摘要： 采用電腐蝕一中和反應(yīng)一內(nèi)電解一混凝沉淀一厭氧一好氧組合工藝，對(duì)某企業(yè)排放的高濃度酸性生產(chǎn)廢水進(jìn)行了中試研究。研究結(jié)果表明，廢水經(jīng)本工藝處理后，CO1)、BOD 的總?cè)コ蔬_(dá)到99％ 以上，出水pH7～8，符合國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)}(8978—1996)中二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

關(guān)鍵詞： 內(nèi)電解,混凝沉淀,厭氧,好氧

濟(jì)南某公司在利用米糠、棉殼、玉米心等農(nóng)副產(chǎn)品與稀硫酸共熱，多糖發(fā)生水解、重排、脫水等反應(yīng)生產(chǎn)某產(chǎn)品時(shí)，排放出的污水成分復(fù)雜，呈較強(qiáng)的酸性、有機(jī)污染負(fù)荷高、水溫及色度較高。廢水中的污染物均屬于低碳有機(jī)醛、糖、醇、有機(jī)酸等，還含有硫酸以及多種難生物降解的有機(jī)物。其中COD平均濃度達(dá)20000 mg／l以上，pH值為2．5～3．0。本研究采用了比濕式氧化學(xué)、吸附法以及萃取法等其它方法更為經(jīng)濟(jì)可行的生化學(xué)，并輔以必要的物理、化學(xué)前置預(yù)處理措施，以降低廢水的毒性，進(jìn)一步提高廢水的可生化性，降低廢水中的有機(jī)物的含量，使處理后的出水量終達(dá)標(biāo)排放。

1 廢水的來(lái)源及水質(zhì)參數(shù)

本研究中試階段在濟(jì)南某公司污水處理站現(xiàn)場(chǎng)，原水取自企業(yè)生產(chǎn)所排放的廢水，其污染物的水質(zhì)情況見(jiàn)表1。

2 工藝路線的選擇及流程的確定

2．1 主體工藝路線及流程

生產(chǎn)廢水本身含有機(jī)質(zhì)較多，濃度較高，COD 最高為23520 mg/l，而且酸度大、毒性高，不能直接進(jìn)行生化處理。因此，中試試驗(yàn)采用物化與生化相結(jié)合的工藝，即電腐蝕-中和反應(yīng)-內(nèi)電解-混凝沉淀-厭氧-好氧工藝(見(jiàn)圖1)。

本工藝的選擇主要是基于以下幾點(diǎn)來(lái)考慮的：

(1)電腐蝕池是利用電化學(xué)腐蝕原理，酸性廢水中的H與鐵屑反應(yīng)，使廢水的pH 值升高，提高廢渣的沉降性能，同時(shí)廢水中的COD也可降低。而且Fe(OH)2，也是良好的絮凝劑，在后續(xù)單元可節(jié)省大量的藥劑，降低處理成本。

(2)在中和反應(yīng)單元能發(fā)生多步化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)藥劑的加入，有利于將廢水中的小分子朋機(jī)物氧化，提高難降解有機(jī)物的可生化性，還可將廢水中的大分子有機(jī)物混凝去除。

(3)在內(nèi)電解單元中，以廢鐵屑和活性炭作為填料，形成原電池，同時(shí)加入催化劑組成新的氧化一還原體系。正極產(chǎn)生的新生態(tài)[H]與負(fù)極產(chǎn)生的Fe2+ 具有較高的化學(xué)活性，與廢水中的一些組分發(fā)生氧化=還原反應(yīng)。在鐵屑中抽的活性炭的表面含有大量酸性基團(tuán)或堿性基團(tuán)，使得活性炭不僅具有吸附能力，而且還具有催化能力。同時(shí)，電池的電極周?chē)嬖陔妶?chǎng)效應(yīng)，經(jīng)過(guò)電極反應(yīng)，還能破壞污染物的分子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而達(dá)到了去除廢水中的污染物的目的，并且能夠提高廢水的可生化性。

(4)混凝沉淀單元中，通過(guò)混凝劑、助凝劑及廢水中所存在的Fe2+／Fe3+ 的作用，破壞廢水中膠體的穩(wěn)定性，使細(xì)小的膠體微粒凝聚成較大顆粒沉淀下來(lái)，可以較大量地去除廢水中的COD。廢水中存在的緩沖體系，還可以保證后續(xù)的厭氧生物處理過(guò)程中存在足夠的堿度。另外，廢水中殘存的鐵也會(huì)在廢水的生物處理過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)有的作用。

(5)生產(chǎn)廢水經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，污染負(fù)荷已大大降低、pH 值升高、毒性降低，可生化性提高。但必須再經(jīng)過(guò)一定的生化處理，才能保證最后出水達(dá)標(biāo)排放。

(6)厭氧處理單元特點(diǎn)是：采用纖維束作為填料，這不僅可以增加生物量，又可阻截污泥流失，提高反應(yīng)器滯留污泥的能力。廢水進(jìn)入反應(yīng)器后，在厭氧菌的充分作用下，長(zhǎng)鏈分子被打斷、分解，廢水中有機(jī)物濃度降低，容易被后續(xù)的好氧菌分解。

(7)好氧工藝采用處理能力大、去除率高、耐負(fù)荷變動(dòng)的沖擊力強(qiáng)、運(yùn)行靈活、生物量高的生物接觸氧化法。此法剩余污泥量少、運(yùn)行及管理方便，污染物去除能力穩(wěn)定在一定的水平上，克服了傳統(tǒng)活性污泥法的污泥膨脹問(wèn)題，基本上不需要污泥回流。

2．2 工藝流程圖

3 主要構(gòu)筑物工藝設(shè)計(jì)

3．1 電腐蝕池

提高廢渣的沉降性能，減少石灰用量，降低處理成本。構(gòu)筑物尺寸4000×3000×3000mm，內(nèi)裝廢鐵屑作為填料，停留時(shí)問(wèn)為8 h。鋼混結(jié)構(gòu)，需做防酸防腐蝕處理，采用穿孔管曝氣混合。COD去除率可達(dá)22％左右，pH上升至3．4。

3．2 中和塔

本單元為地上式，工藝尺寸為 1000×4500mm，材質(zhì)不銹鋼。在本單元中加入石灰乳，pH值可調(diào)至5～6，便于下一步的內(nèi)電解工藝，COD去除率在80％左右。

3．3 內(nèi)電解塔

鐵屑和活性炭構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極，以充入的廢水為電解質(zhì)溶液，鐵屑腐蝕后形成大量的Fe2+ 離子，與加入的催化劑產(chǎn)生了新的氧化還原體系，強(qiáng)化了有機(jī)物的去除能力，COD去除率達(dá)50％ 一62％ ，色度去除率60％-70％ 。內(nèi)電解最佳工藝條件為：反應(yīng)時(shí)間以15 min為宜，催化劑加入量以0．16％ 為佳，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)Fe／C比為3：2。本單元設(shè)備材質(zhì)為不銹鋼，用耐酸管道泵提升。

3．4 混凝沉淀池

在廢水中加入混凝劑和助凝劑，破壞膠體的穩(wěn)定性，使細(xì)小的膠體微粒凝聚成較大的顆粒沉淀下來(lái)。本單元采用地上式鋼混結(jié)構(gòu)，停留時(shí)間為8h，配套加藥裝置一套，pH值調(diào)至7．54～ 8．0，混凝劑為聚鋁溶液，用量1．0％-2．0％ 。COD去除率為40％ ，色度去除率為80％。

3．5 厭氧池

厭氧工藝?yán)脜捬跣约?xì)菌破壞水中的大分子有機(jī)物結(jié)構(gòu)，或?qū)τ袡C(jī)物進(jìn)行降解，去除廢水中的COD，并提高廢水的可生化性。本處理單元為鋼混半地上式結(jié)構(gòu)，工藝尺寸；6000X 6000X 9000 1TIITI，內(nèi)裝組合或半軟件性填料6000 X 6000 X 5000mm(180 m3 )，COD去除率為85％以上。

3．6 生物接觸氧化池

利用填料層所附著的生物膜形成的生物菌了群系統(tǒng)在好氧條件下分解較低濃度廢水中的污染物質(zhì)，使廢水得到了凈化。本單元分三格設(shè)計(jì)，根據(jù)污染物負(fù)荷的變化合理分配曝氣系統(tǒng)的配風(fēng)量，做到既達(dá)到凈化水質(zhì)的目的，又能節(jié)約能耗。構(gòu)筑物工藝尺寸：6000×4000 X 4000mm，內(nèi)裝組合或半軟性填料6000 X 4000 X 2500 mm(60 m )，曝氣裝置采用微孔曝氣器，SSR型羅茨鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)，半地下鋼混結(jié)構(gòu)，COD去除率為80％ 以上。

4 中試試驗(yàn)結(jié)果

廢水處理中試試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

5 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

本高濃度酸性廢水工藝中試研究已通過(guò)了山東省科委成果鑒定，并且已付諸工程實(shí)踐。根據(jù)中試結(jié)率及實(shí)踐應(yīng)用，本工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下。

5．1 主要污染物處理指標(biāo)

5．2 主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

(1)廢水處理運(yùn)行成本：3．29元／噸水，其中含人工0．84元，電耗0．82元，藥劑1．6l元，其它0．02元。按去除COD 計(jì)：0．166元／kg，COD 。

(2)每年排放達(dá)標(biāo)廢水，年去除有機(jī)污染物以CO D 計(jì)：約1700噸，以BOD 計(jì)約780噸，有機(jī)污染物的去除相當(dāng)于1．5萬(wàn)噸城鎮(zhèn)生活水的去除能力。

6 結(jié)論

6．1 本研究以實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)性試驗(yàn)驗(yàn)證和完善，對(duì)高濃度驗(yàn)性廢水的水質(zhì)特性進(jìn)行深入的分析，首次提出以鐵屑腐蝕一內(nèi)電解作為廢水預(yù)處理工藝，完整提出了廢水后續(xù)生化處理工藝，技術(shù)先進(jìn)，實(shí)用性強(qiáng)，為國(guó)內(nèi)高濃度廢水處理開(kāi)創(chuàng)了新路，與實(shí)施潔生產(chǎn)相互補(bǔ)充，確保在最不利條件下實(shí)現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放，為企業(yè)擴(kuò)大規(guī)模奠定了基礎(chǔ)。

6．2 鑒于高濃度酸性廢水水量規(guī)模不大，但有機(jī)污染物濃度高，污染物組分復(fù)雜，特別是呈較強(qiáng)酸性的特點(diǎn)，通過(guò)鐵屑腐蝕一內(nèi)電解等單元組成的預(yù)處理系統(tǒng)，可有效提高廢水的pH 值，改善廢水的可生化性，減少石灰或其它堿的用量，實(shí)現(xiàn)以廢治廢，大大降低運(yùn)行費(fèi)用；產(chǎn)生的Fe2 本身是良好的絮凝劑，在調(diào)節(jié)pH 的同時(shí)，發(fā)生絮凝沉淀反應(yīng)，既節(jié)約了其它絮凝劑的用量，又進(jìn)一步改善水質(zhì)；催化劑的投加，使反應(yīng)器內(nèi)形成新的氧化一還原體系，對(duì)大分子和難降角如上所述有機(jī)物進(jìn)行分解，去除效率明顯提高，對(duì)處理系統(tǒng)最終達(dá)標(biāo)排放具有決定性的作用。

6．3 充人發(fā)研究了后續(xù)生化處理的工藝，使整個(gè)系統(tǒng)趨于完善、合理，預(yù)處理和生化處理互相作用，互為補(bǔ)充，確保整套工藝流程技術(shù)的先進(jìn)性，經(jīng)濟(jì)的合理性。

6．4 研究確定的工藝參數(shù)經(jīng)過(guò)生產(chǎn)中試確認(rèn)，對(duì)今后高濃度酸性化工廢水處理的工程設(shè)計(jì)、調(diào)試具有很高的借監(jiān)價(jià)值，并且已進(jìn)入了實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用階段。

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