劉 瑩

（上海市金山區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 上海 200540）

工業(yè)廢水成分復(fù)雜主要特點(diǎn)是：色度高、有機(jī)物質(zhì)含量高，工業(yè)廢水的可生化性差，礦化度高，水質(zhì)和水量隨生產(chǎn)工藝而變化，有的工業(yè)廢水中包括重金屬和有毒物質(zhì)，這些組成復(fù)雜高濃度有機(jī)廢水如果未經(jīng)處理直接排入天然水體，會(huì)對(duì)水體造成嚴(yán)重污染，殘留有機(jī)物會(huì)消耗溶解氧的水，水體溶解氧下降使大量的水生生物死亡，有些工業(yè)廢水中含有苯胺等致癌性很強(qiáng)的有機(jī)物，危害人類的健康[1]。

1 電絮凝法

1.1 概念

電絮凝法處理工業(yè)廢水主要原理是在外加電力作用下，使陽極電離產(chǎn)生可溶性陽離子，可溶性陽離子與水中有機(jī)物產(chǎn)生凝結(jié)和絮凝作用，通過一系列復(fù)雜的聚合水解形成的絮凝吸附污水中的有機(jī)物或懸浮物，最終產(chǎn)生絮凝態(tài)的污染物。電凝浮選技術(shù)自20世紀(jì)初開始，廣泛應(yīng)用在工業(yè)廢水處理中，近年來在很多行業(yè)應(yīng)用得到了廣泛的研究[2]。

1.2 環(huán)保特點(diǎn)

電絮凝法應(yīng)用范圍廣、設(shè)備維護(hù)方便、運(yùn)行成本低、不產(chǎn)生二次污染及處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。

1.3 原理

電絮凝法是使用鐵當(dāng)電極,通直流電的情況下,電極發(fā)生以下的過程[3]：

1.3.1 陽極Fe首先發(fā)生:Fe→Fe2++2e-產(chǎn)生Fe2+

酸性溶液中:4Fe2++O2+2H2O→4Fe3++4OH-堿性溶液中:Fe2++2OH-→Fe(OH)2

另外伴隨著陽極的H2O電解產(chǎn)生O2:2H2O→O2+4H++4e-

1.3.2 陰極反應(yīng):2H2O+2e-→2OH-+H2

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及藥品

表1 主要實(shí)驗(yàn)儀器及藥品

2.2 實(shí)驗(yàn)裝置

電絮凝實(shí)驗(yàn)選用直流可溶性陽離子反應(yīng)器，本實(shí)驗(yàn)中電絮凝反應(yīng)器陽極金屬采用鐵做陽極，電絮凝反應(yīng)器的有效容積為1升。電絮凝反應(yīng)器采用直流恒壓供電器,輸入電壓220伏,輸出電壓范圍為0-50伏,輸出電流范圍為0-5安培。

2.3 模擬廢水

實(shí)驗(yàn)用污水是四種自制模擬廢水。分別取活性黃X-R、弱酸性紅3R、直接橙S、酸性媒介黑-T加入水中，配約為100mg/L的溶液，并加入氯化鈉增強(qiáng)電導(dǎo)率。

2.4 實(shí)驗(yàn)方法

取等量水樣，按照正交試驗(yàn)中每一組的要求調(diào)pH、電流強(qiáng)度和轉(zhuǎn)速，通電處理后，靜置，并取出上清液測(cè)定化學(xué)需氧量和色度。影響因素水平及正交方案分別見表2、表3。

表2 因素水平表

表3 正交實(shí)驗(yàn)方案

2.5 測(cè)定方法

2.5.1 COD測(cè)定

利用COD比色測(cè)定法測(cè)出處理前后的COD值，并按下面的公式（1-1）求出去除率:

2.5.2 色度測(cè)定

本實(shí)驗(yàn)使用UV-1700紫外-可見分光光度計(jì)測(cè)定色度，活性黃X-R、弱酸性紅3R、直接橙S、酸性媒介黑-T的吸收波長分別是384 nm、503.5 nm、499 nm、620 nm。

本實(shí)驗(yàn)通過測(cè)量染料廢水處理前后的吸光度，根據(jù)下面的公式（1-2）計(jì)算除色率：

2.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)于黃色染料廢水,處理效果主要受流量影響較大，其他因素對(duì)這種顏色染料處理效果的影響不大,與其他因素相比，處理效果受蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速的影響相對(duì)較大,電絮凝法處理黃色染料廢水的處理結(jié)果受電流的影響相對(duì)較小。本實(shí)驗(yàn)中處理黃色染料廢水的最好條件已驗(yàn)證,試驗(yàn)條件為pH為7.5,電流為5安培,轉(zhuǎn)速為4轉(zhuǎn)每秒,污水回流率為25%。在這種情況下,電絮凝法處理黃色染料廢水，處理后的脫色率可達(dá)85%以上,化學(xué)需氧量去除率達(dá)到70%左右。

紅色染料廢水的處理效果受這些因素的影響較大，其中蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速對(duì)染料處理效果影響較大,除此之外為污水的回流率,而pH的影響很小。本實(shí)驗(yàn)中處理紅色染料廢水的最好試驗(yàn)條件為pH為7.5,電流為5安培,轉(zhuǎn)速為4轉(zhuǎn)每秒,污水回流率為20%。在這種情況下,電絮凝法處理紅色染料廢水，處理后的脫色率可達(dá)87%以上,化學(xué)需氧量去除率達(dá)到72%左右。

電絮凝法處理橙色染料廢水時(shí)各影響因素的順序?yàn)?電流大小、蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速、酸堿度、回流率等,即電絮凝法處理橙黃色染料廢水電流大小對(duì)處理效果影響較大,本實(shí)驗(yàn)中處理橙黃色染料廢水的最好試驗(yàn)條件為pH為7,電流為5安培,轉(zhuǎn)速為5轉(zhuǎn)每秒,污水回流率為30%。在這種情況下,電絮凝法處理橙黃色染料廢水，處理后的脫色率可達(dá)82%以上,化學(xué)需氧量去除率達(dá)到77%左右。

工業(yè)染料廢水處理效果影響因素中，廢水pH、電流大小、污水回流率對(duì)酸性黑色廢水處理效果的影響不高,同時(shí)蠕動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速對(duì)黑色染料廢水的處理也很小。本實(shí)驗(yàn)中電絮凝處理黑色染料廢水的最好試驗(yàn)條件為pH為7.5,電流為4安培,轉(zhuǎn)速為3轉(zhuǎn)每秒,污水回流率為40%。在這種情況下,電絮凝法處理黑色染料廢水，處理后的脫色率可達(dá)83%以上,化學(xué)需氧量去除率達(dá)到64%左右。

表4 電絮凝法對(duì)四種染料廢水的實(shí)驗(yàn)處理最佳條件及結(jié)果

3 結(jié)果分析

電絮凝法在某種情況下，對(duì)弱酸性染料的除色率較差，對(duì)其他的三種染料除色率還是相對(duì)高的。這一現(xiàn)象與化學(xué)絮凝的結(jié)果稍有差別?；瘜W(xué)絮凝法處理污染物主要包括了四種反應(yīng)：壓縮雙電層、中和、吸附架橋以及沉淀。電化學(xué)絮凝除以上四種反應(yīng)過程之外，還包括了氧化還原反應(yīng)。水中有余氯時(shí)陽極除了上文提到的反應(yīng)外，還會(huì)發(fā)生以下的反應(yīng)：陽極:2Cl-(aq)→Cl2(g)+2e-

電極的陰極生成了還原性較強(qiáng)的氫，陽極則生成強(qiáng)氧化性的氯氣。其中的Cl2與廢水中的發(fā)色基團(tuán)氧化還原進(jìn)而將廢水除色。而電絮凝法實(shí)驗(yàn)中，廢水在pH為6至9之間的情況下處理時(shí)，出水pH升為11，經(jīng)分析研究得出原因是：隨著反應(yīng)進(jìn)行，陰極的氫氧根大量積累，導(dǎo)致廢水的pH值升高。

[1]姜佩.染料廢水處理技術(shù)研究.中國海洋大學(xué).2012.7.

[2]李杰.電絮凝法處理毛毯印染廢水的研究.合肥工業(yè)大學(xué).2008.6.

[3]張峰振,楊波,張鴻,趙緒新,劉劍洪.電絮凝法進(jìn)行廢水處理的研究進(jìn)展.工業(yè)水處理.2012.12.