CN106882857A - 一种水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的系统及方法，包括反应槽，反应槽中装有偶氮染料废水，偶氮染料废水中设置有两个电极，两个电极分别通过电线连接至电源的正负极，偶氮染料废水中还设置有若干水生植物。经本发明处理后，偶氮染料废水的出水水质更加稳定，COD去除率、脱色率相较于同等耗能下单纯电解法均匀有大幅度提升，有效地降低了能耗，且出水的水质毒性显著降低，符合景观生态治理的理念，更具环保意义。

Description

一种水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的系统及方法
技术领域
本发明属于印染行业废水处理领域，具体涉及一种水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的系统及方法。
背景技术
偶氮染料废水具有COD高、组成成分复杂、难生物降解等特点，此外，部分偶氮染料在经过裂解后可能产生致癌芳香胺，并经过活化作用改变人体DNA的结构与功能，引起人体病变和诱发癌症，因此，寻找高效、低耗能，并有效降低生物毒性的处理技术具有重要现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的系统及方法，以克服现有技术中的问题，经本发明处理后，偶氮染料废水的出水水质更加稳定，COD去除率、脱色率相较于同等耗能下单纯电解法均有大幅度提升，有效地降低了能耗，且出水的水质毒性显著降低，符合景观生态治理的理念，更具环保意义。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的系统，包括反应槽，反应槽中装有偶氮染料废水，偶氮染料废水中设置有两个电极，两个电极分别通过电线连接至电源的正负极，偶氮染料废水中还设置有若干水生植物。
进一步地，所述偶氮染料废水是将甲基橙、酸性铬蓝黑和金橙按体积比1:1:2的比例加入水中混合而成，且偶氮染料废水的浓度为50-200mg/L。
进一步地，所述反应槽为柱形玻璃容器。
进一步地，所述电极为石墨电极，所述电线为钛丝。
进一步地，偶氮染料废水中还设置有2-3株水生植物。
进一步地，电源的供电电流为0.17-1.0A。
进一步地，偶氮染料废水的处理时间为1-3h。
一种水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的方法，包括以下步骤：
步骤一：向反应槽中装入偶氮染料废水和2-3株水生植物，使偶氮染料废水得高度刚好没过水生植物的根部；
步骤二：通过电源控制电流为0.17-1.0A，对偶氮染料废水处理1-3h。
进一步地，所述偶氮染料废水是将甲基橙、酸性铬蓝黑和金橙按体积比1:1:2的比例加入水中混合而成，且偶氮染料废水的浓度为50-200mg/L。
进一步地，所述反应槽为柱形玻璃容器，所述电极为石墨电极，所述电线为钛丝。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明采用的植物修复技术是利用植物的吸收和代谢功能将环境介质中的有毒有害污染物进行分解、富集和稳定的过程，其不仅对环境不产生破坏，能原位修复环境污染，最大限度地保护当地的环境，美化景观，不产生二次污染，而且处理费用低廉。本发明配合电解法一起对废水进行处理，其中电解法处理偶氮染料废水具有高效性、易控制、灵活性高、氧化降解较彻底等特点，且在静电场下植物能加快吸收CO2，有益于增加植物生物量；静电场能影响细胞膜电位，促使细胞膜兴奋，提高细胞膜内外物质交换的速率，促进植物生长发育；或通过改变酶的生理结构和细胞膜的通透性来提高酶的活性，可影响呼吸作用和光合作用速率来改变植物生理活性。而电解偶氮染料废水产生的中间产物为植物提供了N、P来源，经植物吸收可防止电解二次污染。
采用本发明的水生植物-电解联合对偶氮染料废水净化处理，偶氮染料废水的出水水质更加稳定，脱色率和COD去除率最高分别可达98.7％和85％；出水微生物抑制率和生物过氧化能力显著降低，出水苯二胺和芳香胺类物质残留最大削减量分别为81.25％和99.17％，符合景观生态治理的理念，更具环保意义。
附图说明
图1为本发明系统示意图；
其中，1、电源，2、电线，3、水生植物，4、电极，5、偶氮染料废水，6、反应槽。
图2(a)为处理电流强度为0.17A时的pH与电导率；
图2(b)为处理电流强度为0.25A时的pH与电导率；
图2(c)为处理电流强度为0.30A时的pH与电导率；
图2(d)为处理电流强度为0.40A时的pH与电导率；
图2(e)为处理电流强度为0.50A时的pH与电导率；
图2(f)为处理电流强度为1.00A时的pH与电导率；
图3为不同处理条件下的COD去除率；
图4为不同处理条件下的脱色率；
图5(a)为电解法体系处理下水质的微生物毒性比较；
图5(b)为植物电解法体系处理下水质的微生物毒性比较；
图6(a)为电解法体系处理后水中苯二胺残留比较；
图6(b)为植物电解法体系处理后水中苯二胺残留比较；
图7(a)为电解法体系处理后水中芳香胺残留比较；
图7(b)为植物电解法体系处理后水中芳香胺残留比较。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
参见图1，一种水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的系统，包括反应槽6，反应槽6为柱形玻璃容器，反应槽6中装有偶氮染料废水5，偶氮染料废水5中设置有两个石墨电极4，两个电极4分别通过钛丝电线2连接至电源1的正负极，偶氮染料废水5中还设置有2-3株水生植物3，使偶氮染料废水5得高度刚好没过水生植物3的根部，其中偶氮染料废水5是将甲基橙、酸性铬蓝黑和金橙按体积比1:1:2的比例加入水中混合而成，且偶氮染料废水5的浓度为50-200mg/L，电源1的供电电流为0.17-1.0A，偶氮染料废水5的处理时间为1-3h。
一种水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的方法，包括以下步骤：
步骤一：向反应槽6中装入偶氮染料废水5和2-3株水生植物3，使偶氮染料废水5得高度刚好没过水生植物3的根部；
步骤二：通过电源1控制电流为0.17-1.0A，对偶氮染料废水5处理1-3h。
下面结合实施例对本发明的做进一步地详细描述：
1.水生植物－电解联合净化系统的反应槽6为不带有隔膜的柱形玻璃容器，容积约为250mL，系统中所用电极4为石磨棒，电线2为钛丝；
2.设52个反应槽，每4个一组，第i(i＝1，2，…，13)组命名为i-1、i-2、i-3及i-4，将以甲基橙、酸性铬蓝黑、金橙按1:1:2的比例配制的浓度为50mg/L，100mg/L，150mg/L，200mg/L的混合偶氮染料废水依次注入i-1、i-2、i-3及i-4系列反应槽1中，液体体积控制在200mL；
3.向第1、2、4、6、8、10及12组各反应槽中分别移入2～3株生长状态良好且根系发达的水生植物-一帆风顺，生物量差控制在1g，水中放置的高度恰好没过根部，完成水生植物－电解联合偶氮染料净化系统的构建；
4.使用恒流温流电源1供电，第1组不加外电源，其余每相邻两组为一个对照组，共六个对照组，其外接电源电流分别为0.17A、0.25A、0.3A、0.4A、0.5A及1.0A；
5.以时间间隔为1h，分别在各水生植物－电解联合净化系统连续运行0h、1h、2h及3h采取水样；
6.通过pH、电导、脱色率及COD去除率等测定结果反应处理效果，样品的pH和电导进行测定，结果如附图2(a)-图2(f)，相同浓度偶氮染料废水中，电流对电导率随时间的变化没有显著影响，而在纯电解体系下，用不同电流处理偶氮染料废水时，pH随时间的变化波动较为明显。而在植物-电解法处理的水质pH变化更有规律，并趋向稳定于4.5，表明植物电动法有利于水质稳定；样品的脱色率和COD去除率进行计算，结果如附图3和附图4，相同浓度下，电流相同时，植物-电解法与纯电解法相比，脱色率与COD去除率均有明显提高，其中在电流为0.25A、偶氮染料浓度为200mg/L的条件下该系统具有最高的脱色率和COD去除率最高分别为98.7％和85.7％
7.通过微生物毒性、抗氧化能力、苯二胺和芳香胺类物质残留等测定结果评价出水品质，样品的微生物毒性测定结果如附图5(a)和图5(b)所示，在进入对数增长期所用时间越短，代表水质的微生物毒性越小，植物-电解法出水培养下的菌体进入对数生长期的时间普遍低于纯电解法，植物-电解法具有进一步降低水质毒性的作用；样品的抗氧化能力测定结果如附表1所示，植物-电解法处理后出水中的菌体总抗氧化能力增强，大于纯电解法，大于进水；样品中的苯二胺和芳香胺类物质残留量测定结果分别如附图6(a)、图6(b)和附图7(a)、图7(b)所示植物-电解法处理的废水中苯二胺和芳香胺去除率最高可达81.25％和93.75％。

Claims (10)

1.一种水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的系统，其特征在于，包括反应槽(6)，反应槽(6)中装有偶氮染料废水(5)，偶氮染料废水(5)中设置有两个电极(4)，两个电极(4)分别通过电线(2)连接至电源(1)的正负极，偶氮染料废水(5)中还设置有若干水生植物(3)。
2.根据权利要求1所述的一种水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的系统，其特征在于，所述偶氮染料废水(5)是将甲基橙、酸性铬蓝黑和金橙按体积比1:1:2的比例加入水中混合而成，且偶氮染料废水(5)的浓度为50-200mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的系统，其特征在于，所述反应槽(6)为柱形玻璃容器。
4.根据权利要求1所述的一种水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的系统，其特征在于，所述电极(4)为石墨电极，所述电线(2)为钛丝。
5.根据权利要求1所述的一种水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的系统，其特征在于，偶氮染料废水(5)中还设置有2-3株水生植物(3)。
6.根据权利要求1所述的一种水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的系统，其特征在于，电源(1)的供电电流为0.17-1.0A。
7.根据权利要求1所述的一种水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的系统，其特征在于，偶氮染料废水(5)的处理时间为1-3h。
8.一种采用权利要求1所述系统的水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：向反应槽(6)中装入偶氮染料废水(5)和2-3株水生植物(3)，使偶氮染料废水(5)的高度刚好没过水生植物(3)的根部；
步骤二：通过电源(1)控制电流为0.17-1.0A，对偶氮染料废水(5)处理1-3h。
9.根据权利要求8所述的水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的方法，其特征在于，所述偶氮染料废水(5)是将甲基橙、酸性铬蓝黑和金橙按体积比1:1:2的比例加入水中混合而成，且偶氮染料废水(5)的浓度为50-200mg/L。
10.根据权利要求8所述的水生植物－电解联合净化偶氮染料废水的方法，其特征在于，所述反应槽(6)为柱形玻璃容器，所述电极(4)为石墨电极，所述电线(2)为钛丝。
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