含(han)鉻廢水(shui)(shui)電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)廢水(shui)(shui)是對環境人體健康(kang)危害最為嚴(yan)重(zhong)的(de)工業廢水(shui)(shui)之一。電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)含(han)鉻廢水(shui)(shui)，則包括(kuo)鍍(du)(du)鉻清(qing)(qing)洗水(shui)(shui)、各種鉻鈍化(hua)清(qing)(qing)洗水(shui)(shui)、塑料電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)粗化(hua)工藝清(qing)(qing)洗水(shui)(shui)等(deng)(deng)國內外有關研究人員(yuan)先后(hou)采(cai)用(yong)(yong)化(hua)學沉淀、活(huo)性炭吸附(fu)、電(dian)(dian)(dian)解(jie)、離子交換和膜分離等(deng)(deng)方法處(chu)(chu)理(li)(li)(li)電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)廢水(shui)(shui)，但這些方法不同程度地存在投資大、運行費用(yong)(yong)高、處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)的(de)廢水(shui)(shui)難以穩定達標(biao)排放等(deng)(deng)問題(ti)。本文將微電(dian)(dian)(dian)解(jie)，Fenton氧(yang)化(hua)與生化(hua)法相結(jie)合(he)應用(yong)(yong)于含(han)鉻電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)混合(he)廢水(shui)(shui)治理(li)(li)(li)，取得較好的(de)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)效果，出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質達到(GB21900-2008)電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)污染物表(biao)三標(biao)準的(de)要求(qiu)，且(qie)不存在二次污染問題(ti)。  

1試驗(yan)理論(lun)基礎  

微電(dian)(dian)解法是將(jiang)鐵屑-炭粒浸泡在電(dian)(dian)解質溶液中(zhong)形(xing)成無數微小的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕原(yuan)電(dian)(dian)池，新(xin)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)Fe表面及反(fan)應中(zhong)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)大量(liang)新(xin)生態的(de)(de)(de)(de)Fe2+和(he)[H]具有較強(qiang)的(de)(de)(de)(de)活性，能(neng)(neng)改變廢水中(zhong)許多有機(ji)物的(de)(de)(de)(de)結構(gou)和(he)特性，使有機(ji)物發(fa)生斷鏈、開環等作(zuo)用。對(dui)于重金(jin)屬(shu)離子如Cu2+、Ni2+的(de)(de)(de)(de)廢水，Fe能(neng)(neng)直接將(jiang)其置換而(er)沉(chen)積(ji)在表面，構(gou)成新(xin)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)電(dian)(dian)池，強(qiang)化微電(dian)(dian)解作(zuo)用。此外Fe2+在[H]的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用下可以將(jiang)偶氮鍵(jian)斷裂，Fe2+起到(dao)還(huan)原(yuan)劑的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。最后(hou)通(tong)過(guo)調節pH將(jiang)廢水中(zhong)的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)離子以氫氧化物的(de)(de)(de)(de)形(xing)式沉(chen)淀(dian)。  

微(wei)(wei)電解反應中產生了大量的(de)Fe2+和(he)投加的(de)H2O2在酸性(xing)條件(jian)下構(gou)成Fenton試劑。在Fe2+的(de)催化作用下，Fenton反應過程中產生大量的(de)OH·，來達(da)到(dao)降低電鍍廢水中難降解有(you)機物(wu)含量，提高(gao)(gao)生化性(xing)的(de)預(yu)處理目的(de)[5-6]。這樣既(ji)規避了單一方法如鐵炭微(wei)(wei)電解法對COD去除率(lv)不高(gao)(gao)，Fenton氧化法藥劑費用太高(gao)(gao)等缺(que)點(dian)，而且運行簡(jian)便，維護簡(jian)單，符合高(gao)(gao)效(xiao)經濟原(yuan)則。  

2數據(ju)分析與(yu)討(tao)論(lun)  

2.1試驗水質  

該廢水來(lai)自(zi)于深(shen)圳五金塑膠電鍍工廠生產過程中所排(pai)放的(de)廢水，廢水排(pai)放量為100t/d，具有(you)高(gao)濃度、高(gao)電導率、高(gao)酸度的(de)特點。如表1所示。  

2.2鐵炭微電解預處理實驗(yan)  

2.1.1進水(shui)pH對出水(shui)中Cr6+質量(liang)濃度的影響  

在廢水(shui)(shui)中(zhong)Cr6+質(zhi)(zhi)量(liang)濃度(du)(du)為50mg/L、廢水(shui)(shui)停留時問(wen)為30min的條件下，考察進(jin)水(shui)(shui)pH對出水(shui)(shui)中(zhong)Cr6+質(zhi)(zhi)量(liang)濃度(du)(du)的影響，實驗結果見圖(tu)1，當進(jin)水(shui)(shui)pH小于4時，出水(shui)(shui)中(zhong)Cr6+質(zhi)(zhi)量(liang)濃度(du)(du)保持(chi)5mg/L以(yi)下；若(ruo)進(jin)水(shui)(shui)pH很低(di)，會增加鐵屑的用(yong)量(liang)，而且在后續反應中(zhong)產(chan)生較(jiao)多(duo)廢渣，增加廢水(shui)(shui)處理成(cheng)本。因此選擇進(jin)水(shui)(shui)pH為3左右。  

2.2.2停留時間(jian)對重(zhong)金屬離了質量濃(nong)度(du)的影響(xiang)  ;

在進水(shui)(shui)(shui)中Cr6+和Cu2+的(de)(de)質量濃(nong)(nong)度分別為(wei)50和35mg/L、廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)pH為(wei)3的(de)(de)條件下，考察廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)在鐵(tie)(tie)(tie)炭(tan)(tan)微電(dian)(dian)解(jie)柱中的(de)(de)停(ting)留(liu)時問(wen)(wen)對重金屬離了質量濃(nong)(nong)度的(de)(de)影響，實驗(yan)結果見圖2：廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)在鐵(tie)(tie)(tie)炭(tan)(tan)微電(dian)(dian)解(jie)系統中的(de)(de)停(ting)留(liu)時間(jian)(jian)過(guo)短，不(bu)能很好(hao)地發揮微電(dian)(dian)解(jie)反應的(de)(de)作用；而停(ting)留(liu)時間(jian)(jian)過(guo)長，雖然氧化(hua)還原(yuan)、絮凝(ning)吸附等進行得(de)(de)較完全，但廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)pH升高(gao)，使濾料表面鈍化(hua)得(de)(de)較快，同時停(ting)留(liu)時間(jian)(jian)過(guo)長會導致出水(shui)(shui)(shui)中鐵(tie)(tie)(tie)含(han)量增加，影響出水(shui)(shui)(shui)色度；當(dang)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)停(ting)留(liu)時問(wen)(wen)約為(wei)30min時，出水(shui)(shui)(shui)中Cr6+和Cu2+的(de)(de)質量濃(nong)(nong)度均較低(di)，再(zai)繼續延(yan)長停(ting)留(liu)時問(wen)(wen)，金屬離子質量濃(nong)(nong)度降(jiang)低(di)不(bu)明(ming)顯。因此，選擇(ze)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)在鐵(tie)(tie)(tie)炭(tan)(tan)微電(dian)(dian)解(jie)柱中的(de)(de)停(ting)留(liu)時間(jian)(jian)為(wei)30min。  

試驗用(yong)鐵(tie)屑(xie)(xie)的(de)(de)(de)堆積密度在2.75~2.89g/cm3之間(jian)，活(huo)性炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)堆積密度為0.45g/cm3。不同鐵(tie)炭(tan)(tan)體(ti)積比(bi)對(dui)COD去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)影響見圖3，隨著(zhu)鐵(tie)炭(tan)(tan)比(bi)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)，COD去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)(lv)是先增(zeng)加(jia)后減小(xiao)，當鐵(tie)炭(tan)(tan)比(bi)在1附近時，COD去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)(lv)達到最(zui)(zui)大。當鐵(tie)炭(tan)(tan)比(bi)過大時，原(yuan)電池數量不夠，鐵(tie)屑(xie)(xie)與氫(qing)離子直(zhi)接(jie)反應產生氫(qing)氣和Fe2+，產生的(de)(de)(de)新生態[H]較少(shao)，導致去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)(lv)下(xia)(xia)降(jiang)；當炭(tan)(tan)量過大時，鐵(tie)屑(xie)(xie)與活(huo)性炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)接(jie)觸面積減少(shao)，發(fa)生原(yuan)電池反應的(de)(de)(de)數目也(ye)相應減少(shao)，電極反應速(su)率(lv)(lv)下(xia)(xia)降(jiang)，從而(er)導致去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)(lv)也(ye)下(xia)(xia)降(jiang)。最(zui)(zui)后確定最(zui)(zui)佳的(de)(de)(de)鐵(tie)炭(tan)(tan)體(ti)積比(bi)為1∶1。  

2.2.3H2O2投(tou)加量的確(que)定  

根據微(wei)電解的(de)(de)(de)試驗結(jie)果(guo)，各(ge)取(qu)鐵炭出水(shui)100mL，投加(jia)(jia)不(bu)(bu)同量的(de)(de)(de)30%H2O2(0.6mL，0.8mL，1mL，1.2mL，1.4mL)。微(wei)電解反(fan)(fan)應結(jie)束后，廢水(shui)中(zhong)含有(you)的(de)(de)(de)Fe2+，與(yu)投加(jia)(jia)的(de)(de)(de)H2O2反(fan)(fan)應形成Fenton試劑，產(chan)生(sheng)氧化(hua)性極強的(de)(de)(de)OH·，OH·能氧化(hua)分(fen)解難降(jiang)解的(de)(de)(de)有(you)機污染物，將大分(fen)子有(you)機物斷鏈為小分(fen)子或氧化(hua)分(fen)解為CO2和H2O，降(jiang)低有(you)機污染物的(de)(de)(de)濃(nong)度。如(ru)果(guo)H2O2投加(jia)(jia)過量，H2O2直接將Fe2+氧化(hua)成Fe3+，發生(sheng)的(de)(de)(de)并不(bu)(bu)是(shi)Fenton反(fan)(fan)應，如(ru)果(guo)H2O2投加(jia)(jia)過小，形成的(de)(de)(de)Fenton反(fan)(fan)應數目較少(shao)，反(fan)(fan)應不(bu)(bu)徹底，從圖4可以看(kan)出，投加(jia)(jia)H2O2為10mL/L時，COD的(de)(de)(de)去(qu)除率(lv)達到50%以上，隨著(zhu)H2O2的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)COD的(de)(de)(de)去(qu)除率(lv)上升不(bu)(bu)大，因此H2O2的(de)(de)(de)最(zui)佳量為10mL/L。  

2.2.4反應時間(jian)的確(que)定(ding)  

Fenton試劑(ji)反(fan)應(ying)時(shi)，不僅(jin)與H2O2/Fe2+有關，還與反(fan)應(ying)時(shi)間有關，足夠的(de)(de)反(fan)應(ying)時(shi)間能(neng)保證對有機物氧化(hua)分(fen)解更徹底，從圖5可看出，隨著時(shi)間的(de)(de)延(yan)長，COD去(qu)除(chu)(chu)率緩慢的(de)(de)波動，變(bian)化(hua)幅度在(zai)±1%之間，考慮(lv)到反(fan)應(ying)時(shi)間的(de)(de)一再延(yan)長并不能(neng)引起COD去(qu)除(chu)(chu)率的(de)(de)持續(xu)增(zeng)加(jia)，最佳(jia)反(fan)應(ying)時(shi)間按90min計，COD的(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)率達到51%以上。  

2.2.5處理(li)前后可生化(hua)性比較  

選擇前面所確定最優參數做試驗，比較(jiao)處(chu)(chu)理(li)前后廢(fei)水(shui)可生(sheng)(sheng)化(hua)性(xing)大小，結果(guo)如圖6。從圖中可以看出廢(fei)水(shui)的可生(sheng)(sheng)化(hua)性(xing)由原水(shui)0.08提(ti)(ti)高(gao)到(dao)處(chu)(chu)理(li)后的0.38，與鐵炭(tan)微電解法(fa)相(xiang)比，提(ti)(ti)高(gao)了0.12，由此說明鐵炭(tan)微電解-Fenton氧化(hua)法(fa)聯合(he)應用時，電鍍廢(fei)水(shui)的可生(sheng)(sheng)化(hua)性(xing)得(de)到(dao)了顯著(zhu)的提(ti)(ti)高(gao)，為生(sheng)(sheng)化(hua)處(chu)(chu)理(li)提(ti)(ti)供了適宜的基質和(he)環境條(tiao)件。  

2.3生化反應  

2.3.1菌種(zhong)馴化與培養  

本項目取某市政污(wu)水處理廠濃縮池污(wu)泥裝入生物(wu)接觸氧(yang)化池，在(zai)悶曝(pu)過程中(zhong)，每隔12h更換上清液一(yi)次，繼續曝(pu)氣。從第5天開(kai)始間(jian)(jian)歇(xie)進水，并逐(zhu)步提高進水量。8d后(hou)在(zai)軟性填料(liao)上開(kai)始掛(gua)有(you)微生物(wu)菌膠團和(he)大量游離細菌，繼而改間(jian)(jian)歇(xie)進水為(wei)連續進水，15d后(hou)出水清澈，生物(wu)膜變厚(hou)，說(shuo)明馴化完成，掛(gua)膜成功。運行結果如圖(tu)7所示，COD去(qu)除率(lv)己穩定(ding)在(zai)70%以上。  

2.3.2停留(liu)時間對廢水(shui)處理(li)效果(guo)的(de)影響  

廢水在(zai)(zai)生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)池(chi)中(zhong)的停(ting)留(liu)時(shi)問(wen)對(dui)Cr6+，Cu2+，COD去(qu)除(chu)率(lv)的影響見圖8。在(zai)(zai)停(ting)留(liu)時(shi)間(jian)(jian)為(wei)2~8h時(shi)，隨(sui)著停(ting)留(liu)時(shi)問(wen)的延(yan)長，生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)器(qi)內Cr6+，Cu2+，COD的去(qu)除(chu)率(lv)不斷(duan)增(zeng)加；當廢水在(zai)(zai)生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)器(qi)中(zhong)的停(ting)留(liu)時(shi)問(wen)超過4后，3種污染物(wu)的去(qu)除(chu)率(lv)逐漸(jian)趨于平緩，再延(yan)長停(ting)留(liu)時(shi)問(wen)，對(dui)提高Cr6+，Cu2+，COD去(qu)除(chu)率(lv)的作用較小。因(yin)此，廢水在(zai)(zai)生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)器(qi)中(zhong)的停(ting)留(liu)時(shi)間(jian)(jian)為(wei)4h。

2.4整體處理效果  

該聯合工藝(yi)自(zi)投入使用后，運行穩定，處理效果較好，各工藝(yi)單元處理后的指標(biao)(biao)及總(zong)出(chu)(chu)水各項(xiang)指標(biao)(biao)見表2。經該聯合工藝(yi)處理后的廢水出(chu)(chu)水各項(xiang)指標(biao)(biao)均符(fu)合《電鍍污染物(wu)排放標(biao)(biao)準》(GB21900-2008)表三標(biao)(biao)準的要求。  

3結論  

(1)鐵(tie)炭微電(dian)解與Fenton試劑法有效(xiao)結合預(yu)處理(li)含鉻電(dian)鍍廢水(shui)，可以利用微電(dian)解產生的Fe2+與投加的H2O2形成(cheng)Fenton試劑，產生氧化性(xing)極強的輕基(ji)自由基(ji)，不僅(jin)能有效(xiao)地預(yu)處理(li)染(ran)料工業廢水(shui)，而且節(jie)省了藥劑，降低了運(yun)行成(cheng)本。  

(2)鐵(tie)炭微電(dian)解-Fenton試劑聯合工藝(yi)對含鉻電(dian)鍍(du)廢(fei)水(shui)(shui)進(jin)行(xing)預處(chu)理(li)(li)后(hou)，降低廢(fei)水(shui)(shui)的有機物含量，可生(sheng)化(hua)性(BOD/COD)顯著(zhu)提(ti)(ti)高(gao)，為(wei)生(sheng)物處(chu)理(li)(li)工藝(yi)提(ti)(ti)供適(shi)宜的運行(xing)環(huan)境，為(wei)實際工程應用提(ti)(ti)供理(li)(li)論(lun)指導和分(fen)析根據。  

(3)實驗(yan)得出的鐵炭(tan)微電解-Fenton氧(yang)化-生化法廢水(shui)處理(li)最佳工藝條(tiao)件：進水(shui)pH約為3、鐵炭(tan)微電解Fe/C體積比1∶1，停留(liu)(liu)時(shi)間30min；Fenton氧(yang)化反應時(shi)間90min，生化停留(liu)(liu)時(shi)問為4h。  

(4)在最佳工藝條(tiao)件下，廢水(shui)經鐵炭微電解-Fenton-生化法連續處理后，出(chu)水(shui)中Cr6+，Cu2+和(he)COD的(de)質(zhi)量濃度達到了《電鍍(du)污染物(wu)排放標準》(GB21900-2008)表(biao)三標準的(de)要求(qiu)。

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