铭盛环境——工业污水，工业废水处理专家，提供污水处理解决方案
铁碳微电解技术具有无需外部电源、运转本钱合理、操作烦琐等优点，是一项具有开展前景的水处置技术。本文以硫铁矿烧渣为主要资料制备了球形铁碳填料，并将其用于电镀清洗废水的处置。研讨了铁碳填料对电镀清洗废水的微电解性能。
一、实验
1.1实验资料与试剂
硫铁矿烧渣，广东广业云硫矿业有限公司;黏土，取自广州某山隅;钙基膨润土，石家庄磊泰科技有限公司;活性炭粉末(剖析纯)，天津市科密欧化学药剂有限公司;硫酸铵(剖析纯)，天津市致远化学药剂有限公司;硫酸(剖析纯)，天津市致远化学药剂有限公司;氧化钙(剖析纯)，天津市致远化学药剂有限公司;阴离子型聚丙烯酰胺(剖析纯)，天津北海药品有限公司;商业铁碳资料，取自邢台某电镀厂工业废水处理工段。
1.2实验仪器
FW80型高速万能粉碎机，上海书培实验设备有限公司;4-10型马弗炉，上海科恒实业开展有限公司;PHS-3E型pH计，上海雷磁仪器有限公司;Varan700型ICP，安捷伦科技(中国)有限公司。
1.3实验废水
实验废水采用河北邢台某电镀厂的清洗槽废水，其水质状况：pH值0.62，总As17.6mg/L，总Cr5.0mg/L，总Ni2.4mg/L，总Cu38.8mg/L，总Zn0.8mg/L，总Fe26.4mg/L，总Al306.4mg/L，氨氮3157.6mg/L，COD1198.9mg/L。除Zn外，废水中的重金属离子均超标，氨氮和COD偏高，不契合排放或进入生化系统处置的规范。
1.4铁碳填料的制备
1.4.1硫铁矿烧渣
硫铁矿烧渣是在硫铁矿制酸过程中由电除尘器搜集得到的。先水洗烧渣，去除渣中剩余的有机灰分及可溶性盐类，再枯燥。烧渣的主要成分：有效硫3.06%，全硫5.49%，铁64.50%，氧化钙3.32%，硫酸根离子17.96%。
1.4.2铁碳填料
将黏土和钙基膨润土分别破碎后，过100目筛并烘干备用。制备100g铁碳填料，需求硫铁矿烧渣69.8g、活性炭粉末15g、黏土32g、钙基膨润土8g、氧化钙2g、硫酸铵1g。
依据实验配方称量药剂、资料，并放入烧杯中混匀。参加适量的水使混合物黏结，经过压片机压制成球形颗粒(直径为15mm$将铁碳填料置于坩埚内，外表掩盖过40目筛的干净细沙，填料体积不大于坩体积的1/3。将圮坩放入烘箱内于80f下保温1h，105f下保温2h。转移进入马弗炉，加热至200f后，以2f/min的梯度升温，300f下真空焙烧2h，400f下保温2h。之后，中止加热并降至室温，取出铁碳填料，枯燥后备用。铁碳填料的压溃强度为32.8N。
1.5实验办法
1.5.1微电解实验办法
微电解实验在自制的反响安装中实行。实验安装如图1所示。空气由反响器底部的曝气口进入，经砂芯气体散布板分散成细小气泡，使填料在曝气条件下对废水实行微电解处置。微电解反响前，运用氧化钙或硫酸调理废水pH值，过滤后的清液进入微电解反响系统。反响后的废水经过排放口进入处置槽，先运用氧化钙调理pH值至8〜9，再运用1%。阴离子型聚丙烯酰胺絮凝、沉淀并过滤。对不同反响阶段清液中的重金属离子、COD、氨氮实行剖析，调查其去除状况。
1.5.2水质剖析办法
COD的测定参照《水质化学需氧量的测定重铬盐法》(GB11914—1989)。
氨氮的测定参照《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》(HJ535—2009)。
重金属离子的测定采用ICP。
二、结果与讨论
2.1微电解工艺优化
2.1.1交互正交实验
经过前期大量的实验发现：废水pH值(A)、铁碳填料的添加量(B)、反响时间(C)对COD的去除率影响较大，曝气流量对废水处置结果的影响较小。思索实验操作的稳定性，曝气流量维持不变。由单要素实验可知，三组灵活要素对COD去除率的影响是非线性的，需求思索各要素间的交互作用，由此设计了L27(313)正交实验，如表1所示。
2.1.2极差和方差剖析
依据表1的实验设计实行相关实验，测定不同微电解处置条件下COD和氨氮的去除率。经过Minitab软件对两种评价指标实行极差和方差剖析由极差剖析结果可知，废水pH值、废水pH值与铁碳填料的添加量及反响时间的交互作用是影响COD和氨氮去除率的主要要素。由方差剖析结果可知，废水pH值是极显著要素，废水pH值与铁碳填料的添加量及反响时间的交互影响是显著要素，其他要素影响不显著。这与极差剖析的结果较为致。
2.1.3交互要素剖析
(1)废水pH值与铁碳填料添量量的交互作用
图2为废水pH值与铁碳填料添量量的交互作用对COD去除率的影响。经过实验和相关文献证明，酸性条件有利于铁碳微电解反响的实行。若废水pH值过低(0.62)，Fe0耗费过快，水中铁离子的质量浓度快速升高。若要保证COD的去除率，需增加铁碳填料的添加量，后期中和处置重金属离子时会产生较多的化学污泥。若废水pH值偏高(4.50)，反响效率降低，反响时间和水力停留时间均延长，所需微电解反响器的体积也会相应增加，建立本钱升高。合理的废水pH值，可均衡反响速率与反响强度之间的矛盾，缩短微电解反响时间，也可控制化学污泥的产量。废水pH值可经过氧化钙调理，控制在2.50左右，铁碳填料的添加量可选择15g/L。
(2)废水pH值与反响时间的交互作用
在微电解反响过程中，水相的pH值会随反响时间的延长而变化。反响初期，pH值会有一段短暂的增长，之后趋于稳定。pH值稳定后，微电解反响速率逐步降低。合理地控制反响时间，在保证废水处置效果的前提下，节约运转本钱。图3为废水pH值与反响时间的交互作用对COD去除率的影响。由图3可知：废水pH值和反响时间的交互作用对COD去除率的影响趋向呈“马鞍”型，反响时间可控制在30min。
综合思索，铁碳填料微电解反响的最佳工艺条件为：废水pH值2.50，铁碳填料的添加量15g/L，反响时间30min。
2.2铁碳填料对电镀清洗废水的微电解性能
表2为不同处置过程的废水指标剖析。由表2可知：氧化钙直接处置可沉降98.0%以上的重金属离子，COD降低约43.0%，对氨氮的处置效果不明显，产生化学污泥117g/L废水；而微电解过程产生的化学污泥是氧化钙办法的45%〜53%。商品铁碳填料的微电解过程对重金属离子的去除效果不明显，COD降低75.5%，氨氮降低3.5%，化学污泥共计62g/L废水。铁碳填料的微电解过程对As、Cr、Cu有明显的去除效果，COD降低78.6%，氨氮降低15.0%，化学污泥共计53g/L废水。与商品铁碳填料相比，由硫铁矿烧渣制备的铁碳填料存在较高的COD和氨氮去除率、添加量少、反响时间短、微电解初始pH值低、化学污泥减量等优势。
三、结论
以硫铁矿烧渣为主要资料制备了球形铁碳填料，并将其用于电镀清洗废水的处置。经过交互正交实验，肯定铁碳填料微电解反响的最佳工艺条件为：废水pH值2.50，铁碳填料的添加量15g/L反响时间30min.与商品铁碳填料相比，由硫铁矿烧渣制备的铁碳填料存在较高的COD和氨氮去除率、添加，量少、反响时间短、微电解初始pH值低、化学污泥减量等优势。
