印染廢水具有有機(jī)物含量高、色度高、可生化性差的特點(diǎn)，屬于難以直接生化處理的工業(yè)廢水。目前印染廢水的處理方法有化學(xué)法(氧化和混凝)、生物法(厭氧和好氧工藝)和物理化學(xué)法(吸附和膜技術(shù))。但這些方法都存在效果一般、處理成本高、處理過程難以控制等缺點(diǎn)。近年來，國內(nèi)外印染廢水的電化學(xué)處理取得了良好的進(jìn)展。印染廢水的電化學(xué)處理主要包括鐵炭微分解、電凝聚和電浮以及電催化氧化。而鐵炭微分解法是通過廢水中導(dǎo)電介質(zhì)的易氧化、易還原和自發(fā)反應(yīng)來達(dá)到廢水處理的目的，在印染廢水的脫色和生化預(yù)處理方面有很好的效果。

為了進(jìn)一步提高廢水處理的出水水質(zhì)，電化學(xué)方法與其他工藝相結(jié)合也是近年來的研究熱點(diǎn)。膜生物反應(yīng)器(Membrane bioreactor，MABR)是一種通過疏水性中空纖維膜對微生物進(jìn)行無氣泡曝氣的方式，通過生物膜對廢水中有機(jī)物的降解和氧化來凈化高濃度有機(jī)廢水，對廢水中的COD具有較高的去除率。

采用鐵炭內(nèi)電解-MABR組合工藝處理河北某紡織廠印染廢水，探索去除廢水中污染物的最佳運(yùn)行條件。

1.實驗部分

1.1廢水質(zhì)量

該廠生產(chǎn)的染料主要是酸性染料，如弱酸性紅GL、弱酸性黃RXL、酸性橙AGT等系列染料。因此，原水水質(zhì)具有酸性、高COD和低BOD5的特點(diǎn)。實驗中廢水COD為900mg/L，BOD5為190mg/L，pH為5.0，SS濃度為400mg/L，色度為360倍?？疾炝藦U水中COD和色度(印染廢水處理的難點(diǎn))的去除情況。

COD、BOD5等的測定方法。都符合文獻(xiàn)記載。其中，COD用重鉻酸鉀法測定，BOD5用稀釋接種法測定，色度用稀釋倍數(shù)法測定，SS含量用過濾法測定，pH用酸度計測定。

1.2實驗方法

采用物化方法對回收廢水進(jìn)行預(yù)處理。其目的是降低污染物的含量，提高污染物的可生化性。鐵炭內(nèi)電解可將工業(yè)廢水中的長鏈或難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易降解有機(jī)物。優(yōu)化物理化學(xué)反應(yīng)條件。之后，物化處理后的廢水接入MABR系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

物理和化學(xué)處理

取5個500mL燒杯，分別加入300mL水樣，放入燒杯中；加入不同比例的鐵碳混合物；調(diào)節(jié)不同的pH值，在燒杯中引入與氣泵相連的曝氣頭，然后取上清液測量COD和色度。

對于水樣，采用鐵與碳的質(zhì)量比(1:1、2:1、3:1、4:1、5:1)、不同pH值(2.0、3.0、4.0、5.0)和不同反應(yīng)時間(1、2、3、4、5、6小時)考察COD、COD和COD。

1.2.2生化處理

MABR實驗裝置如圖1所示。

反應(yīng)器由有機(jī)玻璃制成，有效容積為3.8L，廢水體積流量為10.5mL/min。曝氣膜材料為聚丙烯，膜的平均孔徑為50納米。系統(tǒng)溫度保持在室溫，進(jìn)水pH值保持在6 ~ 9。壓縮空氣由氣泵供給到膜的內(nèi)腔。氣體壓力和流量由閥門控制，并由氣體流量計調(diào)節(jié)。膜壓力保持在25kPa。在生物膜培養(yǎng)階段，反應(yīng)器中投加1升活性污泥，進(jìn)水COD逐漸升高，持續(xù)15 ~ 20天。在穩(wěn)定的生物膜形成后，馴化被認(rèn)為是成功的。

優(yōu)化物化處理后廢水的COD負(fù)荷和水力停留時間(HRT)。

2.結(jié)果和討論

2.1物理化學(xué)處理

2.1.1鐵碳質(zhì)量比的影響

當(dāng)pH為5(原水)，曝氣反應(yīng)時間為5h時，進(jìn)行不同鐵碳質(zhì)量比的單因素實驗。不同鐵碳質(zhì)量比下出水COD和色度去除率的變化如圖2所示。

從圖2可以看出，不同的鐵碳質(zhì)量比對應(yīng)不同的COD和色度去除率。對于COD，當(dāng)鐵碳質(zhì)量比為3:1時，去除率較高。原因是合適的鐵碳比可以使微電池的數(shù)量更大，從而釋放更多的自由基，去除污染物。對于色度去除，鐵鹽具有脫色作用，所以鐵的含量占優(yōu)勢，導(dǎo)致鐵碳比的色度去除有一定的提高。一般來說，選擇鐵與碳的質(zhì)量比為3:1比較好。

ph值的影響

當(dāng)鐵碳質(zhì)量比為3:1，曝氣反應(yīng)時間為5h時，通過調(diào)節(jié)不同的pH值進(jìn)行單因素實驗，結(jié)果見表1。

從表1可以看出，pH越低，COD和色度的去除率越高，這是由鐵炭微電解的性質(zhì)決定的。但去除率相差不大，原水原來的pH值是5.0，偏酸性。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，選擇原pH為5是合適的。

2.1.3曝氣反應(yīng)時間的影響

當(dāng)鐵與碳的質(zhì)量比為3:1，pH為5.0(原水)時，選擇不同的曝氣反應(yīng)時間進(jìn)行單因素實驗，結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以看出，反應(yīng)時間越長，去除效果越好。當(dāng)反應(yīng)時間為6小時時，去除率與5小時基本相同，說明后期已經(jīng)進(jìn)行了鐵碳微電解。因此，反應(yīng)時間選擇5h為宜。

2.1.4優(yōu)化反應(yīng)條件下的處理

由以上實驗可知，最佳反應(yīng)條件為:鐵碳質(zhì)量比為3:1，pH為5.0(原水)，曝氣反應(yīng)時間為5h。在此優(yōu)化條件下，反應(yīng)后的廢水質(zhì)量如表2所示。

從表2可以看出，COD和色度都得到了很大的去除(去除率分別為55.2%和75.0%)。在微電解反應(yīng)中，新生態(tài)氫和新生態(tài)Fe2+具有高活性。在水中溶解氧的存在下，它們能與污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，破壞某些有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)，達(dá)到降解有機(jī)物的目的。正因為如此，水中的BOD5才會提高。同時，由于Fe2+的氫氧化物和鹽既是良好的脫色劑，又是優(yōu)良的混凝劑，因此可以很好地去除懸浮物。

鐵炭微電解原水和處理水的紅外光譜分析如圖4所示。

從圖4中可以看出，原水含有多種有機(jī)物，如芳香族取代物(波數(shù)1200cm-1)、苯環(huán)取代物(波數(shù)750cm-1)等，波峰波動明顯。經(jīng)過微電解處理后，特征吸附明顯降低，難降解有機(jī)污染物也大大去除。

2.2生化處理

2 . 2 . 1 mabr的成膜

取污水處理工廠曝氣池中的活性污泥混合物，加入反應(yīng)器中，循環(huán)24h，然后重新加入混合物，繼續(xù)循環(huán)。一周后，繼續(xù)進(jìn)水，逐漸增加水負(fù)荷。15天后，膜表面出現(xiàn)黃色生物膜，逐漸增厚，覆蓋在膜表面。認(rèn)為生物膜形成是成功的。此時引入物化處理后的廢水，對反應(yīng)器進(jìn)行優(yōu)化。

COD負(fù)荷優(yōu)化

當(dāng)水力停留時間為6h時，不同的COD負(fù)荷(4，5，6，7，8，9g/(m2 & # 8226；d)進(jìn)行單因素實驗。出水COD和色度去除率隨COD負(fù)荷的變化如圖5所示。

從圖5可以看出，COD負(fù)荷為4 ~ 7g/(m2 & # 8226；d)、去除率逐漸增加；然而，隨著COD負(fù)荷的進(jìn)一步增加，去除率下降。原因是負(fù)荷低時，微生物營養(yǎng)不足，需要底料滿足生理需要；如果負(fù)荷過高，微生物的生長會受到抑制。同樣的，色度去除也會出現(xiàn)同樣的情況。綜合考慮選擇COD負(fù)荷為7g/(m2 & # 8226；d)進(jìn)行測試.

2.2.3 HRT優(yōu)化

在COD負(fù)荷為7g/(m & # 8226；2d)，選擇不同HRT(2，3，4，5，6，7h)進(jìn)行單因素實驗，結(jié)果如圖6所示。

從圖6中可以看出，COD和色度的去除率隨著HRT的增加而增加，但6h和7h的HRT去除率相差不大，所以從經(jīng)濟(jì)的角度選擇6h。這與王菽一的研究結(jié)果相似。

2.3聯(lián)合工藝處理效果

組合工藝處理后的出水水質(zhì)(穩(wěn)定運(yùn)行30天)見表3。

從表3可以看出，經(jīng)過組合工藝處理后，出水水質(zhì)可以滿足GB4287-2012的要求。COD、BOD5、SS和色度的去除率分別可達(dá)93.8%、88.9%、92.5%和91.6%。

3.結(jié)論

采用鐵炭微電解-曝氣膜生物反應(yīng)器(物化-生化)組合工藝處理河北省某印染廠的工業(yè)廢水。在鐵碳微電解處理中，在鐵碳質(zhì)量比為3:1、pH值為5、曝氣反應(yīng)時間為4h的優(yōu)化條件下，COD和色度的去除率分別為55%和75%。在MABR處理中，COD負(fù)荷為7g/(m & # 8226；2d)，HRT為6h，處理效果極佳。

組合工藝對印染廢水COD和色度的平均去除率分別為93.8%和91.6%，處理后的出水水質(zhì)可達(dá)到GB4287-2012的排放要求。(來源:唐山市規(guī)劃建筑設(shè)計研究院環(huán)境工程研究所)

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