电化学法在超细纤维合成革基布染色废水预处理中的应用研究

2020-10-23李巧红

皮革制作与环保科技 2020年6期

李巧红

（福州东成环保技术有限公司 350002）

超细纤维合成革是利用超细纤维制备出具有三维立体网状结构的无纺布基布，然后浸渍具有微孔结构的聚氨酯的一种仿皮材料[1]。因制作成本低，内部结构以及感官性可与真皮相媲美，同时在抗磨损、透气性、力学性能等方面超过了天然皮革，正在逐步替代天然皮革及PVC（聚氯乙烯）和PU（聚氨酯）合成革[2]。为满足差异化市场，具有不同颜色和花纹的超纤革产品产量激增，这得易于其基布染色工艺[3-4]。然而，超纤革基布染色产生了大量的废水，主要产生于漂白与染色阶段，废水量高达80～100m3/t产品，含有大量染料、辅料及盐类物质，其化学需氧量（COD）高达1500～2500mg/L，色度4000倍以上，且水质水量波动大，生化因子0.2～0.3，可生化性差，属于难降解废水[5-8]。

因废水可生化性差，需采取预处理措施以提高其可生化性，常用于提高废水可生化性的预处理工艺主要有臭氧氧化、Fenton氧化、光催化氧化、电化学氧化等[9-13]。但臭氧氧化易向空气中散逸臭氧造成二次污染[14]；Fenton氧化反应pH较低且反应后Fe3+存在影响废水色度[15]；废水本身的透光性和光利用率制约着光催化技术在染色废水处理中的应用[16]。电化学处理技术利用阳极、阴极发生的氧化还原反应去除废水中的污染物，可应用于染色废水预处理过程中，用以提高废水的可生化性[17-19]、促使固液分离[20]，提高废水色度的去除效率[21]。

本文以福建省某超纤革企业基布染色废水为研究对象，采用电化学处理技术对废水进行预处理，研究其处理效果、污染物降解性能及其技术指标。

1 材料与方法

1.1 废水来源及水质

实验用染色废水来自福建省某超纤科技股份有限公司，污水中主要含有加工过程中涉及的浆液与染料。企业虽已采用环保型染料作为原辅材料，但由于厂址位于重点流域上游，染色废水需全部回用，回用水水质执行《纺织染整工业回用水水质》（FZT 01107-2011）标准。项目已有生化处理系统、深度处理系统及回用系统，但由于原水可生化性较差，出水无法稳定达标。取各生产班次染色废水样品3份并混合，生化沉淀池剩余污泥（混合液）1份，进行电化学预处理及生化处理实验。进出水及实验水样水质指标见表1。

表1 进出水及实验水样水质Tab.1 Pollutant concentration of wastewater

1.2 试剂与仪器

试剂：氯化铵、氯化汞、氢氧化钾、氢氧化钠、酒石酸钾，均为分析纯；纯水，自制。仪器：电化学处理系统（HSJ-EC）、COD快速测定仪（5B-3C）、紫外可见分光光度计（L5S）、磁力搅拌器（CJJ78-1）、pH计（pHS-3C）。

1.3 实验方法

用标准方法测定3份废水样品及污泥混合液样品的污染指标浓度[22]。将采集的混合原水4L置于电化学处理系统内进行通电并搅拌处理2h，静止2h，取上清液测定其污染指标并将该上清液（1L）与污泥混合液（1L）混合，置于烧杯中曝气20h。停止曝气后静置沉淀2h，取其上清液测定其污染指标。

2 结果与讨论

2.1 电化学系统处理效果

染色废水经电化学系统处理后样品性状如图1所示，水质见表2。电化学处理系统对染色废水的色度及氨氮具超过80%的处理效果，其主要机理为电絮凝作用，废水中的含氨基染料被电解过程中Fe电极产生的Fe(OH)3、Fe(OH)2胶体颗粒吸附，达到混凝效果，从而大量从废水中去除。对CODCr及BOD5的去除率分别为36%、8.3%，电解过程在对难生物降解的染料大分子进行氧化，降解不彻底，形成易生物降解的小分子，部分通过混凝去除。对BOD5的处理效率不高，这主要是因为部分难生物降解的COD被氧化为小分子新生成了BOD。

虽然对有机物的去除率不高，但如图2所示，废水的生化因子提高，可生化性增强，这可提高后续生化处理系统对染色废水的处理效率。

表2 电化学处理后废水水质Tab.2 Pollutant concentration of wastewater before and after electrochemical treatment

2.2 可生化性提高后活性污泥处理效果

染色废水经电化学系统处理后1∶1与采集的二沉池剩余污泥混合液混合，曝气20h后上清液水质指标见表3。混合后废水生化因子0.32，仍具有较好的可生化性。活性污泥处理系统对废水的处理效率如图3所示，废水可生化性提高后，进一步采用活性污泥法对该染色废水的CODCr、BOD5的处理效率可达到96.5%、98.6%。