电解-厌氧-好氧-气浮工艺处理分散染料废水.pdf

电解 － 厌氧 － 好氧 － 气浮工艺处理分散染料废水 黄圣散 1 吴志超 2 1. 东丽纤维研究所 中国 有限公司，上海 200241;2. 同济大学环境科学与工程学院，上海 200433 摘要 介绍了采用电解 － 厌氧 － 好氧 － 气浮组合工艺对难生化降解的分散染料废水进行高低浓度分治处理的工程实 例。工程运行结果表明 实行高低浓度废水的分治处理能有效提高整体系统的处理效率; 电解预处理工艺不但能去除 高浓度母液废水中 75 ～ 90 的色度和 25 ～ 40 的 COD， 还可提高母液废水的可生化性; 混合废水再通过厌氧 － 好氧 － 气浮处理后， 各项水质指标均达 GB 89781996 污水综合排放标准 中的二级排放要求。 关键词 染料废水;电解;厌氧 － 好氧;气浮 TREATMENT OF DISPERSE DYE WASTEWATER BY PROCESS OF ELECTROLYSISANAEROBICAEROBICFLOTATION Huang Shengsan1Wu Zhichao2 1. Toray Fibers ＆ Textiles Research Laboratories ChinaCo． ，Ltd，Shanghai 200241，China; 2. Department of Environment Science and Engineering，Tongji University，Shanghai 200433，China AbstractAn engineering example of treating disperse dye wastewater by the process of electrolysisanaerobicaerobic flotation was introduced． The results showed that divide-and-conquer strategy of high and low concentration dye wastewater can effectively improve the treatment efficiency，and electrolysis pretreatment for high concentration wastewater is capable of obtaining removal rate of color and COD at 75 ～ 90 and 25 ～ 40 ，respectively． After treatment by anaerobic-aerobic- flotation process for mixed wastewater，the effluent water quality can meet the second class of“National Integrated Wastewater Discharge Standard” GB 89781996 ． Keywordsdye wastewater;electrolysis;anaerobic-aerobic;flotation 0引言 染料废水主要来源于染料及染料中间体生产行 业， 具有污染物浓度高、 色度深、 成分复杂、 毒性大、 生 物降解性差等特点， 属难处理的工业废水， 其成分包 括各种纤维材料、 浆料、 染料、 化学助剂、 表面活性剂 和各种整理剂等 ［1- 2］。台州某染料厂是以生产分散染 料为主的股份制企业， 其排放的废水给周围环境造成 严重污染。该厂在生产过程中， 所运用的原料近 200 种， 主要有盐酸、 扩散剂、 苯胺、 氯仿、 硝基苯类和氯酚 类化合物等。因此， 该染料废水水质复杂， 含有大量 难降解的苯环类有机物或高分子有机物， 色度高， 可 生化性差。 1废水水量、 水质及出水指标 该污水处理设施处理规模为 200m3/d， 其排放的 废水水质水量如表 1 所示。 表 1废水水量和水质 废水 水量 / m3d － 1 pH ρ COD / mg L － 1 ρ BOD5 / mg L － 1 色度 / 倍 母液403 ～ 59 5002 4003 500 洗涤水604 ～ 52 000900700 其他废水1006 ～ 8200125200 出水要求达 GB 89781996污水综合排放标 准 中的二级排放要求。 2废水处理工艺流程 2. 1工艺流程 由于染料废水可生化性差， 难以直接用生化法处 理， 采用电解法对高浓度母液废水进行预处理， 并实 行高低浓度废水分治， 确定工艺流程如图 1 所示。 40 m3/d 生产母液先排入母液池进行水质调节， 经电凝聚处理后提高母液的可生化性， 然后排入调节 池。160 m3/d的产品冲洗水、 地面冲洗水等经过机械 52 环境工程 2012 年 8 月第 30 卷第 4 期 图 1废水处理工艺流程 格栅去处大颗粒杂质后也排入废水调节池， 调节池底 部设穿孔板曝气， 防止悬浮物沉积。调节池出水进入 中和池经过加石灰中和， 通过 pH 自动控制系统控制 出水 pH 为 7 ～ 9， 并沉淀硫酸钙。固液分离后的废水 经厌氧 － 好氧接触氧化处理， 去除大部分有机物质， 最后进入气浮池， 经气浮处理可达到二级排放标准。 2. 2主要构筑物、 设备及工艺参数 调节池 尺寸为 5. 5 m 5. 5 m 5 m， HRT 12 h; 中和沉淀池 合造 尺寸为 3. 5 m 3 m 3 m， HRT 2 h， 配 pH 自动控制系统; 电解池 尺寸为 3 m 1. 5 m 1. 5 m， 流量 4 ～ 6 m3/h， HRT 40 ～ 60 min; 推流式厌氧池 尺寸为 9 m 6 m 5 m， HRT 24 h， 内挂弹性填料; 好氧接 触 氧 化 池 尺 寸 为 6 m 6 m 5 m， HRT 16 h， BOD5体积负荷 0. 7 ～ 0. 8 kg/ m3d ， 气 水比 15 ～ 20 ∶ 1， 内挂弹性填料， 穿孔板鼓风曝气; 污泥浓缩池 尺寸为 4. 5 m 4. 5 m 5 m， 有效 容积 80 m3; 压力溶气气浮池 尺寸为 3 m 4. 0 m，HRT 1 h， 内置行车式刮泥机和溶气释放系统各 1 套; 压滤机 DYQ500-XB 型带式压榨过滤机及配套 污泥调整设备。 2. 3工艺特点 1 清浊分治。高浓度难降解母液水量相对较 小， 有机成分复杂， 通过单独处理， 大大提高其可生化 性， 同时减少后续生化处理的有机负荷。 2 电解。电解池是集氧化还原、 混凝、 气浮于一 体的多功能处理装置 ［3］。由于该染料废水 Cl－ 的含 量较高， 所以对废水中污染物的氧化还原作用可体现 在两个方面 一是直接氧化， 污染物在阳极失去电子 或在阴极得到电子发生氧化或还原反应; 二是间接氧 化， 废水中的 Cl － 被电解氧化成 ClO － ， 氧化废水中的 污染物。该电解池采用铁板作电极， 阳极在电解过程 中形成 Fe OH 2和 Fe OH3， 吸附染料等大分子有 机物， 生成絮凝体， 使废水得到净化。在阳、 阴极上同 时发生水电解， 析出的 O2和 H2形成的小气泡在上升 过程中粘附絮凝产生的絮凝体至液面去除。在运行 控制中， 极板间距40 mm， 电压 20 ～ 30 V， 电流密度 10 ～ 15 A/m2， 每12 h置换电极 1 次。运行结果表明， 对 COD 和色度去除率分别达 25 ～ 35 和75 ～ 90 ， 同时母液的 B /C 从 0. 25 提高到 0. 30 ～ 0. 40， 有利于后续生化处理。 3 厌氧 － 好氧。废水在好氧处理前进行厌氧处 理， 通过水解酸化作用， 使废水中部分染料苯环及长 链大分子物质在水解酶的作用下断裂为小分子物质， 既去除了部分 COD 和色度， 也起到降低废水毒性和 提高废水的可生化性目的 ［4- 5］。好氧接触氧化池采用 推流 式， 利 于 微 生 物 专 性 培 养 驯 化， 提 高 处 理 效 果 ［3］。实际运行结果表明厌氧池和好氧池对 COD 去 除率分别为 35 ～ 45 和 75 ～ 85 。 4 气浮。气浮采用加压溶气气浮法， 将具有压 力为 0. 3 ～ 0. 5 MPa的溶气水， 经过减压阀进入气浮 池骤然减至大气压， 逸出大量微气泡， 使废水中的絮 体粘附在微气泡上， 从而使絮体上浮而净化废水。在 运行中， 加入 80 ～ 100 mg/L聚合氯化铝作为絮凝剂， 与悬浮杂质迅速反应形成矾花， 同时控制水力停留时 间为60 min， 回流溶气水为 30 ， 对 COD 去除率达 25 ～ 35 。 3主要经济指标 工程投资 该污水处理工程总投资 95 万元 不包 括占地面积 。 运行费用 每日总运行费 490 元; 废水总量为 200 m3/d; 单位废水处理费用2. 45 元 /m3。 环境效益 项目实施后， 每年减少 COD 和 BOD5 排放量分别为175和75 t。 4工程运行效果 该地区环境监测站于 2010 年 8 月对工程进行验 收， 连续监测3 d， 每2 h取样分析， 顺利通过验收。目 前该工程经过近 1 年运行， 各设施运行稳定， 定期对 出水水质进行监测， 表 2 为监测期 COD 和色度处理 效率。 5存在问题及改进措施 1 电解池采用铁板作电极， 耗铁量较高， 而且溶 解性有机物的去除效果波动较大。同时， 为了防止产 生电极钝化， 实行每8 ～ 12 h置换电极 1 次。 62 环境工程 2012 年 8 月第 30 卷第 4 期 表 2废水 COD 及色度处理效率 项目pH ρ COD / mg L － 1 ρ BOD5 / mg L － 1 色度 /倍 母液4. 19 5002 4003 500 混合废水7. 12 261908450 厌氧池6. 8919425174 好氧池7. 52785690 出水6. 91654564 排放标准6 ～ 92006080 2 在调试过程中， 好氧接触氧化池曾产生大量 泡沫， 有时从池面溢出， 污染周围环境， 同时泡沫过多 阻碍空气、 妨碍充氧。其主要原因 水质波动较大， 有 冲击负荷时易产生泡沫; 染料生产过程中大规模使用 扩散剂。因此， 在好氧池表面覆盖丝网控制泡沫外 逸， 后在周边加 1 个水喷系统， 采取间歇式喷水。 3 由于该染料废水呈酸性， 生石灰的消耗量比较 大， 而且中和沉淀后产生大量残渣。后经调查， 该厂在 某生产工艺的废液中含有一部分 NaOH 余液， 可作为 中和药剂， 从而减少生石灰的消耗和残渣的产生量。 6结论 1 采用电解厌氧好氧气浮组合工艺对难 生化降解的分散染料废水进行高低浓度分治处理工 艺， 整体系统处理效率高， 最终出水水质指标均达 GB 89781996 中的二级排放要求。 2 针对一部分难降解的高浓度母液废水， 使用 电解法进行预处理， 不但可以去除 75 ～ 90 的色 度和 25 ～ 40 的 COD， 还可提高废水可生化性。 3 厌氧池的设置对于生化法处理染料废水是关 键， 可进一步改善废水的可生化性， 为后续好氧接触 氧化法提供条件。 4 该法具有设备简单、 可操作性强、 处理效果可 靠等优点， 在工艺设计路线上是合理的， 适合于中小 型染料废水的治理工程。 参考文献 ［1］王慧，周月霞，柏仕杰， 等． 染料废水生物法处理技术的研究 进展［J］． 厦门大学学报 自然科学版 ，2008，47 2 286- 290． ［2］马宏瑞，任健，王保和． 混凝 － 催化氧化 － 水解酸化 － 生物接 触氧化法处理染料废水的中试研究［J］． 环境污染与防治， 2009，31 11 39- 43． ［3］张萍，孙银琪，毛小伟． 微电解 /UASB /生物接触氧化处理染 料生产废水［J］． 中国给水排水，2011，27 16 70- 72． ［4］李茵，奚旦立． 兼氧 － 好氧工艺处理染料废水的研究［J］． 环 境科学研究，2003，16 2 39- 42． ［5］邱丽娟， 陈亮， 黄满红． UASB 反应器处理染料及印染废水的研 究进展［J］． 化工环保，2009，29 5 416- 419． 作者通信处黄圣散201100上海闵行区莲花南路 1108 弄 36 号 1402 室 电话 021 54388369 E- mailhss81818 yeah． net 2011 － 12 － 03 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 79 页 参考文献 ［1］李少华， 王珅玉． 袋式除尘器气流分布均匀性的数值模拟［J］． 电站系统工程， 2009， 25 2 17 － 31． ［2］张广朋， 袁竹林． 袋式除尘器内部流场的数值模拟研究［J］． 动 力工程学报， 2010， 30 7 518 － 522． ［3］高广德， 何璐璐． 导流板对袋式除尘器流场影响的数值分析 ［J］． 煤矿机械， 2010， 31 12 38 － 40． ［4］付海明， 赵友军． 袋式除尘器流场动态测试及优化［J］． 中南大 学学报， 2010， 41 2 709 － 806． ［5］Chen Chijen， ChengManting．Effectofflowdistributoron uniity of velocity profile in abaghouse［J］． Journal of the Air ＆ Waste Management Association， 2005，55 7 886 － 892． ［6］桑亮， 杨景玲， 孙体昌． 脉冲喷吹袋式除尘器气流分布模拟实验 研究［J］． 能源与环境， 2006 2 27 － 30． ［7］高广德， 张彦婷． 下进气式袋式除尘器内部流场的模拟［J］ ， 环 境工程， 2008， 26 5 58 － 59． ［8］王福军． 计算流体动力学分析-CFD 软件［M］． 北京 清华大学 出版社， 2004 121． ［9］Fluent Inc． Fluent 6． 1 Users guide［G］． LebanonFluent Inc． ， 2003． ［ 10］王以飞， 沈恒根． 袋式除尘器在线清灰流场分布的研究［J］． 环 境工程， 2010， 28 2 72 － 77． ［ 11］王冠． 脉冲袋式除尘器内部流场的研究［D］． 北京 中冶集团建 筑研究总院， 2007． ［ 12］陈国矩， 胡健民． 除尘器测试技术［M］． 北京 水利电利出版社， 1988 100 － 103． 作者通信处沈恒根201620上海市松江区人民北路 2999 号环境 科学与工程学院 3145 室 过滤材料技术研究室 电话 021 67792513 E- mailshenhg 126． com 2011 － 12 － 31 收稿 72 环境工程 2012 年 8 月第 30 卷第 4 期