微电解-膜生物反应器组合工艺处理焦化废水.pdf

微电解-膜生物反应器组合工艺处理焦化废水 王庆生 郭春禹 李 靖 中国环境科学研究院, 北京 100012 王 丽 阎长春 贾印贵 河北唐山遵化焦化厂, 遵化 064200 赵爱民 河北唐山北方化工有限公司, 遵化 064200 摘要 采用微电解预处理工艺, 去除了一部分焦化废水的污染物并提高了废水的可生化性, 为后续的水解 酸化、膜 生物反应器单元处理工艺提供了可行的基础。 试验结果表明, 微电解预处理焦化废水污染物的去除率均在 70左 右, 废水的可生化性由约 0. 261提高到 0. 543。 关键词 微电解 膜生物反应器 处理 焦化废水 0 引言 焦化废水是目前较为难处理废水之一。其成分 十分复杂 ,含有多种难以被微生物降解或对生物有害 的有机污染物以及大量的氨盐 、硫化物 、氰化物等无 机盐类。为此, 急需研究经济适用的新型焦化废水处 理新工艺势在必行。 本工艺利用铁和碳在焦化废水中组成的原电池 原理, 采用微电解工艺作为预处理措施 , 去除部分污 染物同时还提高了废水的可生化性, 再利用酸化水 解-膜生物反应器 MBR 组合工艺进行了深度处理试 验。结果表明 ,采用这种物理化学-生物化学相结合 的方法处理焦化废水是一种行之有效新工艺 。 1 微电解工艺反应机理 微电解法确切地说为原电池法或腐蚀电池法 ,在 水溶液中铁与碳或其它元素之间形成无数个微小的 原电池,在电化学反应中新生态[ H] 和水中的溶解氧 及Fe 2能与废水中许多组分发生氧化还原作用, 可 使大分子物质分解为小分子的中间体, 使某些难降解 的化学物质变成易生化处理的物质 ,提高了废水的可 生化性。在废水处理中产生大量的 Fe 2和 Fe3 , 当 在碱性并有氧存在的条件下,Fe OH2和 Fe OH3具 有絮凝和吸附作用,吸附凝聚废水中微电解产生的不 溶解物质,使焦化废水中的硫化物、 氰化物发生沉淀 , Fe OH 3还可能水解生成 Fe OH 2 、 Fe OH 2等络离 子,在较高温度 、 常压条件下 ,有足够的硫酸根存在下 , 铵离子生成黄铵铁矾 NH4Fe3 SO42 OH6 晶体沉淀 , 易沉降,非常稳定。由于铁的还原作用、 微电解作用 、 混凝吸附作用使得废水中的污染物大大地降低。 2 实验材料与方法 2. 1 废水来源及水质 焦化废水取自唐山某焦化厂,其水质指标见表1。 表 1 焦化废水水质指标mg L CODCrBOD5NH3-N CN-S挥发酚 石油类 悬浮物色度 2 000～ 3 500 300～ 900 200～ 300 45 30～ 400 150～ 700 270 100～ 300 500～ 600 2. 2 实验装置及流程 实验装置及流程如图 1 所示 。焦化废水处理装 置主要由微电解柱 、水解酸化池和膜-生物反应器 3 部分组成 。微 电 解 柱 有 机 玻 璃 柱 30 mm 1 000 mm ; 炭粒粒径 ≤2. 0 mm ; 铁屑取自某钢铁加工 厂,用酸清洗铁屑表面油脂并用盐酸活化表面; 鱼缸充 氧用的小泵及曝气头。水解酸化池250 mm 125 mm 500 mm,内装填料有搅拌机;膜-生物反应器为200 mm 125 mm 500 mm,内装有曝气设施及膜组件 。 图 1 实验装置及工艺流程 2. 3 试验方法 将焦化废水经调节池简单处理后,直接用泵以一 定的流速将废水注入微电解柱底部的进水口 ,进行原 电池反应; 出水后进行 pH 调整 , 按常规的生化废水 处理方法拟定水解酸化、曝气好氧的试验条件; 经水 解酸化、 曝气好氧处理的废水自流进入 MBR反应器, 26 环 境 工 程 2006年 6 月第24 卷第3 期 废水 、 活性污泥及空气充分混合,使废水得到净化 ,进 入净水池达标排放。 3 试验结果与讨论 3. 1 反应时间对CODCr去除效果的影响 微电解反应时间对CODCr去除效果的影响见图 2。 图 2 反应时间对 CODCr去除效果的影响 从图 2可以看出 ,反应时间对 CODCr去除效果比 较明显 ,时间在 1. 5 h 以后基本维持 400 mg L 左右, 对CODCr去除率大约 85左右。这是零价铁还原部 分有机物和生成的铁离子吸附混凝络合沉降大部分 无机物及悬浮物的结果。 3. 2 反应温度对CODCr去除效果的影响 微电解反应温度对CODCr去除效果的影响见图 3。 图 3 反应温度对 CODCr去除效果的影响 反应温度对 CODCr去除效果影响的试验结果表 明,在 15～ 30 ℃时。CODCr降解速率随温度升高而明 显增加,对CODCr去除效果的影响较大 ; 在30 ℃ 以后, 随化学反应速率已经很快 ,但温度的升高对其影响不 大。这说明虽然微电解反应速率加快 ,但对 CODCr去 除效果的影响不大。 3. 3 微电解预处理对焦化废水的生化性影响 对焦化废水的有机污染物的预处理 ,可通过微电 解反应柱的进出口 CODCr、BOD5浓度变化来确定, 结 果见表2 。 从表 2 数据得知 ,焦化废水的有机污染物的可生 化性 BOD5 CODCr , 由其预处理前的 0. 26 提高到 0. 543,提高了 52. 1。说明微电解预处理可以提高 焦化废水的可生化性 。 表 2 微电解对焦化废水生化性的影响 微电解进口 mgL- 1微电解出口 mgL- 1 CODCrBOD5CODCrBOD5 可生化性提高率 2 230535. 3315. 6176. 857. 9 2 605755. 5508. 0274. 346. 3 3 128782. 0728. 5378. 951. 9 3. 4 微电解预处理对焦化废水混凝沉降效果的影响 对于焦化废水中的一部分水体污染物在微电解 预处理过程中是靠絮体吸附、络合沉降而去除的。 表3为测定的酚 、 氨 、 氰、硫等化合物的结果。 表 3 微电解预处理酚、氨、氰、硫等 化合物的去除结果 微电解进口 mgL - 1微电解出口 mgL- 1 去除率 酚氨氰硫酚氨氰硫酚氨氰硫 344. 2248. 5 38. 2 82. 7 86. 1 123. 4 12. 6 17. 6 75. 0 50. 3 67. 0 78. 7 391. 7295. 6 47. 5112. 3110. 8 140. 5 15. 7 26. 3 71. 7 52. 5 66. 9 76. 6 327. 5226. 2 31. 8 78. 5 75. 3 117. 2 10. 8 19. 8 77. 1 48. 2 66. 0 74. 8 从表 3 可知 ,微电解预处理对焦化废水中酚、氨、 氰、 硫等化合物的平均去除率分别为 74. 6、 50. 3、 66. 6、 76. 7。其中氨氮去除比其它差一些 , 其它 均去除了绝大部分 。因而极大地降低了废水中污染 物的含量, 为后续的膜生物反应器单元处理工艺提供 了可行的基础。 3. 5 水解 酸化 反应及膜生物反应器系统处理效果 生化单元工艺稳定运行结果见图 4、 5。 图4 水解 酸化 -膜生物反应器单元 组合连续运行CODCr去除效果 图5 水解 酸化 -膜生物反应器单元 组合连续运行NH3- N 去除效果 27 环 境 工 程 2006年 6 月第24 卷第3 期 从图 4、 图 5 可以看出, 稳定运行出水 CODCr和 NH3- N 的平均浓度均 100 mg L 和 15 mg L , 出水 CODCr、 NH3- N 达到了冶金行业的排放标准。 3. 6 微电解-膜生物反应器组合工艺处理焦化废水 应用微电解-膜生物反应器组合工艺处理焦化废 水的效果见表 4。 表 4 稳定运行 14 d 平均结果 项 目原水微电解出水 去除率 水解、膜生物 反应器 CODCr mgL - 1 2 600～ 3 200 500～ 800～ 75 100 NH3-N mgL- 1200～ 30090～ 150～ 5015 4 结论 1 采用微电解预处理、水解 酸化 膜生物反应 器生化单元组合工艺可有效地处理焦化废水 ,使出水 指标可达到国家冶金行业标准 。 2 试验结果表明 , 应用微电解预处理焦化废水 不仅能有效地去除废水中的污染物 ,而且还能提高废 水的可生化性, 降低废水的毒性, 为后续的水解 酸 化 、膜生物反应器单元处理工艺提供了可行的基础。 3 试验结果表明 ,后续采用传统的水解 酸化 和膜生物反应器单元组合工艺完全满足焦化废水出 水指标。 4 微电解预处理、水解 酸化 膜生物反应器生 化单元组合工艺的适宜参数为 CODCr浓度为2 600～ 3 200 mg L ,进水 pH 为废水出水 pH 值 , 微电解水力 停留时间为 1. 0～ 1. 5 h ,水解 酸化 膜生物反应器水 力停留时间为 12 h。 参考文献 [ 1] 国家环保总局编. 钢铁工业废水治理. 北京 中国环境科学出版 社, 1992 78. 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Keywords urban sewage, oxidation ditch, activated sludge process and comparison APPLICATION OF TREATING DYEING WASTEWATER BY DOUBLE EFFECT COAGULANT- FACULTATIVE HYDROLYSIS -SBRLi Simin Zhang Jiankun Su Chengyuan et al 36 Abstract Dyeing wastewater has high chroma and poor biodegradability , aswell as change inwater flow and quality etc, which is difficult to be treated by microbe. A double effect coagulant-facultative hydrolysis -SBR combined technique was introduced to treat the dyeing wastewater. The running result showed that, it can effectivelly remove the CODCr, BOD5, SS. The quality of the effluent meets the national discharging standard GB4287 -92. Keywords dyeing wastewater, double effect coagulant, facultative hydrolyzation, SBR and shock loading PURIFICATION OF VOLATILE ORGANIC AND ODOR GASES WITH LOW CONCENTRATION BY BIOSun Peishi Wang Jie Wu Xianhua et al 38 Abstract According to subject researches. It is introduced briefly that the basic strains and use conditions of purifying waste gases by bio, aswell as payoffs and uses of strain base, batch production line of strains and preliminary industrial use etc. Keywords purification of waste gas by bio, special strains for gas purification and practical study 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24,No. 3, Jun. , 2006