混凝电解气浮-吸附过滤处理洗染废水

第21卷第2期 2 0 0 6年 5月 长 沙 电 力 学 院 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) JOURNAL OF CHANGSHA UNIVERSITY OF ELECTRIC POWER(NATURAL SCIENCE) Vo1．21 No．2 May． 2 0 0 6 混凝电解气浮 一吸附过滤处理洗染废水 胡献舟 一，张盼月 ，李倦生 ，袁 芳 (1．湖南大学 环境科学与工程系，湖南 长沙 410082；2．长沙环境保护职业技术学院，湖南 长沙 410004) 摘 要：采用混凝电解气浮一吸附过滤法处理洗染废水．试验结果明：混凝电解气浮过程中，采用石墨作阴极， 铁作阳极，电解电压一般控制在8一l1 V，电能消耗约0．08 kwh／m’，CODc 可去除30％以上；吸附过滤过程选用新 鲜粉煤灰作为吸附材料，粒度为0．3咖 ，废水在吸附柱中的停留时间为2 h，CODD可以去除50％以上． 关 键 词：洗染废水；电解气浮；铁阳极；吸附；新鲜粉煤灰 中图分类号：x 791 文献标识码：A 文章编号：1006一w4o(2oo6)o2一oo9o一04 Treatment of W ashing and Dying Wastewater with Coagulation--Electrofloatation--Adsorption HU Xian—zhou ，ZHANG Pan—yue ，LI Juan—sheng2，Yuan Fang (1．Department of Environmental Science and Engineering，Hunan University，Chanssha 410082，China； 2．Changsha Environmental Protection College，Changsha 410004，China) Abstract：Washing and dying wastewater treatment with coagulation ··electrofloatation ··adsorption was studied．Results show that the electrolytic pressure Was controlled between 8—1 1 V with the graphite cath— ode an d iron anode during electrofloatation，the electricity consumption was about 0．08 kWh／m ，and CODcI removal was higher than 30％ ．Fresh coal fly ash with a granularity ofO．3 Innl was used as the ab— sorbent to treat the wastewater further．CODcr removal was hisher than 50％ with the adsorption retention time of 2 h． Key words：washing an d dyeing wastewater；electrofloatation；iron an od e；adsorption；fresh coal fly ash 服装洗染废水是近年来随着服装洗染业发展产 生的一种新污染源，不同服装的颜色、质地不同，也 收稿日期：2006-02—10 作者简介：胡献舟(1964一)，男，硕士研究生，主要从事污水处理研究 将产生不同的洗染废水．服装洗染废水同常规的印 染废水不同，除了含有染料外，还含有软化、抛光、打 维普资讯 http://www.cqvip.com 第21卷第2期 胡献舟，等：混凝电解气浮一吸附过滤处理洗染废水 91 磨等处理工艺中加入的大量洗涤剂、软化剂等无机 和有机化学物，废水呈蓝黑色，有恶臭．随洗染服装 种类的不同，废水的水质和水量变化也很大⋯．据 取样分析，废水呈酸性，CODc 值高达 3000～4000 mg／L，超标29至39倍．作为一种新的污染源，对其 特性缺乏了解，目前还很少见到有关处理技术的研 究报道[2 】．由于缺少适当的处理技术，这些污水大 多未经处理就直接经下水道排入江河，严重污染了 环境，且严重威胁市民饮用水水源安全．本文采用混 凝电解气浮一吸附过滤的方法，向水体加入絮凝剂 后，利用电解产生的微小气泡，使絮体上浮以达到去 除悬浮物的目的；气浮处理后的水采用上流式通过 一 段吸附过滤，进一步净化水质． 1 方法和材料 1．1 试验水质 试验用水样取自株洲某洗染厂，原废水呈蓝黑 色，水质变化范围较大，见表 1． 表1 洗染废水水质 1．2 试验装置与过程 电解气浮的主体设备为285 lnln×93 lnln×150 lnln的长方体有机玻璃槽，内有6块隔板，隔板高为 110 mm，每块隔板相距约35 toni．有机玻璃槽底部 装有4对电极，采用稳压直流电源供电． 吸附过滤 的主体设备为直径 300 lnln，高 1 000 lnln的圆柱形有机玻璃柱，柱的最底层为承托 层，由填充的砾石组成，高度为200 lnln，承托层的上 部为吸附过滤材料，高度为550 mm，吸附过滤柱的 上部为一段储水区，高度为250 into． 如图1所示，废水首先经过混凝处理，调节 pH 值为9，投加特制复合药剂O．4 kg／m。，聚丙烯酰胺 3 g／m。 ，新鲜粉煤灰3 kg／m。，搅拌5 min 】．处理后 的废水先进入第一室进行初步沉降，后流入第二室， 水从装置上部进入，向下流，而该室底部电解产生的 微小气泡与絮凝的悬浮物相互粘附后上浮至水面， 达到分离悬浮物的目的，然后依次进入其它的处理 室 嵋j．经处理后，上浮的污泥经收集后排出电解 槽，已净化的水从气浮装置中排出．排出的水进入吸 附过滤装置，自下而上流经吸附材料，在吸附过滤柱 中，水质得到进一步的净化处理，处理出水排放 】． 出水 图1 混凝电解气浮 一吸附过滤装置图 2 结果与讨论 2．1 电解气浮影响因素的研究 1)电压对气浮效果的影响． 洗染废水经过混凝处理后进入气浮装置，为了 简化实验操作，用一组电极进行电解气浮，电极材料 为石墨，另外三组不接通电源．在其它条件不变的情 况下，通过改变电解电压，研究电压对处理效果的影 响，结果如表2所示． 表 2 电解电压对气浮效果的影响 ． 电流 气浮完毕所 现象 电压 ／V ／mA 需时间。／rain · 气浮完毕所需时间为静态试验时废水中的絮状物完全上浮去 除干净所耗时间． 从表2可以明显地看出，电压低于5．3 V时，气 泡生成速度慢且少，与絮体相粘附后，气泡的浮力部 不足以克服絮体的重力，致使水中悬浮物不能上浮． 随着电压的增大，溶液间的电流相应增加，电解速度 加快，产生气泡快而且数量多，气浮效果逐渐变好， 气浮时间也相应缩短，电解电压控制在8～l2 V时， 处理效果很好．但是电压达到15．0 V后，气泡产生 过快，使上层污泥连续翻腾不易达到稳定，同时电耗 也相应增大． 维普资讯 http://www.cqvip.com 长 沙 电 力 学 院 学 报 (自 然 科 学 版 ) 2006年5月 2)阳极材料对气浮效果的影响． 电解气浮试验中，采用石墨阳极，阳极产生的气 泡较少，为了能进一步提高处理效率，本研究采用铁 或铝电极代替石墨阳极，进行了对比试验． 将表3和表4的结果同表2进行比较，可以看 出电解阳极改为铁电极后，气浮基本完毕所需时间 缩短至4 rain左右；而电解阳极采用铝电极时，气浮 基本完毕所需时间有了一定延长，同时因为铝相对 来说比较活泼，电解较快，产生了大量的细小氢氧化 铝，一定程度上使水的浊度上升．由图2可知采用金 属阳极和石墨阳极相比，出水COD 的去除率提高 约5％．同时，铁或铝作电极在电解过程中产生絮状 的氢氧化铁或氢氧化铝，对去除废水中的COD 和 悬浮物有利，电解过程产生的新生态的H：，0：等物 质对废水的色度和COD 等有降解作用．综合考虑 实用性、经济性等诸多因素，选用铁作阳极． 表 3 阳极为铁的电解气浮作用 表4 阳极为铝的电解气浮作用 锝 - 0 U 石墨 铁 铝 阳极材料 图2 电极材料对废水处理效果的影响 3)pH值的影响． 采用铁阳极时，电解气浮过程中充分利用了电 凝聚的过程，pH值对电凝聚效果影响较大．利用稀 硫酸作为pH值调节剂，在不同pH值下进行气浮试 验，试验结果见图3． 锝 6 口 0 U 图 3 pH值对废水处理效果的影响 由图3可以看出，随着电解气浮槽内废水 pH 值的升高，COD 去除率逐渐下降，当废水的pH值 大于7时，处理效果明显降低，这是因为采用铁阳极 时，pH值过大，会使阳极发生钝化，阻止金属电极的 溶解，降低电凝聚效果．虽然pH值较低时，电解速 度及效果都有一定的提高，但考虑药剂及铁电极的 消耗问题，进水pH值控制在7～8之间． 2．2 吸附过滤的研究 1)吸附过滤材料的选择． 为了进一步净化废水，在电解气浮的基础上，采 用吸附过滤的方法，使废水通过一段吸附过滤柱进 行吸附．分别选用粒径为0．3 mm的活性炭、石英 砂、新鲜粉煤灰、焦炭、炉灰、硅藻土等6种吸附材料 对进行脱除COD。的实验研究，试验结果见图4． 锝 口 0 U 图 4 吸附材料对废水处理效果的影响 由图4可以看出，采用活性炭作为吸附材料时， 废水的处理效果最好，但活性炭价格比较昂贵．除此 之外，石英砂、新鲜粉煤灰和硅藻土对废水的处理效 果相差不远．鉴于粉煤灰是电厂生产过程中的废料， ∞ ∞ ∞ O ∞ ∞ 卯 ∞ ∞ 加 m O 弘 站 ∞ 勰 维普资讯 http://www.cqvip.com 第21卷第2期 胡献舟，等：混凝电解气浮一吸附过滤处理洗染废水 93 用新鲜粉煤灰做吸附材料，既做到了废物利用，又净 化了水质，选择新鲜粉煤灰作为吸附材料． 2)废水停留时间及粉煤灰粒度的影响． 选取新鲜粉煤灰作为吸附材料，使废水通过过 滤柱进行吸附净化，选取不同粒度的粉煤灰，考察废 水在吸附柱内的停留时间及粉煤灰的粒径对废水处 理效果的影响．试验结果见图5． 堡 静 6 口 0 r,j 图5 废水停留时间及粉煤灰粒径的影响 试验结果表明，废水的COD 的去除率随废水 在吸附过滤柱中的停留时间延长而增加．这主要是 由于停留时间延长可使吸附与解吸达成更稳定的平 衡体系．此外，吸附材料的粒度直接影响废水的 COD 的去除率，粒度变小，COD 的去除率增加，这 主要是由于粒度变小，吸附材料的比表面积增加．从 图5中可以看出，在吸附粒径为0．3 mm时，废水在 吸附过滤柱中的停留时间达到2 h后，COD 的去除 率随时间变化,~lttJ,．选用粉煤灰粒径为0．3 mm，废 水在吸附过滤柱中停留时间为2 h． 3 结论 将混凝电解气浮一吸附过滤技术引入洗染废水 的处理中，通过试验研究得出以下结论． 1)电解气浮过程中，电解电压一般控制在8～ 11 V，产生的气泡小而均匀，不会产生紊流，对水中 絮体颗粒的去除效果较理想，COD 去除率超过 3O％ ： 2)电解气浮过程中，产生的氢氧化铁絮体对 废水的COD 有一定的去除作用，可使废水得到进 一 步的净化； 3)吸附过滤过程选取新鲜粉煤灰作为吸附材 料，粒度为0．3 mm，废水在吸附柱中停留2 h，废水 COD 的去除率超过50％； 4)电解气浮 一吸附过滤工艺简单，占地面积 少，对流量变化的适应性强，不产生噪音． 参考文献： [1]杨书铭，黄长盾．纺织印染工业废水治理技术[M]．北京：化学 工业出版社。2o02． [1]徐一飞．高浓度成衣水洗染色废水的处理[J]．工业水处理， 2004。24(9)：62—64． [2]何文杰，韩宏大．洗染废水处理回用研究[J]．中国给水排水， 1994，10(3)：45—47． [4]胡万里．混凝 ·混凝剂 ·混凝设备[M]．北京：化学工业出版 社。2o02． [5]魏在山，徐晓军，宁平，等．气浮法处理废水的研究及其进展 [J]．安全与环境学报，2001，1(4)：14-18． [6]朱建平．吸附气浮法脱除染料离子的研究[J]．环境工程， 1993，ll(1)：10—12． [7]GUO H，CHEN X，YUE P．Electro coagulation and electro flota- tion of restaurant waste water[J]．Journal of Environmental Zngi· neering，2000，(9)：858—863． [8]GEl-ItR，WARTZ C。SAND 0 G．Removal ofu'ihalomethane pm- CUrSOI~from eutrophic water by dissolved air flotation[J]．Water Research，1993，27(1)：41—49． [9]肖羽堂，王继徽．纺织印染废水的吸附脱色技术研究进展[J]． 重庆环境科学 ，1996，18(5)：24．28． 维普资讯 http://www.cqvip.com