孟慶霞

(棗莊科技職業(yè)學(xué)院醫(yī)學(xué)技術(shù)系 ，山東滕州　277500)

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活性炭-電解聯(lián)合處理香料廢水

孟慶霞

(棗莊科技職業(yè)學(xué)院醫(yī)學(xué)技術(shù)系 ，山東滕州277500)

[摘要]以經(jīng)過兩級A/O工藝處理后的香料廢水為研究對象，采用活性炭混凝吸附法及活性炭吸附-電解聯(lián)合工藝對其進行深度處理.粉末活性炭吸附處理香料廢水，當(dāng)其用量高于2.0 g/L時，處理后的廢水COD(Cr)小于48 mg/L，廢水的色度小于20倍，但僅能去除一小部分的NH3-N.活性炭吸附-電解聯(lián)合法處理該香料廢水，在同樣的電壓條件下，縮小極板間距，增加極板數(shù)量，廢水的化學(xué)需氧量以及氨氮去除率提高；相同的極板間距以及電解組合下，增強電流、電壓強度，延長電解時間，廢水的化學(xué)需氧量以及氨氮去除率提高，處理后可達到《山東省南水北調(diào)沿線水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB37/599-2006)(修改單)重點保護區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)和地方排放標(biāo)準(zhǔn).

[關(guān)鍵詞]香料廢水；電解；粉末活性炭；COD；NH3-N

0引言

合成香料是許多輕工業(yè)和食品的原輔材料，合成香料生產(chǎn)中所產(chǎn)生香料廢水種類很多，每一種廢水水質(zhì)成分、濃度因原料和工藝而異，既有香料、香料副產(chǎn)品、降解物，還有原輔材料，且含有大量有毒有害物質(zhì)如甲苯、苯甲醛等，水中污染物成分復(fù)雜，色度高，其中以有機大分子污染物最為嚴(yán)重，這些有機物毒性大濃度高，多數(shù)有強烈刺激性氣味，是目前最難處理的廢水之一[1-6].目前常用的處理該類廢水的方法有：物化-生化法[7-13,19]、Fenton試劑法[14]、微電解法[15-16,20]、超臨界水氧化法[18]、濕式催化氧化法(WAO)[21-26]等.目前尚未有經(jīng)濟有效的處理工藝，經(jīng)上述方法處理過的廢水，仍然很難達到GB8978-1996一級排放標(biāo)準(zhǔn)，還需深度處理.

本文以經(jīng)生化處理的山東某香料廢水的二沉池出水作為研究對象，先后采用活性炭吸附-混凝以及活性炭-電解聯(lián)合的方法處理該廢水，分別考察了活性炭用量、以及電解時間、電流強度、電壓強度等因素的影響.

1材料與方法

1.1實驗廢水

試驗所處理的廢水取自山東某香料廠經(jīng)過兩級A/O工藝處理后的二沉池出水，既有香料、香料副產(chǎn)品、降解物，還有原輔材料，且含有大量有毒有害物質(zhì)如甲苯、苯甲醛等，水中污染物成分復(fù)雜，色度高，多數(shù)有強烈刺激性氣味，其水質(zhì)如表1所示.

表1　某香料廠經(jīng)過兩級A/O工藝處理后的二沉池出水水質(zhì)

1.2儀器與試劑

主要儀器：FA2204B型電子分析天平，pHS-3C型精密酸度計，722N型可見光分光光度計，SXJ-10 COD智能消解儀，HJ-6A Digital Thermostatic Magnetic Stirrer，LD5-2A低速離心機、DZ47-60 直流電源裝置、20 cm * 30 cm鈦板以及涂釕鈦板、電解槽.

試劑：硫酸、硫酸亞鐵銨、硫酸汞、硫酸銀、酒石酸鉀鈉、二氯化汞、碘化鉀、氫氧化鉀、林菲羅琳、硫酸亞鐵均為分析純；氯化銨、重鉻酸鉀為基準(zhǔn)試劑.

1.3實驗方法與分析方法

實驗方法：取香料廢水(CODCr值為234 mg/L)若干升于容器中，向溶液中加入一定量的粉末活性炭，室溫下攪拌吸附30 min，靜置一段時間后，取上清液測定CODCr、NH3-N值.取經(jīng)粉末活性炭吸附處理的廢水，依次加入無機高分子絮凝劑聚合硫酸鋁(PAS)與助凝劑非離子型聚丙烯酰胺(PAM)，快速攪拌30 S，然后慢速攪拌1 min，靜置一段時間后，取上清液測定CODCr值.取經(jīng)活性炭吸附處理后的上清液，以鈦板作陰極，涂釕鈦板作陽極，極板大小為20 cm * 30 cm，極板間距設(shè)為1 cm、2 cm，在一定的電流電壓條件下進行電解實驗.

分析方法：CODCr：重鉻酸鉀法；NH3-N：納氏試劑分光光度法；pH：玻璃電極法；色度：稀釋倍數(shù)法；；Cl-：離子色譜法.

2結(jié)果與討論

2.1活性炭投加量以及添加絮凝劑對去除香料廢水COD、NH3-N的影響通過調(diào)節(jié)活性炭投加量以及使用絮凝劑，使香料廢水在室溫下攪拌吸附30 min，廢水的CODCr以及COD去除率如圖1、圖2所示.

由圖1分析可得，隨著粉末活性炭投加量的增加，香料廢水的CODCr呈下降趨勢，COD去除率增加，當(dāng)活性炭投加量為2.0 g/L時，香料廢水的CODCr由234 mg/L降到了48 mg/L，COD去除率為79.2%，達到了GB 8978-1996一級排放標(biāo)準(zhǔn).但是隨著活性炭投加量的增加，CODCr降解速率減小，說明活性炭的利用效率隨著其用量的增加而降低.經(jīng)粉末活性炭吸附處理后的廢水，色度由109倍降到了20倍.

經(jīng)粉末活性炭吸附處理后的廢水，依次加入無機高分子絮凝劑聚合硫酸鋁(PAS)與助凝劑非離子型聚丙烯酰胺(PAM)絮凝后，香料廢水的CODCr去除率如圖2所示.結(jié)果表明經(jīng)活性炭物理吸附后再進行絮凝沉淀后，CODCr的去除率比單獨采用活性炭吸附的要高5%-10%左右.可能的原因是經(jīng)活性炭吸附后，廢水中仍有一部分的懸浮顆粒物質(zhì)，而物理絮凝沉淀可以有效的去除這部分懸浮物，從而使香料廢水的CODCr降低.

圖1　活性炭投加量對香料廢水CODCr及其去除率的影響

圖2　絮凝劑對CODCr去除率的影響

圖3　活性炭投加量對除香料廢水NH3-N的影響

圖3說明粉末活性炭僅能去除極少一部分的氨氮(NH3-N)，當(dāng)活性炭投加量為2.0 g/L時，香料廢水的NH3-N由195.7 mg/L降到167.9 mg/L，其去除率僅為14.2%，粉末活性炭去除氨氮效果不理想.

表2　穩(wěn)壓條件下，電解時間對香料廢水CODCr、NH3-N的影響

實驗條件：穩(wěn)定電壓，以1塊涂釕鈦板作陽極，2塊鈦板作陰極(2+1)，極板間距為2 cm

取經(jīng)粉末活性炭吸附處理后的香料廢水(CODCr為110-120 mg/L，色度為18-20倍)進行電解實驗，通過調(diào)節(jié)電流、電壓強度以及電解時間，分析香料廢水COD及NH3-N的去除效果，實驗結(jié)果列于表2-4和圖4-5.

表3　穩(wěn)流條件下，電解時間對香料廢水CODCr、NH3-N的影響

實驗條件：穩(wěn)定電流，以1塊涂釕鈦板作陽極，2塊鈦板作陰極(2+1)，極板間距為2cm

表4　穩(wěn)壓條件下，電解時間對香料廢水CODCr、NH3-N的影響

實驗條件：穩(wěn)定電壓，以2塊涂釕鈦板作陽極，3塊鈦板作陰極(3+2)，極板間距為1 cm

圖4　不同電解條件下，香料廢水的CODCr值

分析系表2，以一塊涂釕鈦板作陽極，兩塊鈦板作陰極(2+1，極板間距d=2 cm)，在相同電解時間下，不同的電解電壓，電壓6 V電解條件下的該廢水的CODCr與NH3-N數(shù)值遠低于電壓5 V條件下的，隨著電解時間的延長，廢水CODCr與NH3-N指標(biāo)逐步下降.經(jīng)粉末活性炭吸附處理后，設(shè)定電壓為6 V ，電解30 min，該廢水的CODCr由234 mg/L降到了39.2 mg/L，NH3-N值由195.7 mg/L降到6.2 mg/L.由此可見活性炭吸附-電解聯(lián)合試驗方法，能有效的降低香料廢水的色度、CODCr以及NH3-N值.

圖5　不同電解條件下香料廢水的COD去除率

對比表2與表3(圖4與圖5)，增強電解的電流電壓強度，該廢水的CODCr與NH3-N去除效率明顯提高.穩(wěn)流條件下，采用(2+1，d=2 cm)電解組合，當(dāng)電流強度為20 A，電解20 min，該廢的CODCr由234 mg/L降到了51.6 mg/L，NH3-N值由195.7 mg/L降到0.16 mg/L，而當(dāng)電解時間延長至30 min時，廢水的CODCr值為23.8 mg/L，NH3-N值為0.037 mg/L；當(dāng)電流強度為30 A，電解20 min，該廢水的CODCr為39.5 mg/L，NH3-N值為0.05 mg/L，完全達到《山東省南水北調(diào)沿線水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB37/599-2006)(修改單)重點保護區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)和地方排放標(biāo)準(zhǔn).

穩(wěn)壓條件下，調(diào)整極板間距為1 cm，以兩塊涂釕鈦板作陽極，三塊鈦板作陰極(3+2)，極板間距d=2 cm，電壓設(shè)定為5 V與6 V，廢水的CODCr與NH3-N去除效果優(yōu)于電解組合(2+1，d=2 cm)，電壓為5 V，電解時間為20 min時，CODCr為48.5 mg/L，NH3-N為0.08 mg/L.

3結(jié)論

采用粉末活性炭吸附處理香料廢水，當(dāng)其用量高于2.0 g/L時，處理后的廢水CODCr小于48 mg/L，廢水色度小于20倍，但僅能去除一小部分的NH3-N.活性炭吸附-電解聯(lián)合法處理該香料廢水，在同樣的電壓條件下，縮小極板間距，增加極板數(shù)量，廢水的化學(xué)需氧量以及氨氮去除率提高；相同的極板間距以及電解組合下，增強電流、電壓強度，廢水的化學(xué)需氧量以及氨氮去除率提高，處理后的廢水的色度、化學(xué)需氧量以及氨氮均能達到《山東省南水北調(diào)沿線水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB37/599-2006)(修改單)重點保護區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)和地方排放標(biāo)準(zhǔn).

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[責(zé)任編輯：周峰巖]

The Treatment of Perfume Waste-water by Activated Carbon - Electrolysis Process

MENG Qing-xia

(Department of Medical Technology ,Zaozhuang Vocational College of Science and Technology, Tengzhou 277500,China)

Abstract:In this paper, the research on the clarifier effluent treated by two-stage A/O process was carried out by active carbon adoption and activated carbon - electrolysis method. The Chemical Oxygen Demand (COD) and the Chromaticity Color was less than 48 mg/L and 20 respectively with active carbon adoption method. However a tiny fraction ofammonia nitrogen (NH3-N) was removed that way. The Chemical Oxygen Demand (COD) and nitrogen ammonia (NH3-N) reduction rates were greatly enhanced bydecreasing of the space between the electrodes or using more electrodes with the same voltage condition using activated carbon - electrolysis process. The results showed that the increase of the voltage, current and electrolysis time would promote the removal efficiency The Chemical Oxygen Demand (COD) and nitrogen ammonia (NH3-N) reduction rateswith other conditions unchanged. The effluent quality meets the south-to-north water transfer project in shandong province integrated along the water pollutant discharge standard "(DB37/599-2006), key protection area standards and local standards.

Key words:perfume waste-water; electrolysis; activated carbon; COD; NH3-N

[中圖分類號]O646.51

[文獻標(biāo)識碼]A

[文章編號]1004-7077(2016)02-0076-06

[作者簡介]孟慶霞(1979-)，女，山東滕州人，棗莊科技職業(yè)學(xué)院醫(yī)學(xué)技術(shù)系講師，工程碩士，主要從事化學(xué)理論與實驗研究.

[收稿日期]2015-12-22