許玉恒

摘 要：研究了一種采用氧化還原+鐵碳微電解法+折點加氯法處理三酸拋光廢氣噴淋液中的方法。結(jié)果表明，在進水流量為3 m3/h，COD約為30 000 mg/L，總氮約為6 920 mg/L時進行連續(xù)試驗，反應(yīng)8 h后，出水COD去除率達到96%以上，總氮去除率達99%以上。

關(guān)鍵詞：廢水處理；氧化還原；鐵碳微電解法；折點加氯法

中圖分類號：O69 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.121

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們的需求越來越多樣化。以前普通的鋁型材表面處理方式已經(jīng)滿足不了人們對鋁型材的高要求了。鋁型材三酸拋光表面處理工藝是一種比較高端的表面處理工藝。三酸拋光表面處理工藝中是采用不同比例和濃度的磷酸+硫酸+硝酸混合液為拋光液，槽液溫度在120 ℃左右。這個工藝參數(shù)下，鋁材拋光過程中會產(chǎn)生一定量的酸性硫氧化物和氮氧物化酸霧。為了保持良好的工作環(huán)境和防止空氣污染，該生產(chǎn)工序一般采用噴淋處理上述酸霧，噴淋液是硫化鈉+燒堿的混合液體。當運行一段時間后，噴淋液失效，需更換新的噴淋液。廢棄噴淋液色度高、COD高、硝酸鹽氮濃度高。其中，硫離子及亞硝酸鹽是影響廢液COD的主要因素。如果這些廢液不經(jīng)有效處理而直接排放，會對環(huán)境造成一定的影響，必須進行相關(guān)處理達到標準才能排放。當前，這類特殊的廢液往往被忽略，沒有針對性的處理方式。在環(huán)保要求越來越高的今天，急需解決該問題。筆者以實際工程為案例，介紹一種具體處理方法，期望得到同行的指正。

1 原理介紹

該處理方法主要使用氧化還原法和微電解法，下面分別介紹兩種方法的原理

1.1 氧化還原

由于廢液中含有大量的硫離子，硫離子具有強還原性，采用具有強氧化性的H2O2作為氧化劑氧化硫離子，使其成為硫單質(zhì)經(jīng)沉淀去除。

1.2 鐵碳微電解法

將鐵碳填料浸入廢水中時，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會形成無數(shù)個微原電池。其中，電位低的鐵成為陽極，電位高的碳成為陰極，在充氧條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)過程如下：

反應(yīng)中生成的OH-是出水pH值升高的原因，而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐漸水解生成聚合度大的Fe（OH）3，膠體絮凝劑可以有效地吸附、凝聚水中的污染物，從而增強對廢水的凈化效果。

當前比較成熟的反應(yīng)裝置有兩種，一種是反應(yīng)器，如圖1所示，一種是反應(yīng)池。反應(yīng)器安裝便捷，成本較低，適合污水量不大的工程使用；反應(yīng)池成本較高，但是處理量大，適合大型工程使用。

2 具體工藝簡述

一種以雙氧水為氧化劑氧化廢液中的硫離子，使其變成硫單質(zhì)沉淀去除，然后以鐵碳填料為反應(yīng)介質(zhì)，使廢液中的硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化成氨氮，再以折點加氯法去除氨氮。

主要工藝流程圖如圖2所示。

原理和方法為在pH=6的中性介質(zhì)下，硫化鈉會與雙氧水發(fā)生如下反應(yīng)：

由于噴淋液中同時存在硫離子、硝酸根離子和亞硝酸根離子，當反應(yīng)pH<3時，會有硫化氫和二氧化氮釋出，造成二次污染。而鐵碳微電解池在pH=5時填料損耗處于最低值，降低了運行成本。

經(jīng)微電解池處理后，廢液進入調(diào)整池，在調(diào)整池中，加入燒堿調(diào)節(jié)廢水pH值至7，使廢水中的2價鐵離子與燒堿反應(yīng)生成氫氧化物沉淀后在豎流式沉淀池中去除。沉淀池上清液進入除氨氮池，在除氨氮池中加入燒堿調(diào)節(jié)廢水pH值至10，同時加入次氯酸鈉，使廢水中的銨根離子轉(zhuǎn)變成N2.

3 處理方法的討論和驗證

3.1 處理方法的討論

3.1.1 工程方案的討論

3.1.1.1 酸化法

在廢水中加入硫酸，使廢水的pH值保持在3左右，廢水中的硫離子與氫根離子反應(yīng)，生成硫化氫氣體?；瘜W(xué)反應(yīng)式為：

S2-+2H+=H2S↑.

由于硫化氫具有惡臭氣味，需要配套硫化氫吸收塔對其進行處理，所以增加了投資費用。

3.1.1.2 鐵鹽沉淀法

在廢水中添加過量硫酸亞鐵，使廢水中的硫離子與亞鐵離子發(fā)生反應(yīng)，生成硫化亞鐵黑色沉淀?；瘜W(xué)反應(yīng)式如下：

S2-+Fe2+=FeS↓.

使用硫酸亞鐵處理硫離子運行費用低，但會產(chǎn)生大量的污泥，增加廢水處理工人的勞動強度。

綜上所述，采用雙氧水氧化硫離子具有操作簡單、產(chǎn)泥量少、運行費用低的特點。

經(jīng)雙氧水氧化釋出硫單質(zhì)沉淀后，廢液中的還原性物質(zhì)被大部分去除，COD降至15 000～12 000 mg/L左右。經(jīng)絮凝沉淀后上清液進入鐵碳微電解系統(tǒng)。

3.1.1.3 硝酸鹽氮去除方法對比與篩選

生化法去除硝酸鹽：生物脫氮又稱生物反硝化，是指在缺氧條件下，微生物利用NO3-作為電子受體進行無氧呼吸。在缺氧條件下，由兼性脫氮菌（反硝化菌）作用，將NO2--N和NO3--N還原成N2的過程。由于廢水可生化性差，采用生化法去除硝酸鹽不適合于本廢水。

3.1.2 工藝參數(shù)的討論

在廢水中添加雙氧水，由于雙氧水具有強氧化性，而硫離子具有強還原性，當加入雙氧水時，廢水中的硫離子與雙氧水發(fā)生以下反應(yīng)：

Na2S+H2O2=2NaOH+S↓.

反應(yīng)過程中廢水中會釋出白色沉淀物，該沉淀物即為硫單質(zhì)。由于反應(yīng)過程中有NaOH產(chǎn)生，溶液內(nèi)pH會升高，在堿性狀態(tài)下，硫離子與燒堿發(fā)生以下副反應(yīng)：

6NaOH+3S=2Na2S+Na2SO3+3H2O.

為了避免副反應(yīng)的發(fā)生，反應(yīng)過程中溶液內(nèi)部需保持pH=6.

該方法的重點在于pH值的調(diào)整，在pH過高的時候，該副反應(yīng)就會明顯加劇，而在鐵碳微電解中，低pH能提高氧的電極電位，進而加大微電解的電位差，促進電極反應(yīng)，所以pH值應(yīng)該越低越好，可是較低pH值會導(dǎo)致鐵的消耗量過大，最終增加成本增加，權(quán)衡利弊后，最終選擇pH值5為生產(chǎn)參數(shù)。

對于其他工藝條件，氧化還原反應(yīng)速度較快，對于時間和溫度的要求不嚴格，主要討論鐵碳微電解工藝的條件。

反應(yīng)時間：隨著時間的增加，CODCr去除率逐步升高，只是達到一定時間界限后，去除效果明顯降低，本次鐵碳池體積為50 m3，進水流量目前為3 t/h，停留時間為8 h，為最佳效果。

鐵比：碳按1∶1的體積比或者質(zhì)量比為2∶1裝入反應(yīng)器。微電解對于溫度因素要求不高，只要別出現(xiàn)10 ℃以下的溫度，一般不用額外加熱，保持自然溫度即可。溫度提高，電解速度加快，但只要達到常溫就可以到達預(yù)期的處理效果。

曝氣時間：曝氣量的增加會提高CODCr的去除率，增加水中的溶解O2. 當曝氣量達到3 L/ min 后，CODCr去除率提高的速度就緩慢多了。

3.2 處理方法的驗證

廣州某廠設(shè)計建造的處理鋁材三酸拋光廢氣噴淋液就采用的是氧化還原沉淀+微電解法。檢測處理廢水的情況為：進水流量為3 m3/h，COD約為30 000 mg/L，總氮約為6 920 mg/L。設(shè)備正常運行時，處理出水COD去除率達到96%以上，總氮去除率達99%以上，證明采用該組合方法的工程能夠達到設(shè)計目標。

參考文獻

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[2]胡玉潔，華兆哲，王璋，等.黃姜廢水的鐵炭微電解混凝預(yù)處理研究[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2006，5（9）：44-48，81-83.

〔編輯：王霞〕