消耗量增加 ,并氧化成为 Fe3 + ,造成色度的增加 及后续处理的种种问题[13 ] 。由图 3 所示 ,当动态停留时间 达到 90min 时 ,总磷含量有上升趋势 ,是因为本实验总磷 的测定采用的是分光光度法 ,Fe3 + 过高而含磷量较低的情 况下 ,对测定结果造成较大的干扰。所以停留时间并非越 长越好 ,针对该废水且考虑到总磷的去除率 ,将停留时间 设定为 60min。图 4 反映了和图 3 相同的总磷去除率随时 图 3 　停留时间与总去磷率的关系 间变化趋势 ,相对于动态微电解实验 ,静态对磷的去除趋 势较为缓慢 ,当反应进行 4h 时 ,总磷去除率才达到 88. 3 %。 图 4 　静态实验总磷随时间变化 3. 3 　FeΠC比和铁屑粒度与总磷去除率的关系 反应过程中可向装置中加入碳屑 ,使体系中的原电池 数量增多 ,提高对有机物的去除效果。但当碳屑过量时 , 反而抑制了原电池的电极反应 ,更多地表现为吸附 ,所以 FeΠC比应适当。本实验 FeΠC 比大约为 1. 5。铁屑粒度越 小 ,单位重量铁屑中所含的铁屑颗粒越多 ,使电极反应中 絮凝过程增加 ,利于提高去除率。另一方面铁屑粒度越 小 ,颗粒的比表面积越大 ,微电池也增加 ,颗粒间的接触更 加紧密 ,延长了过柱时间 ,也提高了去除率 ,但粒度过小 , 使单位时间处理水量小 ,且易产生堵塞、结块等不利影响 , 本实验取粒度为 60～80 目。 3. 4 　微电解法与铁盐混凝法处理效果对比 为了比较微电解法与铁盐水解混凝剂法 (聚合硫酸 铁)对上述机加工废水的处理效果 ,对同一废水分别进行 了铁盐混凝试验和微电解试验。微电解初始 pH 调节在 4. 5 ,停留时间控制在 60min ,混凝试验中混凝剂投加量和 pH均为试验最佳量。经微电解法处理后 ,总磷去除率高 达 99 % ,而铁盐混凝法总磷去除率只有 71. 3 % ,这 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 微 电解过程中电极反应所产生的新生态氢能与废水中的物 质发生氧化 - 还原反应 ,破坏水中污染物原有结构 ,使其 易被吸附或絮凝沉淀 ,阳极铁被氧化成 Fe2 + (有氧条件下 生成 Fe3 + ) ,在碱性条件下生成 Fe (OH) 2 和 Fe (OH) 3 絮状 沉淀 ,它们比二价或三价铁盐水解所得 Fe (OH) 2 和 Fe (OH) 3 具有更强吸附性能 ,能吸附废水中分散的微小颗粒 和有机分子而絮凝沉降 ,使废水净化。 ·101· 第 31 卷第 6 期 2006 年 9 月 陈敏等·微电解法处理磷化废水的试验研究 Vol131 No16 Sep12006 4 　结论 (1)微电解法处理该废水 ,初始 pH 值宜控制在 4～5 范围内 ,停留时间宜控制在 40min 左右。 (2)静态微电解较动态缓慢 ,耗时较长 ,且结果不太理 想 ,所以优先选用动态微电解。 (3)微电解处理该类机加工废水具有操作简单、效果 显著、投资少、运行费用低等优点 ,故处理该类废水具有广 阔的前景。 (4)铁碳微电解柱经过一段时间后 ,填料表面会形成 钝化膜 ,同时填料易结块 ,这样就阻隔了填料与废水的有 效接触 ,使微电解柱内部废水流态恶化 ,导致处理效果降 低。填料表面钝化、填料板结问题的成因及预防和解决方 法是十分值得研究的课题。 参考文献 : [1 ]陈华. 化学沉淀法除磷和生物法除磷的比较. 上海 环境科学 ,1997. 16 (6) . 33 - 35. 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Study of Micro - Electrolysis Process for the Treatment of Phosphoric Wastewater CHEN Min1 , CHENG Gang2 , LI Yan3 , ZHU Hai - bo4 (1. 2. 3. 4 Xipian Polytechnic University , Xipian 710048 , China) Abstract :To treat high concentration phosphoric wastewater , design a set of fluidized bed device and a set of static micro - electrol2 ysis device. Study the influence of micro - electrolysis process on removal efficiency of total phosphorus in the different conditions of pH values、hydraulic retention time and the volume ratio of iron and charcoal . The results showed that as to pH value is 4～5 , hydraulic re2 tention time is about 60min and the volume ratio of iron and charcoal is 115 , the removal efficiency of total phosphorus in fluidized bed device reached to more than 99 % , while static device reached to 88. 3 % after 4 hours. Compared with the traditional chemical process , this one shows many advantages , such as higher removal efficiency , lower investment and running cost . The process has good application prospect . Key words : total phosphorus ; micro - electrolysis ; fluidized bed 欢迎订阅 2006 年《环境科学与管理》杂志 ·201· 第 31 卷第 6 期 2006 年 9 月 陈敏等·微电解法处理磷化废水的试验研究 Vol131 No16 Sep12006