用电凝聚法预处理CLT酸废水.pdf

第5 2 卷第4 期 2 000 年1 1 月 有色金属 N N F E R R O U SM E T A L S V 0 1 ．5 2 ．N o4 N o v e m b e r2000 用电凝聚法预处理C L T 酸废水 潘春玲1 ，路八智2 ，詹朝晖1 ，曲敬仪1 ，汪靖1 ，陈广庆3 1 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 ；2 ．金川有色金属公司，金昌 7 3 7 t0 4 ； 3 ．北京众拓建筑工程设计有限公司，北京 10 0 0 4 4 摘要本文通过静态小试和连续扩大试验，证明利用电凝聚对C L T 酸废水进行预处理。可以改善废水的各项指标，提 高废水的可生化性．使废水更易脱色，而且，电凝聚的填料选用范围广泛，实用性强。 关键词电凝聚j 微电解；C L T 酸废水 中图分类号∥x 7 0 3文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 0 0 4 0 0 9 2 一0 3 ， 筝 叶 k 讯 有机酸 尤其是中间体 合成过程产生的废水 酸度强、有机负荷高、成分复杂、可生化性差，治 理难度相当大，是目前国内亟待解决的难题。例 如，C L T 酸，即6 一氯一3 一氨基甲苯一4 一磺酸 G H 8 C 1 N O ，S ，属颜料中间体，主要用于制造金 光红c 、橡胶大红和塑料大红等色淀颜料，在合成 过程中，排放的废水外观呈金黄色，含多种反应中 间体及其他物质，成分极为复杂。该废水p H 值1 ～1 ．5 ，色度2 0 0 0 ～3 0 0 0 稀释倍，C O D 9 0 0 0 ～ 1 0 0 0 0 m g ／L ，B O D s 2 8 l m g ／I 。，B O D 5 ／C O D 比值仅 为0 ．0 3 ，可生化性极低，属极难生物降解的高浓 度有机废水。单纯采用传统的生化处理工艺，很难 取得理想的效果。必须进行预处理，改善其水质及 生化性，为生化处理打下基础。近年来，一种新型 的工业废水预处理工艺电凝聚法逐渐发展起 来，使难生化有机废水的生化处理成为可能。 1电凝聚法的工作原理特点 在酸性介质中，铁与碳之间可以形成无数大小 不等的原电池，并在其作用空间形成一个电场，这 些原电池发生的电极反应为 阳极 F e 一2 e F e 2 阴极 当有0 2 时 E o F e 2 ／F e 一0 ．4 4 V 2 H 2 e 一2 [ H ] 一H 2 E o H ／H e 0 ．0 0 V 0 2 4 H 4 e 一2 H 2 0 E o 0 2 ／H 2 0 1 ．2 2 V 收稿日期2 0 0 0 一。卜1 8 作者简介潘春玲 1 9 6 3 一 ，女，工学学士．高级工程师 0 2 2 H 2 0 4 e ’4 0 H E o 0 2 ／O H 一 0 ．4 1 V 在这些反应过程中生成的新生态F e 2 和[ H ] 具有极强的化学活性，可以与废水中的许多组分发 生氧化还原反应，并使部分具有环状结构的有机物 断环生成较易降解的开环有机物，从而提高废水的 可生化性；随着新生态F e 2 的产生，酸性介质得 到中和，p H 值升高；F e 2 在p H 8 ～9 时具有良好 的絮凝吸附共沉作用。 目前，国内经常采用的电凝聚类工艺称作微电 解法或铁屑过滤法，其基本形式为铁屑固定床，即 柱状过滤塔。它的优点是设备结构简单，投资少。 但在实际运行时它有若干不足，限制了该工艺的推 广应用。而采用流动床方式，物料之间相互激烈碰 撞，增加了电化学反应的均匀性和推动力；同时， 物料反应界面不断更新，避免钝化现象的形成，免 活化，防堵塞，反应均匀；填料与介质间接触机会 增加，降低了对其比表面积的要求，扩大了填料的 选用范围。 2 试验及结果 小试水样取自秦皇岛秦燕化工有限公司废水总 排口。将废水样品注入d 1 4 0 4 0 0 小试样机中， 以固定的速度反应一定时间，倾出水样，用石灰乳 中和至p H 值8 ～9 ，沉降后取澄清液测定。 根据小试确定的参数，在现场利用e 4 0 0 1 4 0 0 试验设备，以一定的速度控制进水，废水在 设备中停留2 0 m i n ，出水在e 5 0 0 5 4 0 反应槽中用 石灰乳中和至p H 值8 ～9 ，然后进入沉淀池，取沉 淀池出水测定。 万方数据 第4 期潘春玲等用电凝聚法预处理C L T 酸废水 2 ．1 电凝聚对水质的改善 为了确定电凝聚对废水水质的改善程度，在实 验室进行多次静态实验。结果表明，利用电凝聚作 为预处理手段是有效的。由于电中和作用，废水 p H 值上升为5 ～6 ，从而降低中和用碱量；脱色率 大于8 0 ％，脱色效果明显；反应时间低于2 0 m i n 时，C O D 去除率基本呈直线上升，2 0 m i n 后， C O D 去除率缓慢增加，说明电凝聚对C O D 的去除 规律随时间呈不同变化。考虑到设备投资问题，建 议选用电凝聚2 0 m i n 为最佳条件。现场扩大实验也 证明这一结论 表1 。 表1 现场预处理试验结果 T a b l e1S i t ee x p e r i m e n tr e s u l t so fp r e t r e a t m e n tp r o c e s s 霉项目p H 警脱妻率三嚣嘉备注 1 原水 1 ．51 6 6 79 3 3 0 预处理出水4 ．0 ／7 ．0 4 5 47 2 ．87 6 2 91 8 ．2 两次取 中和前／后4 ．0 ／7 ．0 4 1 67 5 ．07 5 8 01 8 ．8样测定 2 原水1 ．52 5 0 09 2 2 3 预处理出水4 ．5 ／7 ．01 0 0 06 0 ．07 1 8 42 2 ．1两次取 中和前／后 4 ．0 ／6 ．5 8 3 36 6 ．7 7 8 6 4 1 4 ．7 样测定 3 原水 1 ．58 7 8 6 预处理出水3 ．5 ／7 ．0 4 1 67 7 1 81 2 ．2 两次取 主．塑．宣监上 』i i 翌 登型枣 由表1 看出，动态试验p H 值及C O D 去除率 稍低于小试，其原因是动态试验由手动操作控制， 不能及时准确确定并控制中和用石灰乳的投加量， 造成新生态F e 2 絮凝不完全，降低预处理效果。 这一问题在工程上采用自动控制技术很容易解决。 2 ．2 电凝聚对废水可生化性的改善 以电凝聚的不同反应时间为控制条件进行试 验，考察废水可生化性的变化 表2 。 表2 试验结果 T a b l e2E x p e r i m e n tr e s u l t s 可生化性指标B O D s ／C O D 从0 ．0 3 上升为0 ．1 2 以上，废水的可生化性大幅度提高。经过电凝聚 后，废水中有机物成分发生变化，难生物降解的大 分子类有机物转化为易生物降解小分子类有机物。 虽然C O D 值并未大幅度下降，然而B O D 值却大幅 度升高，从而改善废水的可生化性。考虑到设备投 资等因素，确定预处理的最佳时间为2 0 m i n 。 2 ．3 电凝聚对脱色性能的改善 C I 。T 酸废水的脱色难度很大，利用高效脱色 剂D G B 所做的脱色试验看出电凝聚作为预处理手 段，对该废水的脱色有很大益处 表3 。 表3 脱色试验对比 T a b l e 3 C o m p a r i s o nt e s t so fd e c o l o u r i z a t i o n 序工艺 号条件 结果 项目篙鬻现誓菜帅誓萎验 1 调节p Hp H 值667 ～87 ～8 值后投加色度倍 3 0 0 05 0 02 5 0 04 0 0 D G B 脱色率％8 3 ．3 8 4 ．0 2 电凝聚并 p H 值 7 ～87 ～8 中和后投色度倍 3 0 0 0 5 0 加D G B脱以率％ 9 8 ．3 3 调节p H p H 值 7 ～87 ～8 值后投加色度倍2 5 0 01 5 0 0 D G B脱色率％40．0。’ 4 电凝聚并 p H 值7 ～87 ～8 中和后色度倍 2 5 0 03 2 投加D G B 脱色率％ 9 8 ．7 ““ ★1 9 9 9 年8 月9 日在现场所做静态试验结果 - k ★1 9 9 9 年9 月1 6 日在现场所做静态试验结果，水样为存放 近三个月的废水 ★- k - k1 9 9 9 年9 月1 7 日在现场所做连续扩大试验结果，水样 为存放近三个月的废水 由于电凝聚改变了废水的性质，预处理后形成 的小分子物质更易被吸附除去，在相同脱色要求的 条件下，可减少脱色剂用量，降低运行成本。 2 ．4 电凝聚设备填料的广泛适用性 电凝聚所用填料为工业用铁、铝等金属废料及 惰性填料，一般来说，金属填料块只要小于1 5 0 1 5 0 m m 的任意形状块料均可以。我们利用常用的 几种填料作对比实验 表4 。 表4 填料对比实验结果 T a b l e 4C o m p a r i s o nt e s t so fv a r i o u sf i l l e r s 结果 鹇剃微- 雌 篓∞。≯ 1 原水1 ．5 2 铸铁屑 5 ～6 3普钢车屑5 ～6 4 A 3 钢块 5 ～6 9 3 9 8 6 4 8 1 6 0 3 0 6 7 8 2 3 1 ．0 3 5 ．8 2 7 ．8 反应时间2 0 m i n 之所以会有上述结果，是因为电凝聚采用回转 式流动床，填料与水各自独立运动，从而加大它们 之间的相对运动。填料表面不断更新，增加反应推 动力，使填料的比表面积对电凝聚反应的影响相对 万方数据 有色金属第5 2 卷 减小，同时大块填料的相对运动也避免填料表面钝 化及板结现象的产生，省去活化和更换填料。 3结论 1 利用电凝聚预处理C L T 酸废水，可以改 善废水水质，在原水p H 值1 ．5 ，C O D 约9 5 0 0 m g ／ I 。，色度2 5 0 0 倍时，出水可达p H 值5 ．0 中和后 为8 ，C O D 约7 5 0 0 m g ／I 。，色度低于1 0 0 0 倍。 2 可使C L T 酸废水的有机物发生变化，难 于生化降解的大分子和苯环类物质变为小分子或开 环物质，使B O D 5 ／C O D 改善废水的可生化性。 从0 ．0 3 上升为0 ．1 2 以上， 3 可降低废水的脱色难度，减少吸附剂用 量，降低处理成本。 4 流动床工艺的技术关键在于结构合理，加 大了填料和水之间的相对运动，填料表面不断更 新，增加反应推动力，使填料的比表面积对电凝聚 反应的影响降至最低，增加填料的选择范围，并省 去填料活化和更换工作。 P R E T R E A T M E N TO FC L TA C I DP R O D U C T I O N W A S T E W A T E RB YE L E C T R O C o A G U L A T I o N P A NC h u n l i n 9 1 。L UB a z h i 2 ．Z H A NZ h a o h u i l ，Q UJ i n g y i l ，W A N GJ i n 9 1 。C H E NG u a n g q i n 9 3 1 ．B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ； 2 ．J i n c h u a nN o n f e T F O U SM e t a l sC o m p a n y ，J i n c h a n g7 3 7 1 0 4 ； 3 ．B e i j i n gZ h o n g t u oA r c h i t e c t u r eD e s i g nC o m p a n y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 A B S T R A C T T h el a b o r a t o r ya n ds c a l i n g u pe x p e r i m e n t sf o rt r e a t m e n to fC L Ta c i dp r o d u c t i o nw a s t e w a t e rw e r ec a r r i e d o u t ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a tp r e t r e a t m e n to ft h eC L Ta c i dw a s t e w a t e rb ye l e c t r o c o a g u l a t i o nc o u l di m p r o v et h e w a s t e w a t e r ’Sb i o c h e m i c a lt r a i t sa n de a s yo fi t sd e c o l o r i z a t i o n ．T h ep r e t r e a t m e n th a sa d v a n t a g e st h a tw i d er a n g e o fm a t e r i a l sc o u l db es e l e c t e da sf i l l e ro fe l e c t r o c o a g u l a t i o n ，a n dt h ep r o c e s sp r o v e dp r a c t i c a l ． K E YW O R D Se l e c t r c o a g u l a t i o n ；m i c r o - e l e c t r o l y s i s ；C L Ta c i dp r o d u c t i o nw a s t e w a t e r c o n t ．f r o mP ．7 6 1 B I o ．L E A C H I N GM E T A L SF R o MM U L T I M E T A L L I C N o D U L E SI ND E E P - S E AB E D L IH a o r a n1 ，F E N GY a l i 2 I n s t i t u t eo fC h e m i c a lM e t a l l u r g y ．A c a d e m i aS i n i c a ，N a t i o n a lL a b o r a t o r yo fB i o - c h e m i c a lE n g i n e e r i n g1 0 0 0 8 0 ； 2 ．R e s o u r c e s E n g i n e e r i n g S c h 0 0 1 ．U n i v e r s i t yo f S c i e n c ea n d T e c h n o l o g y B e i j i n g ，B e q i n 9 1 0 0 0 8 3 A B S T R A C T T h eb i o ．．1 e a c h i n go fv a l u a b l em e t a l sf r o mm u l t i m e t a l l i cn o d u l e si nt h ed e e p ．- s e ab e db yu s i n gT h i o b a c i l l u s f e r r o o x i d a s T ．f ． b a c t e r i aw a se x p l o r e d ．T h ep r o c e s sc o n d i t i o n s ，s u c ha sp u l pc o n c e n t r a t i o n s ，l c a c h i n gp H v a l u e s ．t e m p e r a t u r e sa n dr e d u c t r a n t sw e r es t u d i e d ．I nt h ep r o c e s s ，t h eT ．f ．b a c t e r i ad o m e s t i c a t e da r ee f f i c i e n t b a c t e r i af o rl e a c h i n gn o d u l e s ．T h et e s t su s e dL e a t h e nc u l t u r ea n dd y e p o l l u t e dw a t e ra sm i x e dc u l t u r em e d i u m ， a n dp y r i t ea st h en o u r i s h m e n ts u b s t a n c ea n dr e d u c t a n t ．T h en o d u l e sw i t hn od r i e da n dg r o u n dc o u l db ee f f e c t i v e ． 1 yl e a c h e db yt h eT ．f ．b a c t e r i aa ta m b i e n tt e m p e r a t u r e si na c i d i cs o l u t i o n s ．I nn i n ed a y s ’l e a c h i n g 。t h el e a c h i n g r a t e sa r ea sf o l l o w s C u5 3 ．3 5 ％。C o9 5 ．9 2 ％，N j9 3 。9 5 ％，M n9 3 ．9 7 ％，Z n6 6 ．1 3 ％，M o1 5 ．3 1 ％a n dF e 2 4 ．7 3 ％．T h eB O D ，S S ，c o l o rd e g r e e ，c o n t e n t so ft o t a lp h o s p h o r u sa n dn i t r o g e na l s od e c r e a s e ．T h el e a c h e d r e s i d u e s ．c o u l db eu s e da sc a r r i e ro fm i c r o b es t a b l i z e rf o rt r e a t m e n to fw a s t e w a t e r ． K E YW O R D Sm u l t i m e t a l l i cn o d u l ei nd e e p s e ab e d ；T h i o b a c i l l u sf e r r o o x i d a s ；b i o - l e a c h i n g 万方数据