蒽醌類染料廢水處理協(xié)同氧化-A/O工藝

我國是染料生產(chǎn)的大國，占世界染料總產(chǎn)量的60%，位居世界首位。蒽醌染料是一種具有還原性和疏水性的染料，具有固色率高、染色牢度好、色澤鮮艷等特點(diǎn)，成為當(dāng)今發(fā)展最快的染料之一。但該類染料廢水具有可生化性差、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，廢水COD濃度高、色度大且毒性高，造成大面積的水體污染。本文采用Fe/C微電解-Fenton氧化-混凝沉淀-A/O組合工藝對蒽醌類實(shí)際廢水進(jìn)行處理，利用微電解和芬頓試劑形成的協(xié)同氧化作用處理染料廢水，并結(jié)合生化法，使處理工藝更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保符合可持續(xù)發(fā)展的需要。

1、材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

廢水取自浙江省某蒽醌染料廠車間出水口，廢水主要指標(biāo)為pH3.0~3.5、色度12000~18000倍、COD5500~7000mg/L、NH3-N30~45mg/L、TN45~55mg/L、TP15~20mg/L，B/C0.04~0.09；鐵碳填料選用新型鐵碳一體化填料，該填料能有效避免長時(shí)間反應(yīng)產(chǎn)生的鈍化作用，并于試驗(yàn)開始前用原廢水將其反復(fù)浸泡48h，排除填料的吸附干擾作用。

1.2 試驗(yàn)裝置

鐵碳微電解反應(yīng)器為自制的PVC圓形柱，有效體積為4L，下部具有取樣口，小型曝氣機(jī)實(shí)現(xiàn)底部曝氣。厭氧與好氧反應(yīng)器均有效體積為6L的有機(jī)玻璃柱體，厭氧裝置通過電動(dòng)攪拌器實(shí)現(xiàn)泥水混合，好氧裝置利用小型空氣泵實(shí)現(xiàn)曝氣作用。

1.3 試驗(yàn)方法

微電解-Fenton協(xié)同氧化單元中，考察進(jìn)水pH、H2O2投加量、反應(yīng)時(shí)間對處理效果的影響；混凝沉淀過程中考察pH值、PAC投加量、PAM投加量和沉淀時(shí)間對處理效果的影響；在生化處理過程中每隔3h監(jiān)測水質(zhì)指標(biāo)情況。

2、結(jié)果與討論

2.1 微電解-Fenton協(xié)同氧化

2.1.1 H2O2投加量的影響

pH=3，HRT=80min，H2O2投加量分別為1‰、2‰、3‰、4‰、5‰、6‰，測定協(xié)同氧化對廢水處理情況如圖1所示。

由圖1可知，廢水COD和色度的去除率隨著H2O2投加量的增加呈先上升后下降的趨勢。隨著H2O2量增加，溶液中?OH自由基迅速增多，廢水中的有機(jī)物被快速氧化降解；但過量的H2O2會(huì)導(dǎo)致Fe2+被氧化成Fe3+，減弱了Fenton氧化作用，同時(shí)H2O2本身也會(huì)消耗反應(yīng)體系中的?OH。根據(jù)圖1可知，H2O2最佳的投加量為3‰。

2.1.2 水力停留時(shí)間的影響

pH=3，H2O2投加量為3‰，水力停留時(shí)間分別為20min、40min、60min、80min、100min、120min、140min，測定協(xié)同氧化對廢水處理情況如圖2所示。

由圖2可知，COD與色度去除率隨反應(yīng)時(shí)間的增加而上升，當(dāng)HRT超過100min后，去除率稍有下降趨勢。隨著HRT的增加，氧化還原反應(yīng)時(shí)間也增加，廢水中的污染物能充分參與氧化還原作用，但是隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，Fe2+不斷被氧化成Fe3+使廢水色度有所增加，且較長的反應(yīng)時(shí)間使得體系中的pH升高，使反應(yīng)體系偏離較適宜的pH。

2.1.3 pH的影響

H2O2投加量為3‰，HRT為100min，pH值分別為1.5、2、2.5、3.0、3.5、4.0、5.0。測定協(xié)同氧化對廢水處理情況如圖3所示。

由圖3可知，廢水COD和色度的去除率隨著pH升高呈先上升后下降的趨勢。當(dāng)pH=3~3.5時(shí)，廢水處理效果最佳，當(dāng)pH過低時(shí)，H2O2的分解速率較慢，不利于生成?OH自由基。當(dāng)pH過高時(shí)，H+的數(shù)量減少，微電解生成Fe2+的反應(yīng)受到抑制，不能充分與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，最佳pH值為3.5。

2.2 混凝沉淀試驗(yàn)

用石灰乳調(diào)節(jié)協(xié)同氧化反應(yīng)后出水pH，通過混凝吸附沉淀作用可以進(jìn)一步降低廢水的色度和有機(jī)負(fù)荷。在攪拌條件下加入一定量的聚合氯化鋁和助凝劑聚丙烯酰胺，先快速攪拌3min，再慢速攪拌10min后關(guān)閉攪拌器，廢水靜置沉淀后取上清液進(jìn)行水質(zhì)分析。以COD為評價(jià)指標(biāo)確定混凝沉淀的最佳工藝參數(shù)。當(dāng)pH為8.5，PAC投加量為200mg/L，PAM投加量為2mg/L，沉淀時(shí)間為30min的條件下，混凝沉淀對廢水中COD的去除效果最佳。混凝沉淀對廢水COD、色度去除率分別為65.4%、88.3%。

2.3 生化反應(yīng)結(jié)果

將協(xié)同氧化在最佳反應(yīng)條件下的出水續(xù)接厭氧反應(yīng)和好氧反應(yīng)，每隔3h取樣分析。厭氧反應(yīng)將廢水中的大分子有機(jī)物進(jìn)一步降解成有利于好氧微生物降解的小分子物質(zhì)。經(jīng)過A/O處理后出水COD小于80mg/L，色度小于50倍，TN小于20mg/L，TP小于0.5mg/L，色度小于50倍。

3、結(jié)論

采用Fe/C微電解-Fenton協(xié)同氧化-A/O工藝處理蒽醌染料廢水，得出以下結(jié)論：

（1）微電解-芬頓協(xié)同氧化預(yù)處理蒽醌類染料廢水在曝氣，pH為3.5，HRT為100min，過氧化氫投加量為3mL/L條件下能達(dá)到較佳的處理效果。

（2）在混凝處理單元中，當(dāng)pH為8.5，PAC投加量為200mg/L，PAM投加量為2mg/L，沉淀時(shí)間為30min的條件時(shí)，COD去除率為65.4%，色度去除率為88.3%，反應(yīng)后出水的B/C提高到0.38。

（3）在組合工藝在處理?xiàng)l件下，COD總?cè)コ蕿?/span>99.01%，色度總?cè)コ蕿?/span>99.82%，最終出水中COD色度<50倍，NH4+-N<14mg/L、TN<20mg/L、TP<0.5mg/L，出水水質(zhì)達(dá)到了GB4287-2012紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。（來源：江蘇康緣藥業(yè)股份有限公司，連云港綠水青山環(huán)境檢測有限公司）