北京海绵铁微电解法去除生活污水中COD 的研究


摘要:采用单因素法对海绵铁微电解法去除生活污水中COD 过程中5 个工艺参数(水力停留时间、进水COD 浓度、进水pH 值、海绵铁投加量)的影响进行了研究;在此基础上, 进行了5 水平、6 因素的正交试验, 得到最佳反应条件为:反应时间5min 、pH 值2 、海绵铁投加量5g/ L 、进水COD 浓度200mg/ L 时, COD 去除率为45 .3 %, 达到城市污水作为预处理阶段的目的。

  城市污水处理厂将会因城市生活污水排放总量的增加而加大二期工程预留地, 这样不仅投资大、运行费用高, 而且操作管理复杂。因此, 改进和强化传统水处理工艺显得很有必要[ 1] 。目前, 微电解工艺被广泛研究并运用于生活污水预处理阶段, 降低废水中污染物的含量, 从而减少了后续活性污泥处理负荷[ 2] 。海绵铁作为一种新型的水处理载体填料具有以下优点[ 3] :由于特殊的化学成分, 可以形成大量原电池, 电极反应产生的新生态的Fe2 +和进一步氧化生成的Fe3 +以及它们的水化物, 加强沉淀、絮凝、吸附和卷扫等作用, 使出水中污染物降低;具有生物铁的作用, 可以强化活性污泥的净化功能。本文以自配生活污水为研究对象, 对海绵铁微电解法去除COD 的主要影响因素进行试验, 找出各因素间的主次影响关系及最佳处理工艺条件。

1 试验材料与方法

  1 .1 试验材料

  海绵铁是一种铁含量很高的多孔性物质, 其物化性能见表1[ 4] 。        

                         

                        

  1 .2 试验用水

  人工配水, 主要成分是葡萄糖。

  1 .3 分析项目及方法

  COD :重铬酸钾法;总铁和亚铁:邻非罗林分光光度法;SS :滤纸法;pH :酸度计法[ 5] 。

2 试验结果与讨论

  2 .1 工艺参数的单因素分析

  分别研究了反应时间、pH 值、进水COD 浓度和海绵铁投加量等单因素对COD 去除率的影响, 结果见图1 -4 。

  2 .1 .1 反应时间的影响

  由图1 可见, 随着停留时间的延长COD 去除率先降低后增大, 并且在停留时间为14min 之前COD去除率急速下降, 30min 时COD 去除率下降到最低值, 其后呈现增张的趋势。

                                               

  2 .1 .2 pH 值的影响

  由图2 可见, 随着pH 值逐渐增大,COD 去除率先降低。在强酸性反应条件下, COD 去除率下降,在弱酸性反应条件下, COD 去除率回升, 并在pH =6 时取得最大去除率。在碱性条件下, 去除率一直处于下降趋势。

                                                

  2 .1 .3 进水COD 浓度的影响

  由图3 可见, 随着进水COD 浓度的增大, 出水COD 浓度呈现下降趋势, 并在COD =600mg/L 时降低至最小, 其后在较高浓度又逐渐增大。

                                               

  2 .1 .4 海绵铁投加量的影响

  由图4 可见, 在较少的海绵铁投加量下COD 去除率呈现急剧下降趋势。当海绵铁投加量为30g时,COD 去除率增大到顶峰, 其后又呈现下降趋势。

                                            

  2 .2 最佳处理工艺的正交实验

  2 .2 .1 正交实验因素及水平

  在海绵铁处理工艺过程中, 影响处理效果的主要因素包括停留时间、进水pH 值、进水COD 浓度、海绵铁投加量。本文实验重点对以上选取的因素进行了考察, 如表2 所示。

                      

  2 .2 .2 正交实验结果分析

  在上述因素和水平下,采用L25(56)正交表, 在相应的条件下对COD 去除率进行了测定, 其结果见表3 。

                                           

  由正交实验的结果, 通过极差分析可以看出, 各因素对COD 去除率的影响按显著程度排序为:停留时间﹥ pH ﹥海绵铁投加量﹥进水COD 浓度, 并且得到最佳反应条件为反应时间为5min 、pH值2 、海绵铁投加量为5g/L 、进水COD 浓度为200mg/L 时,COD 的去除率达45 .3 %, 可满足生活污水预处理的要求。

3结论

  1)各因素对COD 去除率的影响按显著程度排序为:停留时间﹥ pH ﹥海绵铁投加量﹥进水COD浓度;

  2)通过对海绵铁微电解除去生活污水中COD的研究, 考虑到停留时间、pH 值、海绵铁投加量、进水COD 浓度这4 个因素对去除率的影响, 得到最佳反应条件为:反应时间5min 、pH 值2 、海绵铁投加量为5g/L 、进水COD 浓度为200mg/L 时,COD 的去除率达45 .3 %, 可满足生活污水预处理的要求。