揚州工業(yè)廢水處理新工藝染料及中間體種類繁多，工藝復(fù)雜，由于副反應(yīng)多，導(dǎo)致收率低，污染物排放量大。許多產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中要經(jīng)過對目標(biāo)產(chǎn)物鹽析、過濾、洗滌等工序，相應(yīng)產(chǎn)生大量的母液和洗滌廢水，這些廢水有的含酸，有的含鹽，有的含堿，或兼而有之，該廢水處理一直是化工生產(chǎn)中的難題。

　　三維電極電催化氧化法是一種采用三維電極法的廢水處理系統(tǒng)，三維電極/三元電極的概念是在60年代末期提出的。三維電極又叫粒子群電極或床電極，是在傳統(tǒng)二維電解槽電極間裝填金屬導(dǎo)體、鐵氧體、鍍上金屬的玻璃球或塑料球、石墨以及活性炭等作為新的第三極，在工作電極材料表面能發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。氧化機理是電解過程中系統(tǒng)內(nèi)可以產(chǎn)生大量的活性物質(zhì)(羥基自由基)，具有強氧化性，使得有機物污染物去除效果好，設(shè)置有酸洗系統(tǒng)，避免了電極結(jié)垢、系統(tǒng)運行穩(wěn)定、出水水質(zhì)穩(wěn)定，可以在不同電流密度下進行操作。

　　本文主要是利用三維電極裝置針對本廠車間綜合廢水進行處理，了解每個參數(shù)對三維電極電解法處理效果的影響。

　　2、實驗部分

　　2.1 實驗裝置

　　實驗裝置如圖1所示，是自主制作的三相三維電極電化學(xué)反應(yīng)器。該裝置長15cm、寬10cm、高22cm，外殼采用有機塑料板焊接而成，內(nèi)部裝有正負電極，其中正電極3塊，負電極兩塊(極板板長15cm、寬10cm)。填充粒子電極，外部鏈接高壓鼓風(fēng)機、直流穩(wěn)壓電源等。

　　2.2 實驗方法

　　水樣預(yù)處理：2000mL水樣，調(diào)節(jié)pH值為6.5左右，PAM(聚丙烯酰胺)加入量為4mL，PAC(聚合氯化鋁)加入量分別為6mL，磁力攪拌器攪拌20min絮凝，靜置2h后取上清液為處理對象。

　　實驗所處理的廢水先經(jīng)過酸堿調(diào)節(jié)pH=4-5。在自制的三維電極反應(yīng)器中，粒子電極填充率40%、主極板板間距3.5cm，加入廢水量為1000ml，開啟風(fēng)機攪拌預(yù)吸附30min，關(guān)閉風(fēng)機，然后排凈反應(yīng)器中的廢水，重新加入1000mL廢水，開啟穩(wěn)壓電源和風(fēng)機，調(diào)節(jié)外加電壓設(shè)置為10V，開始進行廢水處理，取樣頻率為30min/次，共處理4h，取樣離心分離后檢測COD、電導(dǎo)率、pH等指標(biāo)。

　　3、結(jié)果及與分析

　　實驗廢水為水處理車間綜合廢水，其COD值≈8000-9000mg/L，pH﹤3.0，含鹽量(以氯化鈉質(zhì)量分數(shù)計)12%左右，BOD5/COD=0.08-0.15，可生化性極差。實驗中以不銹鋼為陽極，按操作步驟進行如下實驗。

　　3.1 電解廢水pH的影響

　　有研究表明，三維電極電解法偏酸性時本實驗即考察了不同酸性條件下處理效果的差異。實驗在室溫下進行，進水COD=8000-9000mg/L，電解停留時間為120min，外加電壓15V，對綜合廢水的pH的酸堿性范圍進行調(diào)節(jié)。測定不同條件下COD和色度的去除率。實驗結(jié)果如下表。

　　由表1可以看出，隨著pH值得變化，COD和色度去除率的變化趨勢相似，呈現(xiàn)先增后減的趨勢，且色度去除率高于COD去除率。當(dāng)體系pH=4時，COD去除率達到峰值為92%，同時色度去除率為最大值98%。這是因為在不同的pH條件下，廢水中有機物有不同的存在形式，也會有不同的電化學(xué)行為。但由于酸度過高，消耗酸量過多胃.對設(shè)備的腐蝕亦大。從實驗結(jié)果可知選擇進水pH值為3-4時

　　3.2 電解停留時間的確定

　　在確定了其它工藝條件參數(shù)的情況下，即實驗進水COD濃度8000-9000mg/L，pH值為4，外加電壓15V，對電解停留時間進行實驗。實驗結(jié)果如下表。

　　由表2可知，隨著時間的增加，COD去除率及色度去除率不斷增大。在不同電解時間內(nèi)，去除率增大的幅度不同。在電解過程的前60min內(nèi)，COD去除率迅速增加，而后逐漸趨于平緩，這是因為在初始階段體系的有機物濃度高，擴散迅速，濃差極化影響不顯著。而后60min內(nèi)大部分的有機物被去除，有機物濃度越低，濃差極化影響越顯著，單位時間內(nèi)擴散到電極表面的物質(zhì)減少。電解大約120min后，COD、色度變化幅度不大，確定最適宜電解停留時間為110-120min。

　　3.3 電解電壓實驗

　　電解電壓大小取決于電解法對綜合廢水處理的有效性和經(jīng)濟性因素，電壓大小對電解影響很大。電壓太低，極板間電壓達不到水中有機物放電電壓，對廢水起不到處理作用;電壓太高，雖然超過有機物放電電壓，但浪費能耗，廢水處理成本上升。

　　在確定其它工藝參數(shù)情況下，實驗用水濃度為8000-9000mg/L，pH值為3.6，改變外加電壓分別為5、10、15、20V，在140min內(nèi)進行實驗。

　　當(dāng)反應(yīng)電壓在某一范圍內(nèi)時，槽電壓與COD去除率呈線性關(guān)系，即隨著電壓的增大，去除率增大;但電壓增大到某一極值后，COD去除率趨于穩(wěn)定。當(dāng)電壓為20V時，反應(yīng)時間一COD去除率曲線幾乎與15V重合，增大電壓除導(dǎo)致能耗增大外，會促進陽極析氧及陰極析氫副反應(yīng)，且陽極腐蝕嚴重，而去除效果沒有明顯變化。優(yōu)化電壓選擇15V。

揚州工業(yè)廢水處理新工藝

　　實驗結(jié)果表明，COD去除率隨著電壓的增加而升高，但電壓增大到一定值后，COD去除率趨于穩(wěn)定，選擇10V為最佳槽電壓;隨著時間的增加，COD去除率及色度去除率均不斷增大。在不同時間段內(nèi)，去除率隨反應(yīng)時間增加而增大的幅度不同，從去除率和經(jīng)濟的角度考慮，反應(yīng)時間選120分鐘為宜，調(diào)節(jié)原水pH值為3-4最佳。通過該工藝處理該綜合廢水，COD去除率達到94%。