钴酞菁染料生产废水的电解处理

郭伟民，潘瑞松
（常州市环境保护研究所，江苏 常州 213014）

　　摘要：采用电解工艺预处理钴酞菁染料生产废水，可降低废水的CODcr浓度，提高废水的可生化性。当进水pH为11、CODcr为7000～12000mg/L时，经电解、接触氧化、气浮处理，出水CODcr＜200mg/L、BOD₅＜60mg/L、色度＜80倍。处理费用为3.8元/m³，适合中、小型染料生产厂的综合废水处理。
　　关键词：染料生产废水；废水处理；电解；气浮
　　中图分类号：X703.1；X788
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455(2002)04-0060-02

前言

　　某染料化工厂年产钴酞菁类染料500t，在生产过程中排放钴酞菁水洗废水、染料水洗废水及各车间的工艺冲洗废水。废水中含有多种染料中间体及大量无机原料，其中最主要的成分为N-N二甲基丙二胺和钻离子。该废水具有污染物浓度大、色度高、可生化性差等特点，在研究过程中，对混和废水进行了多次试验，包括电解气浮法、化学氧化法、活性炭吸附法、好氧生化法、混凝沉淀法等。试验结果表明采用电解法对钻酞青废水进行预处理有明显效果，主要表现在CODcr大幅度下降，BOD₅与CODcr的质量比从0.05上升到0.33，提高了废水的可生化性。经过工程实践证明，运用电解法对钴酞菁废水进行预处理，在后续工段采用生化、物化处理，可使该废水经处理后达到国家二级排放标准。

1 废水的水质、水量及排放标准

1.1 废水的水质、水量
　　钴酞菁混合废水的水质、水量见表1。

表1 钴酞菁混合废水的水质、水量 总水量/(t·d-1) pH CODcr/(mg·L^-1) BOD₅/(mg·L^-1) Co²⁺/(mg·L^-1) SS/(mg·L^-1) 色度/倍 120 11 7000～12000 432 311 627 1500

1.2 废水的排放标准
　　废水处理要求达到GB8978-1996《污水综合排放标准》表4中二级标准，标准值见表2。 表2 钴酞菁混合废水的二级排放标准 pH CODcr/(mg·L^-1) BOD₅/(mg·L^-1) Co²⁺/(mg·L^-1) SS/(mg·L^-1) 色度/倍 6～9 ≤200 ≤60 ≤1 ≤150 ＜80

2 废水处理工艺及电解机理

2.1 废水处理工艺流程
　　根据废水的污染物性质，确定废水的处理工艺流程见图1。

2.2 电解处理机理
　　电解的主体装置为电解池，池内有一组相隔一定间距的平行电极片。当相邻两块电极接到直流电的正、负极时，每两块极板间就形成了一个小的电解池。其处理废水的原理为在极板间发生的氧化还原反应产生电解断键、电解凝聚气浮及沉降三种作用。以可溶性的铁电极为例，电解池中发生的氧化还原反应如下：
　　阳极：Fe-2e→Fe²⁺
　　阴极：2H⁺+2e→H₂↑
　　Fe²⁺与OH^-及空气接触后进一步发生反应，生成活性较强的絮凝剂Fe(OH)₂、Fe(OH)₃，而在阴极生成的氢气泡细小密度低，由于两者之间的粘附作用，故生成的絮体大，密度小，染料颗粒易于上浮分离。
　　电解断键作用是电极次生反应所产生的，次生反应非常复杂，其最主要的阳极反应为：
　　4OH^--4e→O₂+2H₂O
　　阴极反应为发色基因“-N=N-”得到电子打开双键而被破坏，可使染料废水明显脱色，同时染料分子断链变成了较小的分子，断链后的产物和一些中间体被处理成较易生化的物质，从而大大地提高了废水的可生化性。
2.3 工艺流程说明
　　染料水洗废水、钴酞菁水洗废水经管道收集直接自流入中和反应池，中和反应池上安装混凝剂投加装置及搅拌装置，经调整pH值后，用泵将废水打入斜管沉淀池，出水自流入电解气浮池。
　　电解气浮池将对大分子污染物和难降解物质进行氧化还原反应，大幅度提高废水的可生化性，处理后的废水排入混合池。
　　其他废水直接由管道流入混合池，经调质混合后进入接触氧化池中进行生化处理，生化处理后的废水流入气浮池，经固液分离后，出水达标排放。
　　斜管沉淀池及气浮池产生的污泥定期排入污泥浓缩池，经浓缩调质后的污泥打入压滤机，污泥经压滤后送交危险废物处置中心处置。

3 主要设计参数

　　①中和池：钢筋混凝土结构，地下式，玻璃钢防腐，L×B×H＝6.0m×4.0m×3.0m，有效容积65m³，池内设加酸、加混凝剂装置。采用BLD12-17-4型搅拌装置，搅拌速度为80r/min。
　　②混合池：钢筋混凝土结构，地下式，L×B×H=4.0m×6.0m×3.0m，有效容积65m³，带空气搅拌系统。
　　③斜管沉淀池：钢结构，防腐，L×B×H=3.0m×2.0m×3.2m，水力负荷1.0m³/(m²·h)，池底设排泥管和放空管。
　　④电解气浮池：钢结构，120A型，电极板为复合钛板，电流密度为10A/m²。
　　⑤接触氧化池：钢结构，防腐，有效容积80m³，池内设曝气装置，容积负荷为1.0kg[CODcr]/(m³·d)。
　　⑥气浮系统：包括气浮池、溶气罐及自控系统，钢结构，负荷为5.0m³/h。

4 处理效果及主要技术经济指标

4.1 处理效果
　　各处理单元的进、出水水质实测平均值见表3。
4.2 主要技术经济指标 表3 进、出水水质监测平均值 项目 pH CODcr/(mg·L^-1) BOD₅/(mg·L^-1) Co²⁺/(mg·L^-1) SS/(mg·L^-1) 色度/倍 进水 11 7100 432 221 627 1122 斜管沉淀池出水 7.5 2500 189 1 220 210 电解气浮池出水 7.5 1020 390 1 220 18 接触氧化池出水 7.5 340 82 1 200 102 气浮池出水 7.5 187 45 0.8 120 53

　　废水处理的技术经济指标为总投资50万元，每立方米废水的药剂费为2.5元，电耗为0.7kWh，处理成本为3.8元。

5 小结

　　①运行结果表明，采用电解工艺处理高浓度钴酞菁染料生产废水是可行的，提高了废水的可生化性，为后续生物处理创造了有利条件。
　　②采用电解加生化工艺处理该废水，其出水水质达到GB8978-1996《污水综合排放标准》表4中二级排放标准。
　　③该处理工艺适用于中、小型钴酞菁染料生产企业的废水处理。

作者简介：
郭伟民（1966～），男，江苏常州人，工程师，电话(0519)6644304；潘瑞松（1968～），男，江苏常州人，工程师。