铁微电解预处理有机硅废水

有机硅是一种重要的化工产品，具有隔热、绝缘、耐腐蚀和优异的表面活性等特点。需求与日俱增，产品类型也在不断丰富。到2017年，中国已经成为有机硅产品生产和消费的主要国家之一。与此同时，有机硅生产废水的排放量也在迅速增加，对环境的压力也与日俱增。有机硅废水成分复杂、pH值低、氯离子和盐含量高、具有生物毒性、难生物降解，处理难度大。

本研究的水样来自荆州市某化工有限公司有机硅生产车间的生产废水。目前，有机硅生产车间的废水采用A/O法进行生物处理。进水用石灰石初步调节pH值，然后进入调节池，加入液体氢氧化钠调节pH值。经过混凝沉淀后，进入水解酸化，以满足生化处理的要求。然而，有机硅废水中含有生物毒性和不可生物降解的物质，会抑制微生物的处理效率。因此，有必要通过预处理降低生物毒性物质，提高可生化性，从而提高后续生化处理效率。

本研究采用实际废水，取自荆州某化工公司有机硅生产车间。针对废水pH值低、含盐量高的特点，采用铁炭微电解预处理提高可生化性。旨在探索铁炭微电解作为预处理工艺的优势和降解动力学，为有机硅废水预处理提供一条可行的途径。

1.实验部分

1.1实验水质

废水取自荆州市某化工有限公司，气味刺鼻，色度低，近透明，有明显白色悬浮物。废水中主要有机物为氯仿、硅醇、硅醇醚，主要无机物为HCl。其水质特征为:COD2280 ~ 2450mg毫克/升，pH1.85~2.3，NH3-N70 ~ 78毫克/升

1.2实验装置

铁碳微电解装置的有效容积为10L，铁碳含量为460g/L，铁碳比约为1:1，填充率为80%。碳填料为颗粒活性炭，零价铁填料为铁屑(取自荆州某机械加工厂)。通气体积流量为3L/分钟，反应时间为3小时。

1.3实验方法

微电解实验前，将活性炭在5L有机硅废水中浸泡5m5min，浸泡两天，每隔8小时更换一次。铁屑用10%NaOH煮沸5分钟，冷却后用5%硫酸活化5分钟。加入5L废水，曝气3h。

1.4分析方法

COD用重铬酸钾法测定，pH用电极法测定。

2.结果和讨论

2.1铁炭微电解法和Fenton法预处理有机硅废水的比较

两种预处理工艺对COD去除的影响。

从上表1可以看出，原水微电解反应3h后，COD去除率达到44.9%，可生化性达到0.29，达到生化处理范围，pH值也提高到5.8，降低了后续调节的成本。相比之下，Fenton氧化后，COD去除率仅为35.5%，但可生化性明显提高，对后续生化处理有明显帮助。王云波等采用两级Fenton氧化预处理有机硅废水，COD去除率达到89.2%，预处理效果明显。但是酸碱的加入量太大。综合处理成本考虑，铁炭微电解优势明显。

2.2动态分析

微电解过程中，COD和pH随时间的变化如图2所示。通过对数据的进一步分析，探讨了反应动力学降解机理。

在处理成分复杂的工业废水时，很难对其中单一成分进行动力学分析。铁炭微电解氧化后，以COD综合指数为分析对象，对铁炭微电解氧化动力学进行分析。用Ct、-ln(Ct/C0)和-(1/C0-1/Ct)对时间T作图(其中C0是初始浓度，Ct是时间T时的浓度)，通过线性拟合得到相关系数，零级、一级和二级反应动力学的线性拟合相关系数分别为0.91、0.96和0.98。有研究者发现，铁炭微电解处理有机物的降解动力学大多符合低级反应。在有机硅废水的处理中，零级、一级和二级反应动力学的线性拟合相关系数相差不大，故判定为一级反应。

一级反应动力学模型为:Ct=C0e-kt。用Origin软件模拟COD与时间的关系。

拟合模型为:y=a*e-bx

一级反应方程为y=2271e-0.00356x，反应速率常数为0.00356min-1，拟合相关系数为0.96，表明铁炭微电解处理有机硅废水的反应动力学可以很好地用一级反应进行拟合。

3.结论

研究了野生铁碳微电解法预处理有机硅废水的特点和优势。在预处理方面，铁炭微电解比Fenton具有更好的处理效果和更低的处理成本。铁炭微电解更适合处理含挥发性物质的有机硅废水。处理有机废水时，其降解动力学符合一级反应，反应方程为y=2271e-0.00356x，反应速率常数为0.00356min-1。(来源:长江大学化学与环境工程学院湖北荆州环保科技有限公司)

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