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时间:2018-01-25
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1、钴酞菁染料生产废水的电解处理前言 某染料化工厂年产钴酞菁类染料500t,在生产过程中排放钴酞菁水洗废水、染料水洗废水及各车间的工艺冲洗废水。废水中含有多种染料中间体及大量无机原料,其中最主要的成分为N-N二甲基丙二胺和钻离子。该废水具有污染物浓度大、色度高、可生化性差等特点,在研究过程中,对混和废水进行了多次试验,包括电解气浮法、化学氧化法、活性炭吸附法、好氧生化法、混凝沉淀法等。试验结果表明采用电解法对钻酞青废水进行预处理有明显效果,主要表现在CODcr大幅度下降,BOD5与CODcr的质量比从0.05上升到0.33
2、,提高了废水的可生化性。经过工程实践证明,运用电解法对钴酞菁废水进行预处理,在后续工段采用生化、物化处理,可使该废水经处理后达到国家二级排放标准。1废水的水质、水量及排放标准1.1废水的水质、水量 钴酞菁混合废水的水质、水量见表1。 表1钴酞菁混合废水的水质、水量总水量/(t·d-1)pHCODcr/(mg·L-1)BOD5/(mg·L-1)Co2+/(mg·L-1)SS/(mg·L-1)色度/倍120117000~1200043231162715001.2废水的排放标准 废水处理要求达到GB8978-1996《污水
3、综合排放标准》表4中二级标准,标准值见表2。表2钴酞菁混合废水的二级排放标准pHCODcr/(mg·L-1)BOD5/(mg·L-1)Co2+/(mg·L-1)SS/(mg·L-1)色度/倍6~9≤200≤60≤1≤150<802废水处理工艺及电解机理2.1废水处理工艺流程 根据废水的污染物性质,确定废水的处理工艺流程见图1。2.2电解处理机理 电解的主体装置为电解池,池内有一组相隔一定间距的平行电极片。当相邻两块电极接到直流电的正、负极时,每两块极板间就形成了一个小的电解池。其处理废水的原理为在极板间发生的氧化还原
4、反应产生电解断键、电解凝聚气浮及沉降三种作用。以可溶性的铁电极为例,电解池中发生的氧化还原反应如下: 阳极:Fe-2e→Fe2+ 阴极:2H++2e→H2↑ Fe2+与OH-及空气接触后进一步发生反应,生成活性较强的絮凝剂Fe(OH)2、Fe(OH)3,而在阴极生成的氢气泡细小密度低,由于两者之间的粘附作用,故生成的絮体大,密度小,染料颗粒易于上浮分离。 电解断键作用是电极次生反应所产生的,次生反应非常复杂,其最主要的阳极反应为: 4OH--4e→O2+2H2O 阴极反应为发色基因“-N=N-”得到电子打开双
5、键而被破坏,可使染料废水明显脱色,同时染料分子断链变成了较小的分子,断链后的产物和一些中间体被处理成较易生化的物质,从而大大地提高了废水的可生化性。2.3工艺流程说明 染料水洗废水、钴酞菁水洗废水经管道收集直接自流入中和反应池,中和反应池上安装混凝剂投加装置及搅拌装置,经调整pH值后,用泵将废水打入斜管沉淀池,出水自流入电解气浮池。 电解气浮池将对大分子污染物和难降解物质进行氧化还原反应,大幅度提高废水的可生化性,处理后的废水排入混合池。 其他废水直接由管道流入混合池,经调质混合后进入接触氧化池中进行生化处理,生化
6、处理后的废水流入气浮池,经固液分离后,出水达标排放。 斜管沉淀池及气浮池产生的污泥定期排入污泥浓缩池,经浓缩调质后的污泥打入压滤机,污泥经压滤后送交危险废物处置中心处置。3主要设计参数 ①中和池:钢筋混凝土结构,地下式,玻璃钢防腐,L×B×H=6.0m×4.0m×3.0m,有效容积65m3,池内设加酸、加混凝剂装置。采用BLD12-17-4型搅拌装置,搅拌速度为80r/min。 ②混合池:钢筋混凝土结构,地下式,L×B×H=4.0m×6.0m×3.0m,有效容积65m3,带空气搅拌系统。 ③斜管沉淀池:钢结构,防
7、腐,L×B×H=3.0m×2.0m×3.2m,水力负荷1.0m3/(m2·h),池底设排泥管和放空管。 ④电解气浮池:钢结构,120A型,电极板为复合钛板,电流密度为10A/m2。 ⑤接触氧化池:钢结构,防腐,有效容积80m3,池内设曝气装置,容积负荷为1.0kg[CODcr]/(m3·d)。 ⑥气浮系统:包括气浮池、溶气罐及自控系统,钢结构,负荷为5.0m3/h。4处理效果及主要技术经济指标4.1处理效果 各处理单元的进、出水水质实测平均值见表3。4.2主要技术经济指标表3进、出水水质监测平均值项目pHCODc
8、r/(mg·L-1)BOD5/(mg·L-1)Co2+/(mg·L-1)SS/(mg·L-1)色度/倍进水1171004322216271122斜管沉淀池出水7.525001891220210电解气浮池出水7.51020390122018接触氧化池出水7.5340821200102气浮池出水7.5187450.812
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