铁碳微电解/H2O2耦合联用工艺在污水厂尾水提标中的应用试验

镇祥华，李树苑，陈才高

(中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430015)



铁碳微电解/H2O2耦合联用工艺在污水厂尾水提标中的应用试验

镇祥华，李树苑，陈才高

(中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430015)

采用铁碳微电解/H2O2耦合联用工艺对印染废水为主的工业污水进行处理，反应条件控制在pH值为3，Fe/C质量比为2∶1，水力停留时间(HRT)为 1 h 时，H2O2(30%)投加量为0.1～0.3 mL/L。试验结果表明：进水CODcr在85.7～152.5 mg/L之间变化，平均值为113.3 mg/L，经过铁碳微电解处理后，出水CODcr在52.5～107.0 mg/L之间变化，平均值为75.6 mg/L，CODcr平均去除率为33.41%，铁碳微电解出水后续投加H2O2处理，在H2O2投加量分别是0.1 mL/L、0.2 mL/L、0.3 mL/L的情况下，出水CODcr平均值和去除率分别为63.6 mg/L，43.17% ；53.5 mg/L，52.33% ；50.4 mg/L，55.14%。在H2O2投加量为0.2 mL/L的情况下，出水CODcr低于60 mg/L的排放限值。

印染废水；铁碳微电解；双氧水

1　引言

绍兴某污水处理厂进水以工业园区污水为主，该工业园区的工业企业有印染、医药、农药等化工企业，水的污染成分复杂多变，其中印染废水占较大比例，可生化性较差，常规的生化处理工艺很难达到满意效果。为了满足不断提高的排放标准，必须进行尾水的提标试验研究，以便为实际生产提供指导。

参考其他类似污水的深度处理工艺[1～3]，同时考虑到靠近工业园区，化工原料容易获得，可见铁碳微电解工艺是一种切实可行的方法。铁碳微电解，又称内电解、零价铁法[4]，是以铁屑和碳构成原电池，同时涉及到氧化还原、电富集、物理吸附和絮凝沉降等多种作用[5]。有研究者在Fenton工艺[6，7]的基础上，开发了铁碳微电解/H2O2耦合联用工艺，是在酸性条件下，利用微电解反应后水中存在的大量Fe2+作为Fenton反应催化剂，促使H2O2生成强氧化性的·OH基团，从而氧化去除污染物。

本文以二级生化处理后的气浮出水为原水，采用铁碳微电解/H2O2耦合联用工艺流程，试验的出水目标控制在CODcr≤60 mg/L。

2　试验方法

(1)铁碳微电解工艺：铁碳床进水流量20L/h，铁碳采用现成成品，其中Fe/C质量比为2∶1，运行中采用硫酸调整pH值为3，同时进行曝气，曝气量按照3∶1标准，水力停留时间(HRT)为 1 h ，出水采用NaOH 溶液调节pH值至7，同时加入0.1‰PAM搅拌混合均匀后，静置沉淀30min，取上清液测定CODcr。

(2)铁碳微电解/H2O2耦合联用工艺：铁碳床出水置于1 L 烧杯中，加入0.1～0.3 mL/L不同量的H2O2(30%)，搅拌反应30 min后采用NaOH溶液调节pH值至7，同时加入0.1‰PAM搅拌混合均匀后，静置沉淀30min，取上清液测定CODcr。

3　试验结果与讨论

3.1铁碳微电解工艺试验结果

试验起止日期为2015年12月11～12月22日，试验结果如图1所示。

图1　铁碳微电解进出水水质

从图1可以看出，气浮池出水水质波动较大，CODcr在84.8～128.0 mg/L之间变化，平均值为98.0mg/L，经过铁碳微电解工艺处理后，出水CODcr在55.9～80.6 mg/L之间变化，平均值为66.5 mg/L，CODcr平均去除率为32.20%。整个试验期间出水CODcr超过排放标准60mg/L的有7次，出水CODcr达标率只有41.67%，即大部分时间不能达到排放标准，可见该性质污水仅仅依靠铁碳微电解工艺的处理效果有限。

3.2铁碳微电解/H2O2耦合联用工艺试验结果

在后续的试验中，进行了铁碳微电解工艺与H2O2联用工艺的研究。以考察联用工艺对该类型水质的处理效果。试验结果如图2所示。

图2　铁碳微电解/H2O2耦合联用工艺进出水水质

其中1#～3#分别为H2O2投加量0.1 mL/L、0.2 mL/L、0.3 mL/L时的出水水质，从图2可以看出，进水CODcr在85.7～152.5 mg/L之间变化，平均值为113.3 mg/L，经过铁碳床处理后，出水CODcr在52.5～107.0 mg/L之间变化，平均值为75.6 mg/L，COD平均去除率为33.41%，略好于前期的32.20%，原因在于后期的进水CODcr偏高，易于被氧化分解的有机物含量稍高。而铁碳微电解/H2O2耦合联用工艺在H2O2投加量分别是0.1 mL/L、0.2 mL/L、0.3 mL/L时，出水CODcr平均值和去除率分别为63.6 mg/L，43.17% ；53.5 mg/L，52.33% ；50.4 mg/L，55.14%。在H2O2投加量为1 mL/L时，出水CODcr还不能达到排放标准，而在0.2 mL/L、0.3 mL/L的投加量时，出水均达到了排放标准，两者对CODcr总的去除率相差不大，可见0.2 mL/L的投加量较为合适。

总的来看，铁碳微电解法对印染废水为主的工业污水CODcr有一定的去除效果，CODcr去除率在32.20%～33.41%之间。当加入0.1 mL/L～0.3 mL/L不等量H2O2后，CODcr去除率得到了大幅度的提升，在43.17%～55.14%之间。原因在于铁碳微电解作用已经去除了部分有机物，而随着H2O2的加入，在微电解阶段生成的大量Fe2+催化促使 H2O2产生大量强氧化性的·OH，进一步氧化剩余的有机物，此外，在调整pH值为中性阶段生成的Fe(OH)3对有机物的吸附絮凝沉淀作用，也进一步增加了CODcr的去除率。可见铁碳微电解/H2O2耦合联用工艺对该类印染废水为主的工业污水有很好的处理效果。

4　 结论

采用铁碳微电解/H2O2耦合联用工艺对印染废水为主的工业污水进行处理，反应条件控制在pH值为3，Fe/C质量比为2∶1，水力停留时间(HRT)为 1 h 时，H2O2投加量为0.1～0.3 mL/L。试验结果表明，进水CODcr在85.7～152.5 mg/L之间变化，平均值为113.3 mg/L，经过铁碳微电解处理后，出水CODcr在52.5～107.0 mg/L之间变化，平均值为75.6 mg/L，CODcr平均去除率为33.41%。而铁碳微电解/H2O2耦合联用工艺在H2O2投加量分别是0.1 mL/L、0.2 mL/L、0.3 mL/L的情况下，出水CODcr平均值和去除率分别为63.6 mg/L，43.17% ；53.5 mg/L，52.33% ；50.4 mg/L，55.14%，在H2O2投加量为0.2 mL/L的情况下，出水CODcr低于60 mg/L的排放限值。

[1]汪永红，潘倩，王丽燕，等． Fe-C-H2O2协同催化氧化处理印染废水[J]． 生态环境学报，2010，19( 6) : 1374～1377.

[2]原金海，雷菊，党亮． 铁碳微电解及 Fenton 氧化法在染料废水处理中的应用[J]．重庆科技学院学报，2010，12(1) : 77～80.

[3]严滨，傅海燕，柴天，等.微电解在处理印染废水中的应用研究[J].厦门理工学院学报，2008，16(1)：18～22.

[4]Janda V, Vasek P, Bizova J, et al. Kinetic models for volatile chlorinated hydrocarbons removal by zero-valent iron [J].Chemosphere,2004,54:917～925.

[5]肖仙英，陈中豪，陈元彩，等. 微电解法处理造纸中段废水及其机理探讨[J].中国造纸，2005，24(7)：14～17.

[6]Brillas E, Sire I, Oturan M A. Electro-Fenton Process and Related Electrochemical Technologies Based on Fenton’s Reaction Chemistry[J]. Chemical Reviews, 2009,109(12)：6570～6631.

[7]Neyens E, Baeyens J. A Review of Classic Fenton’s Peroxidation as an Advanced Oxidation Technique[J]. J Hazard Mater, 2003,98(1-3)：33～50.

Practical Experiment on the Improvement of Discharge Standard for Wastewater Treatment Plant by Iron-carbon Micro-electrolysis Combined with H2O2

Zhen Xianghua，Li Shuyuan，Chen Caigao

(CentralandSouthernChinaMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstituteCo.Ltd,Wuhan,Hubei430015,China)

In this experiment, the dyeing wastewater was treated by iron-carbon micro-electrolysis combined with H2O2. The reaction conditions were controlled at a pH of 3, Fe/C mass ratio of 2:1, hydraulic retention time (HRT) of 1 h, H2O2(30%) dosage of 0.1～0.3 ml/L. The results showed that the influent CODcr was 85.7～152.5 mg/L, with an average amount of 113.3 mg/L, after the iron-carbon micro-electrolysis treatment, the effluent CODcr was 52.5～107.0 mg/L, with an average amount of 75.6 mg/L, and the CODcr average removal rate was 33.41%. The effluent subsequently treated by H2O2, and the dosage were 0.1,0.2,0.3 ml/L. The average value and removal rate of effluent CODcr were 63.6mg/L, 43.17%; 53.5mg/L, 52.33%; 50.4 mg/L, 55.14%. The results showed that the effluent CODcr was less than 60 mg/L of emission limits in H2O2dosage of 0.2ml/L.

dyeing wastewater; iron-carbon micro-electrolysis; H2O2; CODcr

2016-06-26

镇祥华(1977—)，男，高级工程师，主要从事水污染控制工作。

TU992.3

A

1674-9944(2016)16-0139-02