鐵碳微電解工藝預(yù)處理己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水

陽煤集團(tuán)太原化工新材料有限公司２０萬ｔ／ａ己內(nèi)酰胺項目采用環(huán)己酮氨肟化工藝生產(chǎn)環(huán)己酮肟，以環(huán)己酮肟為原料，通過三段重排、氣氨中和工藝生產(chǎn)己內(nèi)酰胺。己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水中因含有蒽醌甲苯、環(huán)己酮肟、過氧化環(huán)己胺等大分子有機(jī)物而難生物降解，可生化性差，處理難度大。鐵碳微電解技術(shù)是一種新興的逐漸被廣泛應(yīng)用于廢水處理的電化學(xué)方法，因其材料來源廣，以廢治廢，運(yùn)行費(fèi)用低，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于石油化工、印染、制藥、焦化等工業(yè)廢水的處理工程，且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。劉維等將鐵碳微電解工藝用于己內(nèi)酰胺廢水深度處理，探討了ｐＨ值、停留時間等對出水效果的影響。本文采用鐵碳微電解工藝對己內(nèi)酰胺廢水進(jìn)行預(yù)處理，使出水Ｂ／Ｃ值提高，有利于提高后續(xù)生化處理效率；并投加雙氧水采用Ｆｅｎｔｏｎ反應(yīng)繼續(xù)降低ＣＯＤ，取得了較好的效果。

１、儀器、試劑及方法

１．１ 儀器及試劑

微型曝氣機(jī)、ｐＨ分析儀、ＣＯＤ快捷分析儀、ＢＯＤ培養(yǎng)箱。

硫酸；氫氧化鈉；雙氧水；鐵碳填料（鐵碳比７∶３）。

己內(nèi)酰胺廢水（本公司己內(nèi)酰胺各生產(chǎn)單元混合廢水）。

１．２ 實驗方法

?。保虩?，把曝氣頭放入燒杯底部（中心位置）。放入大約１Ｌ填料，壓住曝氣頭。取己內(nèi)酰胺廢水倒入另一個１Ｌ燒杯中，將ｐＨ值調(diào)節(jié)到２～４（根據(jù)原水ｐＨ值，適當(dāng)加減酸或堿），攪拌均勻，倒入有填料的燒杯中，沒過填料表面，打開曝氣機(jī)曝氣，控制氣水比大約３∶１（注：水面表現(xiàn)沸騰即可），間斷曝氣，每１０ｍｉｎ曝氣３ｍｉｎ。記錄時間，每過８ｍｉｎ～１０ｍｉｎ用ｐＨ分析儀測量燒杯中ｐＨ變化，如果ｐＨ高于２～４，用滴管滴加適量酸，持續(xù)保持ｐＨ在２～４。實驗時間分別為３０、６０、９０、１２０、１５０ｍｉｎ。取樣分析原水與微電解反應(yīng)不同時間后的ＣＯＤ、ＢＯＤ５。

微電解反應(yīng)結(jié)束后，將廢水倒入另一燒杯中，調(diào)節(jié)ｐＨ＝４左右，然后加入３０％雙氧水５ｍＬ／Ｌ，在曝氣的環(huán)境中停留１ｈ。反應(yīng)結(jié)束后，把廢水倒入另一容器中，用氫氧化鈉或氫氧化鈣調(diào)節(jié)ｐＨ值至８～９，進(jìn)行沉淀，靜置一段時間，取上清液測定ＣＯＤ。

２、結(jié)果與討論

２．１ 微電解反應(yīng)時間對ＣＯＤ去除率、Ｂ／Ｃ值的影響

在鐵碳質(zhì)量比為７∶３，進(jìn)水ｐＨ為３～４的條件下，考察了微電解反應(yīng)時間對ＣＯＤ去除率、Ｂ／Ｃ值的影響，結(jié)果如圖１。由圖１可知，隨著反應(yīng)時間的延長，ＣＯＤ去除率隨之提高，當(dāng)停留時間大于１２０ｍｉｎ后，ＣＯＤ去除率曲線趨于平緩。這是由于，在較低ＣＯＤ負(fù)荷下，通過較長時間反應(yīng)，廢水中的污染物濃度降低，微電解反應(yīng)效率降低。因此，最佳反應(yīng)時間為１２０ｍｉｎ。

２．２ 微電解與微電解＋Ｆｅｎｔｏｎ對ＣＯＤ去除率的比較

由表１可得，微電解１５０ｍｉｎ后，再使用Ｆｅｎｔｏｎ法進(jìn)一步混凝沉淀處理，ＣＯＤ去除率可由５６．２％提高至６１．７％，但對Ｂ／Ｃ值無顯著提高。

３、機(jī)理討論

鐵碳微電解的作用機(jī)理主要是Ｆｅ的低電位和Ｃ的高電位在廢水電解質(zhì)中產(chǎn)生電位差，形成無數(shù)微小的原電池，純鐵作為原電池的陽極，碳化鐵作為原電池的陰極，發(fā)生如式（１）、式（２）反應(yīng)。

當(dāng)有氧（曝氣）存在時，陰極反應(yīng)如式（３）、式（４）。

電解反應(yīng)產(chǎn)生的新生態(tài)、具有很高的活性，能與廢水中多種組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使部分難降解環(huán)狀和長鏈有機(jī)物分解成易生物降解的小分子有機(jī)物而提高可生化性。新生的Ｆｅ２＋具有較高的吸附－絮凝活性，調(diào)節(jié)廢水的ｐＨ可使鐵離子變成氫氧化物的絮狀沉淀，吸附污水中的懸浮或膠體態(tài)的微小顆粒及有機(jī)污染物質(zhì)，形成比較穩(wěn)定的絮凝物而去除，進(jìn)一步降低廢水的ＣＯＤ。

在微電解后調(diào)節(jié)ｐＨ、投加Ｈ２Ｏ２，即形成有更強(qiáng)的氧化作用的芬頓氧化工藝，芬頓法對己內(nèi)酰胺廢水中含有的偶氟、碳雙鍵結(jié)構(gòu)的難降解有機(jī)物質(zhì)等都有很好的降解效果，故可進(jìn)一步降低廢水的ＣＯＤ。

４、結(jié)論

利用鐵碳微電解法對己內(nèi)酰胺廢水進(jìn)行預(yù)處理，可降低出水的ＣＯＤ值，提高出水的可生化性；后續(xù)調(diào)節(jié)ｐＨ至８～９并投加Ｈ２Ｏ２，可利用芬頓氧化工藝進(jìn)一步降低出水ＣＯＤ值，無需另外投加鐵鹽絮凝劑。此己內(nèi)酰胺廢水預(yù)處理方法效果明顯，可應(yīng)用于生產(chǎn)實際中，但需進(jìn)一步解決鐵泥量大、鐵碳填料易板結(jié)，效率降低等問題。（來源：陽煤集團(tuán)太原化工新材料有限公司）