活性炭-电解联合处理香料废水

孟庆霞

(枣庄科技职业学院医学技术系 ，山东滕州　277500)



活性炭-电解联合处理香料废水

孟庆霞

(枣庄科技职业学院医学技术系 ，山东滕州277500)

[摘要]以经过两级A/O工艺处理后的香料废水为研究对象，采用活性炭混凝吸附法及活性炭吸附-电解联合工艺对其进行深度处理.粉末活性炭吸附处理香料废水，当其用量高于2.0 g/L时，处理后的废水COD(Cr)小于48 mg/L，废水的色度小于20倍，但仅能去除一小部分的NH3-N.活性炭吸附-电解联合法处理该香料废水，在同样的电压条件下，缩小极板间距，增加极板数量，废水的化学需氧量以及氨氮去除率提高；相同的极板间距以及电解组合下，增强电流、电压强度，延长电解时间，废水的化学需氧量以及氨氮去除率提高，处理后可达到《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》(DB37/599-2006)(修改单)重点保护区域标准和地方排放标准.

[关键词]香料废水；电解；粉末活性炭；COD；NH3-N

0引言

合成香料是许多轻工业和食品的原辅材料，合成香料生产中所产生香料废水种类很多，每一种废水水质成分、浓度因原料和工艺而异，既有香料、香料副产品、降解物，还有原辅材料，且含有大量有毒有害物质如甲苯、苯甲醛等，水中污染物成分复杂，色度高，其中以有机大分子污染物最为严重，这些有机物毒性大浓度高，多数有强烈刺激性气味，是目前最难处理的废水之一[1-6].目前常用的处理该类废水的方法有：物化-生化法[7-13,19]、Fenton试剂法[14]、微电解法[15-16,20]、超临界水氧化法[18]、湿式催化氧化法(WAO)[21-26]等.目前尚未有经济有效的处理工艺，经上述方法处理过的废水，仍然很难达到GB8978-1996一级排放标准，还需深度处理.

本文以经生化处理的山东某香料废水的二沉池出水作为研究对象，先后采用活性炭吸附-混凝以及活性炭-电解联合的方法处理该废水，分别考察了活性炭用量、以及电解时间、电流强度、电压强度等因素的影响.

1材料与方法

1.1实验废水

试验所处理的废水取自山东某香料厂经过两级A/O工艺处理后的二沉池出水，既有香料、香料副产品、降解物，还有原辅材料，且含有大量有毒有害物质如甲苯、苯甲醛等，水中污染物成分复杂，色度高，多数有强烈刺激性气味，其水质如表1所示.

表1　某香料厂经过两级A/O工艺处理后的二沉池出水水质

1.2仪器与试剂

主要仪器：FA2204B型电子分析天平，pHS-3C型精密酸度计，722N型可见光分光光度计，SXJ-10 COD智能消解仪，HJ-6A Digital Thermostatic Magnetic Stirrer，LD5-2A低速离心机、DZ47-60 直流电源装置、20 cm * 30 cm钛板以及涂钌钛板、电解槽.

试剂：硫酸、硫酸亚铁铵、硫酸汞、硫酸银、酒石酸钾钠、二氯化汞、碘化钾、氢氧化钾、林菲罗琳、硫酸亚铁均为分析纯；氯化铵、重铬酸钾为基准试剂.

1.3实验方法与分析方法

实验方法：取香料废水(CODCr值为234 mg/L)若干升于容器中，向溶液中加入一定量的粉末活性炭，室温下搅拌吸附30 min，静置一段时间后，取上清液测定CODCr、NH3-N值.取经粉末活性炭吸附处理的废水，依次加入无机高分子絮凝剂聚合硫酸铝(PAS)与助凝剂非离子型聚丙烯酰胺(PAM)，快速搅拌30 S，然后慢速搅拌1 min，静置一段时间后，取上清液测定CODCr值.取经活性炭吸附处理后的上清液，以钛板作阴极，涂钌钛板作阳极，极板大小为20 cm * 30 cm，极板间距设为1 cm、2 cm，在一定的电流电压条件下进行电解实验.

分析方法：CODCr：重铬酸钾法；NH3-N：纳氏试剂分光光度法；pH：玻璃电极法；色度：稀释倍数法；；Cl-：离子色谱法.

2结果与讨论

2.1活性炭投加量以及添加絮凝剂对去除香料废水COD、NH3-N的影响通过调节活性炭投加量以及使用絮凝剂，使香料废水在室温下搅拌吸附30 min，废水的CODCr以及COD去除率如图1、图2所示.

由图1分析可得，随着粉末活性炭投加量的增加，香料废水的CODCr呈下降趋势，COD去除率增加，当活性炭投加量为2.0 g/L时，香料废水的CODCr由234 mg/L降到了48 mg/L，COD去除率为79.2%，达到了GB 8978-1996一级排放标准.但是随着活性炭投加量的增加，CODCr降解速率减小，说明活性炭的利用效率随着其用量的增加而降低.经粉末活性炭吸附处理后的废水，色度由109倍降到了20倍.

经粉末活性炭吸附处理后的废水，依次加入无机高分子絮凝剂聚合硫酸铝(PAS)与助凝剂非离子型聚丙烯酰胺(PAM)絮凝后，香料废水的CODCr去除率如图2所示.结果表明经活性炭物理吸附后再进行絮凝沉淀后，CODCr的去除率比单独采用活性炭吸附的要高5%-10%左右.可能的原因是经活性炭吸附后，废水中仍有一部分的悬浮颗粒物质，而物理絮凝沉淀可以有效的去除这部分悬浮物，从而使香料废水的CODCr降低.

图1　活性炭投加量对香料废水CODCr及其去除率的影响

图2　絮凝剂对CODCr去除率的影响

图3　活性炭投加量对除香料废水NH3-N的影响

图3说明粉末活性炭仅能去除极少一部分的氨氮(NH3-N)，当活性炭投加量为2.0 g/L时，香料废水的NH3-N由195.7 mg/L降到167.9 mg/L，其去除率仅为14.2%，粉末活性炭去除氨氮效果不理想.

表2　稳压条件下，电解时间对香料废水CODCr、NH3-N的影响

实验条件：稳定电压，以1块涂钌钛板作阳极，2块钛板作阴极(2+1)，极板间距为2 cm

取经粉末活性炭吸附处理后的香料废水(CODCr为110-120 mg/L，色度为18-20倍)进行电解实验，通过调节电流、电压强度以及电解时间，分析香料废水COD及NH3-N的去除效果，实验结果列于表2-4和图4-5.

表3　稳流条件下，电解时间对香料废水CODCr、NH3-N的影响

实验条件：稳定电流，以1块涂钌钛板作阳极，2块钛板作阴极(2+1)，极板间距为2cm

表4　稳压条件下，电解时间对香料废水CODCr、NH3-N的影响

实验条件：稳定电压，以2块涂钌钛板作阳极，3块钛板作阴极(3+2)，极板间距为1 cm

图4　不同电解条件下，香料废水的CODCr值

分析系表2，以一块涂钌钛板作阳极，两块钛板作阴极(2+1，极板间距d=2 cm)，在相同电解时间下，不同的电解电压，电压6 V电解条件下的该废水的CODCr与NH3-N数值远低于电压5 V条件下的，随着电解时间的延长，废水CODCr与NH3-N指标逐步下降.经粉末活性炭吸附处理后，设定电压为6 V ，电解30 min，该废水的CODCr由234 mg/L降到了39.2 mg/L，NH3-N值由195.7 mg/L降到6.2 mg/L.由此可见活性炭吸附-电解联合试验方法，能有效的降低香料废水的色度、CODCr以及NH3-N值.

图5　不同电解条件下香料废水的COD去除率

对比表2与表3(图4与图5)，增强电解的电流电压强度，该废水的CODCr与NH3-N去除效率明显提高.稳流条件下，采用(2+1，d=2 cm)电解组合，当电流强度为20 A，电解20 min，该废的CODCr由234 mg/L降到了51.6 mg/L，NH3-N值由195.7 mg/L降到0.16 mg/L，而当电解时间延长至30 min时，废水的CODCr值为23.8 mg/L，NH3-N值为0.037 mg/L；当电流强度为30 A，电解20 min，该废水的CODCr为39.5 mg/L，NH3-N值为0.05 mg/L，完全达到《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》(DB37/599-2006)(修改单)重点保护区域标准和地方排放标准.

稳压条件下，调整极板间距为1 cm，以两块涂钌钛板作阳极，三块钛板作阴极(3+2)，极板间距d=2 cm，电压设定为5 V与6 V，废水的CODCr与NH3-N去除效果优于电解组合(2+1，d=2 cm)，电压为5 V，电解时间为20 min时，CODCr为48.5 mg/L，NH3-N为0.08 mg/L.

3结论

采用粉末活性炭吸附处理香料废水，当其用量高于2.0 g/L时，处理后的废水CODCr小于48 mg/L，废水色度小于20倍，但仅能去除一小部分的NH3-N.活性炭吸附-电解联合法处理该香料废水，在同样的电压条件下，缩小极板间距，增加极板数量，废水的化学需氧量以及氨氮去除率提高；相同的极板间距以及电解组合下，增强电流、电压强度，废水的化学需氧量以及氨氮去除率提高，处理后的废水的色度、化学需氧量以及氨氮均能达到《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》(DB37/599-2006)(修改单)重点保护区域标准和地方排放标准.

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[责任编辑：周峰岩]

The Treatment of Perfume Waste-water by Activated Carbon - Electrolysis Process

MENG Qing-xia

(Department of Medical Technology ,Zaozhuang Vocational College of Science and Technology, Tengzhou 277500,China)

Abstract:In this paper, the research on the clarifier effluent treated by two-stage A/O process was carried out by active carbon adoption and activated carbon - electrolysis method. The Chemical Oxygen Demand (COD) and the Chromaticity Color was less than 48 mg/L and 20 respectively with active carbon adoption method. However a tiny fraction ofammonia nitrogen (NH3-N) was removed that way. The Chemical Oxygen Demand (COD) and nitrogen ammonia (NH3-N) reduction rates were greatly enhanced bydecreasing of the space between the electrodes or using more electrodes with the same voltage condition using activated carbon - electrolysis process. The results showed that the increase of the voltage, current and electrolysis time would promote the removal efficiency The Chemical Oxygen Demand (COD) and nitrogen ammonia (NH3-N) reduction rateswith other conditions unchanged. The effluent quality meets the south-to-north water transfer project in shandong province integrated along the water pollutant discharge standard "(DB37/599-2006), key protection area standards and local standards.

Key words:perfume waste-water; electrolysis; activated carbon; COD; NH3-N

[中图分类号]O646.51

[文献标识码]A

[文章编号]1004-7077(2016)02-0076-06

[作者简介]孟庆霞(1979-)，女，山东滕州人，枣庄科技职业学院医学技术系讲师，工程硕士，主要从事化学理论与实验研究.

[收稿日期]2015-12-22