1.分析方法  

本試驗(yàn)中涉及到的分析檢測(cè)方法如表 1 所示，具體操作過(guò)程請(qǐng)參見(jiàn) 2002 年《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第四版)》

2 .試驗(yàn)裝置與方法

 本試驗(yàn)中所用的儀器設(shè)備如表 2 所示。所用電鍍廢水取自上海某電鍍廠生產(chǎn)廢水預(yù)處理后納管口，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)如表 3 所示。

本試驗(yàn)所選用的工藝流程如圖 1 所示。電鍍廢水先入鐵碳反應(yīng)槽，再進(jìn)入水解酸化池和 MBR反應(yīng)池。 

其中，鐵碳反應(yīng)的原料為鐵刨花，在反應(yīng)池中加入鐵刨花，調(diào)節(jié) pH 值到酸性，通過(guò)曝氣使廢水與其充分接觸，反應(yīng)完全后，排水到沉淀池，取上清液進(jìn)行檢測(cè)。

 水解酸化池的體積為6.9 L，空床停留時(shí)間約為 15 h，MBR 反應(yīng)池體積 3 L，空床停留時(shí)間 7 h 左右。

 首先通過(guò)檸檬酸配制的電鍍模擬廢水對(duì)活性污泥進(jìn)行培養(yǎng)馴化后，逐步按照20 %、50 %、100 %的比例在進(jìn)水中添加實(shí)際電鍍廢水。

1 .鐵碳反應(yīng)原理及作用效果 

當(dāng)廢棄的鐵刨花置于水中時(shí)，由于鐵(陽(yáng)極)和碳化鐵(陰極)之間存在一定的氧化還原電位差，在鐵刨花內(nèi)部形成了許多細(xì)微的原電池;此外，鐵和其周?chē)奶糠塾中纬闪溯^大的原電池。

 廢水中的鐵和碳發(fā)生內(nèi)部和外部的雙重電解，即微觀和宏觀原電池反應(yīng)。

 電極反應(yīng)生成具有很高活性的新生態(tài)[H+]，能夠跟廢水中多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，同時(shí)，金屬鐵能夠和廢水中的重金屬離子發(fā)生置換反應(yīng)，已有研究證實(shí)，使用鑄鐵屑和焦炭以 2 ∶ 1 比例作為鐵炭的原料，對(duì) Cr6+、Cu2+、Ni2+的濃度分別為50、15、10 mg / L 的電鍍廢水進(jìn)行預(yù)處理，出水三種重金屬的濃度分別為 2.5、0.75、0.5 mg / L; 

鐵碳反應(yīng)后通過(guò)調(diào)節(jié) pH 值到中性或堿性，可將水中大量剩余 Fe2+轉(zhuǎn)化為 Fe3+并通過(guò)水解作用產(chǎn)生一系列含有羥基的簡(jiǎn)單單核配離子向膠體型轉(zhuǎn)化，形成大顆粒的 Fe(OH)3 沉淀。

 在這一過(guò)程中，多核配離子不僅對(duì)膠粒產(chǎn)生電性中和作用，降低 電位，發(fā)生聚集，而且它的鏈狀線性結(jié)構(gòu)可以在已經(jīng)中和的膠粒之間起粘接架橋作用，使它們很快凝成較大的絮體，加速沉淀，網(wǎng)捕卷掃微小沉淀顆粒，提高了去除率，可將 COD 為 800~1200 mg / L 的電鍍前處理廢水降低到 80~120 mg / L。

 由此可見(jiàn)，鐵碳不僅對(duì)重金屬具有催化還原作用，對(duì)廢水中的有機(jī)物也有良好的處理效果，鐵碳的反應(yīng)時(shí)間及反應(yīng)初始 pH 值對(duì)鐵碳反應(yīng)結(jié)果有明顯的影響。

 ① 反應(yīng)時(shí)間對(duì)鐵碳效果的影響

 鐵碳反應(yīng)的適宜初始 pH 值為酸性，在反應(yīng)過(guò)程中 pH 值隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，為了探索電鍍廢水進(jìn)行鐵碳反應(yīng)到終點(diǎn)所需要的時(shí)間，確定反應(yīng)時(shí)間以及考察在鐵碳反應(yīng) pH 值達(dá)到穩(wěn)定后，持續(xù)曝氣對(duì)廢水水質(zhì)是否具有進(jìn)一步的提高作用，通過(guò)鐵碳反應(yīng)過(guò)程中溶液的 pH 值變化控制鐵碳反應(yīng)的時(shí)間，選擇鐵碳反應(yīng)的初始 pH 值為 3，鐵碳反應(yīng)過(guò)程中水溶液的 pH 值逐漸上升，在 30 min內(nèi) pH 值可升高到 4，在鐵碳反應(yīng) 1 h 內(nèi) pH 值升高到 5，隨后 pH 值升高速度變慢，約 1.5 h 后升高到5.6 左右，并持續(xù)穩(wěn)定，基本不再上升。

 因此，選取鐵碳反應(yīng)中水溶液的 pH 值變化為 pH=4、pH=5、pH=5.6，pH 穩(wěn)定后持續(xù)曝氣 1 h，pH 平衡后持續(xù)曝氣14 h 為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，對(duì)比反應(yīng)時(shí)間對(duì)鐵碳反應(yīng)完全程度的影響。

 該過(guò)程中 B / C 比(BOD / COD)的變化如圖 2 所示，隨著溶液 pH 值的升高，B / C 比逐漸提高，鐵碳反應(yīng) pH 值升高到 5.6 后不再繼續(xù)升高，但 BOD 仍然略有下降說(shuō)明鐵碳反應(yīng)仍在緩慢進(jìn)行，在 pH=5.6時(shí)鐵碳反應(yīng)對(duì)該廢水 B/C 比的提高明顯;在厭氧條件下進(jìn)行鐵碳反應(yīng)會(huì)推動(dòng)廢水中硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，但在好氧情況下對(duì)廢水中氨氮的濃度影響不大。

 綜上所述，鐵碳反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為 pH 值上升到 5.6 所需的時(shí)間。

② 初始 pH 值對(duì)鐵碳處理效果的影響 

鐵碳反應(yīng)的初始 pH 值決定了鐵碳反應(yīng)的速度，根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研和前期的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，鐵碳反應(yīng)適宜的 pH 值為酸性，但當(dāng)初始 pH 值過(guò)低時(shí)，鐵碳反應(yīng)劇烈，且鐵屑消耗過(guò)快，水中 Fe2+的濃度高，產(chǎn)生的沉淀量較多，初始 pH 值偏高時(shí)反應(yīng)過(guò)慢，耗時(shí)長(zhǎng)，停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)勢(shì)必會(huì)增加反應(yīng)器的容量，導(dǎo)致實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)反應(yīng)器占地面積大，建設(shè)成本的增加。

為了確定該電鍍廢水鐵碳反應(yīng)的適宜初始 pH值，對(duì)比 pH 值為 2、2.5、3、3.5 和 4 時(shí)鐵碳反應(yīng)對(duì)該廢水的處理效果，反應(yīng)時(shí)間為 60 min，由圖 4、5 可以看出，在較高的初始 pH 值條件下，鐵碳反應(yīng)緩慢，提高 B/C 比所需時(shí)間長(zhǎng);較低的 pH 值時(shí)可快速的完成鐵碳反應(yīng)，但鐵刨花消耗速度快，產(chǎn)生化學(xué)污泥多，提高運(yùn)行成本。

 因此，選擇 pH=2~4 為初始 pH 值，平衡了反應(yīng)速度和反應(yīng)強(qiáng)度的矛盾，既可在較短的時(shí)間內(nèi)完成鐵碳反應(yīng)，又不會(huì)消耗過(guò)多的鐵刨花而產(chǎn)生大量化學(xué)污泥。

2. 水解酸化和好氧 MBR 的作用 

通過(guò)水解酸化反應(yīng)器對(duì)電鍍廢水中的大分子有機(jī)物進(jìn)行水解，好氧 MBR 反應(yīng)器進(jìn)一步去除水中的有機(jī)污染物和氨氮，如圖 6、7 所示為 COD、BOD 的去除率，水解池的 COD、BOD 平均去除率分別為 36.27 %和 55.81 %， 好 氧 MBR 對(duì) COD 和BOD 的平均去除率為 69.57 %和 75.79 %。

 由于電鍍過(guò)程中常用硝酸作為原材料，廢水中硝酸鹽約占總氮的 70 %，在沒(méi)有回流和有機(jī)碳源不充足的情況下，一方面由于高濃度的硝酸鹽對(duì)好氧池內(nèi)的硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用，另一方面，由于缺乏充足的碳源，微生物無(wú)法進(jìn)行硝化反應(yīng)，且污泥由于缺乏營(yíng)養(yǎng)，泥質(zhì)松散，顏色偏黃，容易堵塞膜組件孔隙，增加膜組件反沖洗頻率，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)氨氮的去除效果始終較差，如圖 8 所示。

 經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，取得良好的氨氮去除效果，出水氨氮濃度基本保持在 15 mg / L 以內(nèi)。

廣東省佛山市南海區(qū)慧星化工有限公司 

聯(lián)系方式:18664218741 

公司傳真:0757-81826805 

公司地址:廣東省佛山市南海區(qū)大瀝鎮(zhèn)博愛(ài)東路高鳴城慧星化工有限公司