焦　靜　馬榮勝　王魯斐

摘 要：采用鐵炭微電解法處理某化工廠(chǎng)的高濃度甲醇廢水。實(shí)驗(yàn)研究了進(jìn)水pH值、反應(yīng)時(shí)間、鐵炭質(zhì)量比、鼓入空氣以及加入ClO₂氧化劑等因素對(duì)廢水處理結(jié)果的影響，結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)的最佳工藝條件為：進(jìn)水pH值為2、鐵炭比為2、反應(yīng)時(shí)間為14 h，空氣流速為500 ml/min及加入ClO₂(1∶500)；廢水的COD去除率≥95%，且出水的可生化性得到了極大的提高。

關(guān)鍵詞：高濃度甲醇廢水；鐵炭微電解；可生化性

中圖分類(lèi)號(hào)：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-569X(2009)01-0027-03

甲醇是一種重要的有機(jī)化工產(chǎn)品，常用作發(fā)酵、化工、農(nóng)藥、醫(yī)藥等行業(yè)的反應(yīng)原料或溶劑。國(guó)內(nèi)眾多企業(yè)的甲醇生產(chǎn)及溶劑回收精餾裝置常產(chǎn)生大量的高濃度甲醇廢水，COD高達(dá)幾千至十幾萬(wàn)mg/L，主要含有甲醇、甲醛、甲酸及少量其他有機(jī)物[1]。高濃度甲醇廢水直接進(jìn)行生化處理時(shí)，會(huì)導(dǎo)致大多數(shù)細(xì)菌死亡，因此高濃度甲醇廢水的生化處理存在一定難度。傳統(tǒng)的高濃度甲醇廢水處理方法主要有曝氣法、焚燒法和高溫汽化法[2]等，但這些方法都存在投資較大、運(yùn)作成本較高、效率較低等缺點(diǎn)，有的方法還會(huì)造成二次污染。

本工作采用微電解[3~5]法處理高濃度甲醇廢水，效果良好，出水COD去除率達(dá)95%以上，且出水的可生化性得到了極大的提高，為后續(xù)生物處理創(chuàng)造了條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料和儀器

實(shí)驗(yàn)用水為某化工廠(chǎng)的甲醇生產(chǎn)廢水，主要含有甲醇以及少量甲醛等有機(jī)物，COD為7 000~ 10 000 mg/L，pH約為6.5。NaOH溶液：NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%；HCl溶液：HCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%；鐵屑：10~20目，放氫量85%~90%，濟(jì)南宏泉金屬加工有限公司；普通粉末狀活性炭。PHS-3CA型酸度計(jì)：江蘇省金壇市科興儀器廠(chǎng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

廢水用NaOH溶液或HCl溶液調(diào)節(jié)pH后，自下而上通過(guò)裝有鐵屑和粉末活性炭并曝氣的微電解反應(yīng)柱。微電解反應(yīng)柱的床層體積約為500 cm³，高徑比約為5，鐵屑和粉末狀活性炭加入量共約150 g?？刂茝U水的停留時(shí)間，考察進(jìn)水pH、鐵炭質(zhì)量比、微電解時(shí)間、曝氣及加入ClO₂對(duì)廢水COD去除率的影響。

1.3 分析方法

COD采用CJ/T56—1999《城市污水 化學(xué)需氧量的測(cè)定 重鉻酸鉀法》測(cè)定；廢水pH采用酸度計(jì)測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)[6，7]，影響鐵炭微電解反應(yīng)效果的主要因素有進(jìn)水pH值、鐵炭比、反應(yīng)時(shí)間、鼓入空氣和加ClO₂氧化劑等?？紤]到進(jìn)行綜合因素實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性，實(shí)驗(yàn)采用單因素實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究并得出了最佳處理?xiàng)l件。

2.1 進(jìn)水pH 值對(duì)COD去除率的影響[ST][WT]

采用HCl溶液或NaOH溶液調(diào)節(jié)進(jìn)水pH，在鐵炭質(zhì)量比為2，微電解時(shí)間為5 h的條件下，考察進(jìn)水pH對(duì)COD去除率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可見(jiàn)：酸性條件對(duì)鐵炭微電解的氧化-還原反應(yīng)有利，進(jìn)水pH越小，COD去除率越高，但并不是進(jìn)水pH越小越適合，因?yàn)樗嵝栽綇?qiáng)，鐵屑的消耗量越大，產(chǎn)生的鐵泥也越多。綜合考慮，確定適宜的進(jìn)水pH為2。

2.2 鐵炭比對(duì)COD去除率的影響

2.3 微電解時(shí)間對(duì)COD去除率的影響

在鐵炭質(zhì)量比為2、進(jìn)水pH為2的條件下，考察微電解時(shí)間對(duì)COD去除率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3可見(jiàn)：微電解時(shí)間對(duì)COD去除率的影響呈正比關(guān)系，隨微電解時(shí)間增加，COD去除率增加；微電解18 h后鐵炭體系的活性已被完全激活，處理效果大幅度提高；微電解20 h后COD去除率達(dá)到90%以上。

2.4 曝氣對(duì)COD去除率的影響

由于甲醇容易被空氣氧化，因此曝氣對(duì)甲醇的去除有利。在進(jìn)水pH為2、鐵炭質(zhì)量比為2、空氣流量為500 ml/min的條件下，考察曝氣對(duì)COD去除率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。由圖4可見(jiàn)：在相同的微電解時(shí)間內(nèi)，曝氣能大幅度提高COD去除率，微電解14 h時(shí)曝氣微電解的COD去除率可達(dá)85%以上，COD由原來(lái)的7 000 mg/L左右降至1 000 mg/L左右；而未曝氣微電解的COD去除率僅為60%左右。

2.5 加入ClO₂氧化劑對(duì)COD去除率的影響

ClO₂常用作氧化劑來(lái)處理廢水中的還原性物質(zhì)[8~10]，效果良好，同時(shí)不會(huì)造成二次污染。在進(jìn)水pH值為2左右、鐵炭質(zhì)量比為2、鼓入空氣為500ml/min條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖5所示。

從圖5可知，加入ClO₂氧化劑能夠較大的提高COD去除率。反應(yīng)14 h后COD去除率可達(dá)到95%以上且曲線(xiàn)趨于平穩(wěn)?？紤]到其他實(shí)際因素，實(shí)驗(yàn)反應(yīng)時(shí)間約為14 h較為合適。

3 結(jié) 論

(1) 在以ClO₂為氧化劑、進(jìn)水pH值為2、鐵炭質(zhì)量比為2、反應(yīng)時(shí)間為14 h且曝氣(500 ml/min)的條件下，采用鐵炭微電解處理高濃度甲醇廢水，廢水的COD去除率可達(dá)95%以上，且處理后的廢水可生化性大大提高,為后續(xù)生物處理工序創(chuàng)造了有利條件。

(2) 進(jìn)水pH值為2，經(jīng)鐵炭微電解反應(yīng)處理14 h后，出水pH 值能夠達(dá)到6左右，pH值有明顯的提高，減輕了后續(xù)處理對(duì)pH值要求的壓力。

(3) 鐵炭微電解處理化工廢水操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行流程短，設(shè)備簡(jiǎn)單，在運(yùn)行過(guò)程中僅消耗少量的酸和鐵屑，費(fèi)用很低。鐵炭微電解是一種很好的廢水處理技術(shù)，用于高濃度甲醇廢水必將具有廣闊的前景。

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