催化鐵內(nèi)電解法預(yù)處理印染廢水及后繼生物處理工藝的研究.pdf

1、鐵內(nèi)電解法又稱鐵還原、鐵碳法等，已廣泛應(yīng)用于印染廢水的治理中，為了克服傳統(tǒng)鐵內(nèi)電解法的缺點(diǎn)，在其反應(yīng)器中加入某些催化材料，改變運(yùn)行方式，開發(fā)出催化鐵內(nèi)電解工藝。為研究催化鐵內(nèi)電解工藝對印染廢水的效果、預(yù)處理對后繼生物處理的影響，以及相關(guān)的催化材料、具體實(shí)施方式和運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)一步探討催化鐵內(nèi)電解工藝實(shí)際應(yīng)用問題，在上海市桃浦工業(yè)區(qū)污水處理廠和山東省濱州市華紡股份公司污水處理廠進(jìn)行了小試和中試試驗(yàn)。 試驗(yàn)首先對催化鐵工藝處理印染廢

2、水的催化材料和運(yùn)行方式進(jìn)行了靜態(tài)和現(xiàn)場小試研究。針對印染廢水高pH值、高色度以及高COD、并含有大量難生物降解物質(zhì)的水質(zhì)特點(diǎn)，在課題組前期研究的基礎(chǔ)上,以鐵為反應(yīng)材料，以銅、錫、炭等為催化材料進(jìn)行了對比試驗(yàn)，以提高鐵內(nèi)電解法處理印染廢水的反應(yīng)效率；試驗(yàn)中還對進(jìn)水pH值的影響進(jìn)行了研究；對運(yùn)行方式進(jìn)行了比較，以此強(qiáng)化催化鐵內(nèi)電解工藝的作用。 以催化鐵內(nèi)電解預(yù)處理工藝與后繼生物接觸氧化工藝相結(jié)合，對印染廠主要類別污水以及綜合印染廢

3、水等進(jìn)行了處理。試驗(yàn)結(jié)果表明，該組合工藝對染整廢水、調(diào)節(jié)池綜合廢水、退漿廢水以及二沉池出水有比較好的處理效果，其中，催化鐵內(nèi)電解法處理堿性印染綜合廢水，反應(yīng)器停留時(shí)間應(yīng)不低于3.0h，生化停留時(shí)間為24小時(shí)，預(yù)處理出水可生化性明顯提高、色度去除率高，經(jīng)過生物處理后，色度和有機(jī)物的去除率分別為81.5％、78％，磷酸鹽去除率為97％，出水總鐵濃度小于0.5mg/L。該組合工藝對退漿廢水也有很好的去除效果，當(dāng)進(jìn)水pH值為6時(shí)，經(jīng)鐵床后廢水C

4、OD去除率高達(dá)40％，再經(jīng)后繼生物處理，最終COD去除率為89％，出水為1250mg/L；出水SS為105mg/L，去除率為95％。 試驗(yàn)針對催化鐵工藝預(yù)處理對于后繼生物處理的影響開展了試驗(yàn)，主要內(nèi)容包括對催化鐵反應(yīng)器內(nèi)生物作用的考察，以及預(yù)處理后廢水對后繼生物胞外聚合物形成的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，在鐵反應(yīng)器內(nèi)生物相豐富、數(shù)量多，雖然鐵不斷消耗，但反應(yīng)器內(nèi)生物的數(shù)量和種類比較穩(wěn)定，具備了生物降解的條件。對比試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)胞外聚

5、合物含有大量鐵離子時(shí)，對鐵離子進(jìn)行置換或者絡(luò)合，對胞外聚合物的提取更為有利；含較多鐵離子的廢水能促進(jìn)載體的掛膜速度和生物量，對生物膜中胞外聚合物的形成有利，進(jìn)水中有無鐵離子時(shí)，胞外聚合物含量分別為46.1mg/g，17mg/g，兩者大約相差29mg/g；鐵離子作為胞外聚合物的連接劑，被大量吸附在胞外聚合物中，不但促進(jìn)了生物膜的形成，而且可能極大地改變了生物膜中氨基酸的等電點(diǎn)，增加了蛋白質(zhì)和酶的含量，促進(jìn)了生物膜的生物降解作用；通過反證試

6、驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在連續(xù)曝氣條件下，糖類比蛋白質(zhì)降解更快，在3h內(nèi)降解速率是后者的2倍。在此階段，水中總鐵的含量一直呈上升趨勢，3h后鐵離子的增加明顯減緩，而此時(shí)蛋白質(zhì)的消耗卻明顯加快，可見鐵離子作為胞外聚合物的連接劑，更多地和糖類官能團(tuán)通過各種鍵能連接在一起的，糖類最易消耗，從而造成生物膜的脫落。 為深入考察催化鐵工藝對印染廢水的處理效果，并解決該工藝工程應(yīng)用方面的問題，在印染廠進(jìn)行了中試試驗(yàn)。中試試驗(yàn)中采用了單元化濾料的概念，對可能

7、影響到該工藝工程應(yīng)用的問題進(jìn)行了探討，其中進(jìn)水采用了底部進(jìn)水，泵循環(huán)的反應(yīng)器模式，來保證反應(yīng)器水流均勻和紊動(dòng)強(qiáng)度，并在底部安有排泥管道；對大批量鐵屑的活化，采用了序批進(jìn)水，大量曝氣的方法，利用該部分水中含有大量鐵離子的特點(diǎn)，與其他污水一起來進(jìn)行后繼生物懸浮填料的掛膜，收到了較好的效果。無論是泵循環(huán)還是微曝氣，相比小試有更多的懸浮顆粒被截留，經(jīng)過鐵床和生物處理后，COD去除率為77％，色度的去除率為81％。反應(yīng)器中氧的分壓愈低，難降解有機(jī)

8、物獲得電子被還原的可能愈大，當(dāng)采用催化鐵工藝預(yù)處理廢水，以提高廢水可生化性為目的時(shí)，應(yīng)采用泵體循環(huán)或微曝氣等低氧狀態(tài)的擾動(dòng)方式，否則對廢水可生化性的提高不利。與小試相比，鐵屑反應(yīng)能力降低的周期變短，當(dāng)鐵反應(yīng)器反應(yīng)能力降低時(shí)，控制反應(yīng)器內(nèi)廢水pH為6.0～7.0，經(jīng)過適當(dāng)曝氣，鐵反應(yīng)器對廢水的預(yù)處理效果可恢復(fù)到原來水平。 中試試驗(yàn)中，還對催化鐵內(nèi)電解工藝在印染企業(yè)回用水處理中應(yīng)用進(jìn)行了探討。 最后，根據(jù)現(xiàn)場中試試驗(yàn)結(jié)果