一种基于电芬顿去除印染废水超滤浓水中COD和色度的方法

本发明属于废水处理，尤其涉及一种基于电芬顿去除印染废水超滤浓水中cod和色度的方法。

背景技术：

1、纺织业是我国传统的支柱产业，每年产生的印染废水约占我国每年工业废水排放总量的12％。近年来随着我国工业的发展，印染废水中有机污染物的种类及浓度变得愈发复杂，其中cod和色度主要来源于印染工艺过程中未被利用的染料、助剂和纤维素等有机物。若不经过适当处理直接排放，会严重污染水环境。常规的预处理加生化处理初期去除了部分相对容易降解的有机污染物，但印染废水中剩余了大量的生物难降解有机污染物，采用较之前相同方法无法实现后续效果，需要采用深度处理工艺进一步处理。

2、亟需开发印染废水节能降耗深度处理关键技术，提高水资源回用率。目前常用的印染废水深度处理流程包括物化预处理-生化处理-膜处理(纳滤/反渗透)-絮凝/高级氧化处理。其中电芬顿工艺作为处理中低有机浓度废水的高级氧化工艺之一，该技术利用电化学法产生的fe2+和h2o2作为芬顿试剂的持续来源，产生污泥量少，且电解过程中的操作及后处理简单。根据h2o2不同的产生方式，可将电芬顿法分为阴极原位产生h2o2电芬顿法和外加h2o2电芬顿法。阴极原位产生h2o2电芬顿法对阴极材料综合性能要求较高，从而导致电极成本较高，增加投资。并且，h2o2原位产生效率很低，从而导致·oh产生量很低，最终影响高级氧化效果。而外加h2o2的方式便于控制和调节h2o2浓度，可保证反应体系内具有充足的h2o2，废水处理效率高，能够避免h2o2原位产生时因其产生量低而影响废水处理效率的问题。综上，针对水质成分复杂的印染废水超滤浓水，本发明尝试外加h2o2的电芬顿处理废水的方法，实现高浓度难降解有机物的高效去除。

3、己知的现有技术中，如申请号为201410573416.2的发明专利公开了一种电芬顿处理有机废水的方法，该发明通过活性炭吸附、超声波、矿化垃圾及以铁/石墨为阳/阴极的电芬顿技术作用，达到去除有机物的目的，但该工艺操作复杂，处理周期长，对有机污染物的去除也不明确。又如申请号201510864013.8的发明专利公开了一种高浓度难降解有机石化废水预处理工艺，采用最佳组合高级氧化技术系统，进行高效清洁矿化预处理。但该工艺不仅需要多次调节污水ph，而且处理流程长，步骤多，药剂成本较高，各工艺单元之间协同催化氧化高效清洁有机物效果差。再如申请号为202110666855.8的发明专利公开了一种利用辐照耦合混凝沉淀手段连续处理实际印染废水的方法，该发明利用电子束辐照对实际印染废水进行前处理过程，利用印染废水中本身含有的成分，提高后端的絮凝单元的絮凝作用，原位发挥对实际印染废水cod和色度的去除效果。但该发明要外加絮凝剂絮凝沉淀，容易造成二次污染，也增加了投加成本，在实际应用中仍然存在巨大挑战。

4、与发明专利201410573416.2、201510864013.8和202110666855.8相比，本发明有以下优点：(1)本发明只需调节一次ph，工艺简单，降低污水处理难度；(2)本发明无需引入其他技术和投加其他药剂，充分利用阳极原位生成的fe2+催化剂和铁氧化物凝剂就可以实现有机物和重金属的同步去除，避免了额外投加药剂可能会带来的二次污染；(3)本发明采用外加h2o2的电芬顿法，不进行曝气，避免了曝气会将电芬顿体系中的fe2+转化为fe3+，不利于芬顿反应。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种专门针对印染废水超滤浓水进行处理的电芬顿方法，在获得较高去除率的同时还大大降低了处理的能耗；并无需额外投加絮凝剂，因此产生的污泥量可大幅减少。

2、本发明提供如下技术方案：一种基于电芬顿去除印染废水超滤浓水中cod和色度的方法，包括以下步骤：

3、首先将所述超滤浓水引入电芬顿反应装置中，加入酸碱溶液调节废水ph，加入过氧化氢(h2o2)溶液搅拌均匀。采用fe/石墨电极作为电芬顿装置的阳/阴极，在外加直流电场作用下进行电芬顿处理120min，将印染废水中的污染物进行降解。

4、本发明公开了一种去除印染废水超滤浓水的电芬顿方法，通过探究该体系下溶液ph值、电流密度、h2o2浓度、反应时间等对超滤浓水中cod和色度去除的影响,优化体系运行条件,获得最佳运行参数,达到能耗降低，实现污染物的同步去除的效果。

5、本方法中，待处理的印染废水超滤浓水为碱性，为将其调整至目标的ph值，可通过加入酸性物质或碱性物质进行调节。优选的，加入hcl或naoh用于调节所述印染废水超滤浓水的ph值。

6、本方法中，印染废水超滤浓水的ph值调控对于·oh及絮体的生成有着很重要的影响，经试验发现，ph值过低，溶液中的h+浓度过高，fe3+不能顺利的被还原为fe2+，催化反应受阻。ph值过高则不利于fe2+的生成，会使h2o2产生无效分解，不利于·oh的生成，而且会产生氢氧化铁沉淀而失去催化能力，从而导致有机物不能得到有效地去除。

7、优选的，所述印染废水浓水处理前，调节其ph值至2.0～3.0。

8、本方法中，待处理的废水为超滤膜处理后的印染废水浓水，其cod为2000～3000mg/l，色度为19000～25000度，电导率为23.30～23.50ms/cm。

9、本方法中，所述阳极板为fe电极，所述阴极板为石墨电极。

10、本方法中，外加直流电场的电流密度的大小对污染物的去除和能耗有较大影响。若电流密度过小，尽管所需的能耗较少，但污染物去除效果较差；若电流密度过大，尽管污染物能够得到有效的去除。但容易造成不必要的能源浪费。此外，过高的电流密度会使体系温度升高，o2在水中溶解度随温度升高而降低，抑制二电子反应生成h2o2，同时h2o2也会在高温下不稳定分解。

11、优选的，所述外加直流电场的电流密度为41.67～83.33a/m2。

12、本方法中，所述电芬顿-电絮凝处理时间为5～120min。

13、本方法中，h2o2浓度对cod和色度的去除都可能产生影响。h2o2具有热不稳定性、酸性和氧化还原性，这些因素可能对cod的去除和测定产生影响。并且h2o2本身也可以作为一种氧化剂，可以用于cod的去除，帮助分解水中的有色物质，从而降低色度。若浓度过低，无法生成足够多的·oh氧化有机物，影响cod和色度的去除效果；若h2o2浓度过高，一方面，h2o2会与·oh反应生成过氧羟基自由基(·ho2)，其虽具备一定的氧化能力，但远远不足·oh，难以实现有机物的高效去除；另一方面，h2o2含量过高会加速fe板的腐蚀，缩短极板的使用寿命。其次，过高的h2o2虽然可以更有效地去除色度，但也会增加处理成本，并且产生其他不良影响，如残余h2o2对环境的危害等。

14、优选的，h2o2浓度为4.0g/l～6.0g/l。

15、所述电芬顿处理过程中，通过按一定时间间隔取样检测，并记录电压、ph变化，检测出水cod和色度值，进而计算污染物的去除效率和电能消耗。

16、实验结果表明，本发明提供的方法处理绍兴某印染企业的超滤浓水，仅处理60min时，cod去除率即可达67.08％，色度去除率达90％以上。

17、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

18、(1)电芬顿体系去除印染废水中的污染物所需的能源来自电能这一清洁能源，属于绿色水处理工艺。

19、(2)本发明充分利用电化学原位产生的fe2+作电芬顿反应的催化剂，不需要额外投加芬顿试剂，大大降低了成本，同时也减少了铁泥的产生。同时fe2+又可在h2o2的氧化作用下生成fe3+，与阴极水解的氢氧根离子结合形成氢氧化物絮凝沉淀，实现有机物和重金属的同步去除。

20、(3)电芬顿体系具备多重作用降解污染物，除了羟基自由基氧化、阳极直接氧化、电吸附作用之外，还有絮凝吸附的分离作用，且在处理过程中调节工艺简单，易于控制。

21、(4)电芬顿技术适用于处理各种不同类型的印染废水，包括高浓度、难降解的废水。同时，该技术对水质波动的适应性较强，能在较宽的ph值和温度范围内有效工作。