混凝-接触氧化处理印染废水的试验研究.pdf

混凝 － 接触氧化处理印染废水的试验研究 洪晨邢奕闫伟奇侯佳周佩庆 北京科技大学土木与环境工程学院， 北京 100083 摘要 对混凝 － 生物接触氧化法处理印染废水进行研究。混凝部分试验研究了聚合氯化铝 PAC 、 聚合硫酸铁 PFS 、 氯化铁 FC3 种混凝剂对印染废水的处理效果。结果表明 PAC 的处理效果最好， 并确定了混凝的最佳 pH 值和投加量。在生物接触氧化试验部分， 主要考察了水力停留时间和曝气量对 COD 去除率的影响， 确定了最佳工艺 参数。经试验， 脱色率和 COD 去除率分别达 95. 68 和 95. 23 。 关键词 混凝; 生物接触氧化; 印染废水 THE EXPERIMENTAL STUDY ON TREATING DYEING WASTEWATER WITH COAGULATION- CONTACT OXIDATION PROCESS Hong ChenXing YiYan WeiqiHou JiaZhou Peiqing College of Civil and Environmental Engineering，Beijing University of Science and Technology，Beijing 100083，China AbstractIn this paper，the coagulation-bio-contact oxidation treatment of dyeing wastewater was studied. At the coagulation stage it was studied the effects of printing and dyeing wastewater treatment with polyaluminium chloride PAC ，poly ferric sulfate PFSand ferric chloride FC . The results showed that the PAC is the best，and the optimal pH value and dosage had been determined. At the bio-contact oxidation stage，it was mainly studied the effect of the hydraulic retention time and aeration rate on the removal rate of COD，and determined the optimal process parameter. After testing，decolorzation rate and the COD removal rate were up to 95. 68 and 95. 23 . Keywordscoagulation;bio-contact oxidation;printing and dyeing wastewater 印染废水是一种色度高、 有机污染物含量高且组 分复杂、 COD 和 BOD5高的废水， 其水质变动范围大。 除含有助凝剂和大量的浆料外， 废水中还含有苯胺、 硝基苯、 邻苯二甲酸类等有毒有机污染物， 不但难以 生物降解， 而且多为致癌物质 ［ 1］， 危及人的身体健 康。印染废水中还含有大量的硫酸盐， 可在土壤中转 化为 硫 化 物， 引 起 植 物 根 部 腐 烂， 使 土 壤 性 质 恶 化 ［ 2］， 造成严重的环境危害。本试验主要研究混凝 和生物接触氧化相结合的方法处理印染废水的效果。 1试验部分 1. 1试验方法 在印染废水处理中， 常用铝盐和铁盐作无机混凝 剂。试验所用混凝剂有氯化铁 FC 、 聚合氯化铝 PAC 、 聚 合 硫 酸 铁 PFS 。取 1 000 mL 水 样 于 1 000 mL混凝杯中， 调至一定的 pH 值， 投加一定量 的混凝剂， 在混凝搅拌仪上搅拌， 取上清液测吸光度 和 COD。确定最佳 pH 值、 混凝剂及混凝剂投加量。 试验采取连续动态试验方法， 首先培养驯化污 泥， 然后进行挂膜。待挂膜成功， 运行稳定后， 进入连 续运行阶段， 对有机物的去除效果及影响因素进行研 究， 确定最佳曝气量和水力停留时间。试验流程见 图 1。 图 1试验流程 1. 2原水水质 试验废水采用人工模拟废水， 废水成分见表 1。 模拟废水水质指标见表 2。 03 环境工程 2010 年 6 月第 28 卷第 3 期 表 1模拟印染废水成分 组成质量浓度/ mg L －1 组成质量浓度/ mg L －1 PVA200 Na2CO3 60 淀粉1 200ABS40 NaCl40直接性黑色染料30 Na2SO4 60直接性蓝色染料30 NaOH20 表 2模拟废水水质指标 项目范围测定方法 pH 值 8. 48pH 计 吸光度1. 55分光光度计法 ρ COD / mg L － 1 1 800 ～ 1 900重铬酸钾法 2试验结果与讨论 2. 1混凝处理印染废水的讨论 2. 1. 1pH 值对混凝剂混凝效果的影响 3 种混凝剂的投加量均取 150 mg/L， 调节不同的 pH 值进行混凝试验。试验结果如图 2、 图 3 所示。 图 2不同 pH 值下 3 种混凝剂的脱色率 图 3不同 pH 值下 3 种混凝剂对 COD 的去除效果 由图 2、 图 3 可知， pH 值的变化对混凝剂混凝效 果的影响较明显， 随 pH 值的增加， 脱色率和 COD 去 除率均先增加后减小。 这是由于， FC 和 PFS 中 Fe III 在水溶液中不是 以单纯的 Fe3 的形式存在， 而是以［Fe H2O 6］ 3 ， ［Fe H2O 5 OH ］ 2 ，［Fe H 2O 4 OH 2］ ， Fe H2O 3 OH3， ［ Fe H2O2 OH4］ － 等形式存在， 由于 Fe III 水解形成的多核羟基配位化合物， 随着 水溶液 pH 值的变化而不同。水解形成的 Fe OH 3 胶体由于带有正电荷， 中和胶粒表面的电荷， 在范德 华力的作用下形成稳定的絮凝体， 使水中胶粒和有机 物絮凝。当酸性过强时， 水解反应不利于 Fe OH 3的 生成。当碱性过强时， 会中和 Fe OH 3胶体本身所带 的正电荷， 从而使 FC 和 PFS 的混凝效果变差 ［ 3］。由 试验确定 FC 和 PFS 混凝的最佳 pH 值均为 9. 76。 铝离子在水溶液中水解生成多种多核多羟基阳 络离子， 且铝离子为两性离子， 随着溶液 pH 值的变 化呈现出不同的形态 ［ 4］。PAC 水解的最佳混凝形态 是 Al13聚集体， 对水解有较高的稳定性， 在水中不同 pH 环境中可保持其形态不变。pH 在 8. 95 附近时， Al13聚集体最多， 因而混凝效果最好。 2. 1. 2混凝剂投加量对混凝效果的影响 取 FC、 PFS、 PAC 的混凝最佳 pH 值分别为 9. 76、 9. 76、 8. 95， 投加量分别取 25， 50， 100， 150， 200， 250 mg/L， 进行试验。试验结果如图 4、 图 5 所示。 图 43 种混凝剂在不同投加量下脱色率 图 53 种混凝剂在不同投加量下 COD 去除率 由图 4、 图 5 可知， 随投加量的增加， 脱色率和 COD 去除率先增加后减小。FC、 PAC、 PFS 混凝后的 脱色率可达 90 左右， COD 去除率可达 35 左右。 PAC 和 PFS 是高分子混凝剂， 混凝时不但有压 缩双电层作用和吸附电中和作用还有吸附架桥作用， 因此 PAC 和 PFS 的混凝效果要好于 FC。 由上述试验得出， 3 种混凝剂中 PAC 的处理效果 13 环境工程 2010 年 6 月第 28 卷第 3 期 最好， 当 pH 值为 8. 95， PAC 投加量为 100 mg/L 时， 废 水 的 脱 色 率 和COD去 除 率 分 别 达 93. 36 、 35. 7 。 2. 2生物接触氧化处理印染废水 本试验采用接种挂膜法， 接种污泥取自北京某公 司污水处理站的 SBR 池。对生物接触氧化装置内的 填料进行闷曝， 期间每天向装置内添加葡萄糖、 碳酸 铵和磷酸二氢钾等营养物质。7 d 后启动试验装置， 连续运行。试验进水为前面试验确定的最佳工艺下 的混凝处理出水， COD 为1 100 ～ 1 200 mg/L， 吸光度 为 0. 107 ～ 0. 130。 2. 2. 1曝气量对生物接触氧化处理效果的影响 在水力停留时间一定的条件下， 考察不同曝气量 对生物处理效果的影响。水力停留时间取 8h， 曝气 量分别为气水比 15∶ 1、 20∶ 1、 25∶ 1、 30∶ 1。根据不同 曝气量下的处理效果， 确定最佳气水比。试验结果如 图 6 所示。 图 6不同曝气量下的处理效果 由图 6 可知， 随曝气量的增加， 进水 COD 去除率 和脱色率先增加后减小。气水比为 15∶ 1时， 污水的 处理效果较差， COD 去除率仅为 56. 90 ， 脱色率为 18. 13 。气水比为 25∶ 1时， 污水的处理效果最好， COD 去除率达 83. 19 ， 脱色率为 27. 62 ; 而当气水 比为 30∶ 1时， 污水的处理效果变差， 这是由于曝气量 过大， 填料被冲刷， 使挂在填料上的生物膜部分被冲 掉， 从而影响出水的水质。由试验可知， 当气水比为 25∶ 1时， 污水的处理效果最好。 2. 2. 2水力停留时间 HRT 对生物接触氧化处理 效果的影响 确定最佳曝气量为气水比 25∶ 1， HRT 分别取 6， 8， 10， 12， 14 h， 考察不同 HRT 下的处理效果。试验 结果如图 7 所示。 由图 7 可知， 随 HRT 的增加， COD 去除率和脱色 率呈增高的趋势。当 HRT 为 6 h 时， COD 去除率和 脱色率分别仅为 68. 83 和 16. 62 ， 这是由于 HRT 过短， 微生物与污水中有机物质的反应不够充分， 从 图 7不同水力停留时间 HRT 下的处理效果 而影响了处理效果; 随 HRT 的增加处理效果明显变 好， 当 HRT 为 12， 14 h 时， COD 去除率可达 92. 52 和 93. 03 ， 脱色率较 HRT 6 h 时的效果有小幅提 高。HRT 为 12 h 和 14 h 时的处理效果基本不变， 因 此确定最佳 HRT 为 12 h。 由上述试验可知， 生物接触氧化试验部分的最佳 曝气量为气水比 25∶ 1， 最佳 HRT 为 12 h。分别经过 生物接触氧化处理 COD 从进水时的1 100 ～ 1 200 mg/L 降为 82 ～ 90 mg/L， 吸光度由进水时的 0. 107 ～ 0. 130 降为 0. 074 ～ 0. 903， COD 去除率为 92. 52 ， 脱色率为 30. 27 。 综上所述， 混凝工艺部分脱除了绝大部分色度并 对 COD 有一定的去除效果， 生物接触氧化部分去除 大部分的 COD 和一部分的剩余色度。在最佳试验条 件下， COD 去除率为 95. 68 ， 脱色率为 95. 23 。 3结论 1 采用混凝 － 生物接触氧化工艺处理印染废 水， 经 试 验 脱 色 率 可 达 96. 19 ， COD 去 除 率 可 达 95. 31 。 2 试验确定的处理印染废水的最佳工艺参数 混凝剂选取聚合氯化铝 PAC ， 投加量为 100 mg/L， pH 值为 8. 95。生物接触氧化部分的曝气量为气水 比 25∶ 1， 水力停留时间为 12 h。 参考文献 ［ 1］ 唐淑娟. 印染废水的脱色［J］ . 纺织科技进展， 2005 1 12- 13. ［ 2］ 李颖. 印染废水治理技术的探讨［J］ . 黑龙江纺织， 1998， 75 4 22- 23. ［ 3］ 刘翠华， 何选明. 絮凝剂在焦化废水再净化中的应用［J］ . 武汉 冶金科技大学报， 1999， 22 1 42- 45. ［ 4］ 汤鸿霄. 羟基聚合氯化铝的混凝形态学［J］ . 环境科学学报， 1998， 18 1 1- 19. 作者通信处邢奕100083北京科技大学土木与环境工程学院 2009 － 10 － 20 收稿 23 环境工程 2010 年 6 月第 28 卷第 3 期