蒽醌類染料廢水處理協(xié)同氧化-A/O工藝

我國是染料生產(chǎn)的大國，占世界染料總產(chǎn)量的60%，位居世界首位。蒽醌染料是一種具有還原性和疏水性的染料，具有固色率高、染色牢度好、色澤鮮艷等特點，成為當今發(fā)展最快的染料之一。但該類染料廢水具有可生化性差、穩(wěn)定性強等特點，廢水COD濃度高、色度大且毒性高，造成大面積的水體污染。本文采用Fe/C微電解-Fenton氧化-混凝沉淀-A/O組合工藝對蒽醌類實際廢水進行處理，利用微電解和芬頓試劑形成的協(xié)同氧化作用處理染料廢水，并結合生化法，使處理工藝更加經(jīng)濟環(huán)保符合可持續(xù)發(fā)展的需要。

1、材料與方法

1.1 試驗材料

廢水取自浙江省某蒽醌染料廠車間出水口，廢水主要指標為pH3.0~3.5、色度12000~18000倍、COD5500~7000mg/L、NH3-N30~45mg/L、TN45~55mg/L、TP15~20mg/L，B/C0.04~0.09；鐵碳填料選用新型鐵碳一體化填料，該填料能有效避免長時間反應產(chǎn)生的鈍化作用，并于試驗開始前用原廢水將其反復浸泡48h，排除填料的吸附干擾作用。

1.2 試驗裝置

鐵碳微電解反應器為自制的PVC圓形柱，有效體積為4L，下部具有取樣口，小型曝氣機實現(xiàn)底部曝氣。厭氧與好氧反應器均有效體積為6L的有機玻璃柱體，厭氧裝置通過電動攪拌器實現(xiàn)泥水混合，好氧裝置利用小型空氣泵實現(xiàn)曝氣作用。

1.3 試驗方法

微電解-Fenton協(xié)同氧化單元中，考察進水pH、H2O2投加量、反應時間對處理效果的影響；混凝沉淀過程中考察pH值、PAC投加量、PAM投加量和沉淀時間對處理效果的影響；在生化處理過程中每隔3h監(jiān)測水質(zhì)指標情況。

2、結果與討論

2.1 微電解-Fenton協(xié)同氧化

2.1.1 H2O2投加量的影響

pH=3，HRT=80min，H2O2投加量分別為1‰、2‰、3‰、4‰、5‰、6‰，測定協(xié)同氧化對廢水處理情況如圖1所示。

由圖1可知，廢水COD和色度的去除率隨著H2O2投加量的增加呈先上升后下降的趨勢。隨著H2O2量增加，溶液中?OH自由基迅速增多，廢水中的有機物被快速氧化降解；但過量的H2O2會導致Fe2+被氧化成Fe3+，減弱了Fenton氧化作用，同時H2O2本身也會消耗反應體系中的?OH。根據(jù)圖1可知，H2O2最佳的投加量為3‰。

2.1.2 水力停留時間的影響

pH=3，H2O2投加量為3‰，水力停留時間分別為20min、40min、60min、80min、100min、120min、140min，測定協(xié)同氧化對廢水處理情況如圖2所示。

由圖2可知，COD與色度去除率隨反應時間的增加而上升，當HRT超過100min后，去除率稍有下降趨勢。隨著HRT的增加，氧化還原反應時間也增加，廢水中的污染物能充分參與氧化還原作用，但是隨著反應時間的延長，Fe2+不斷被氧化成Fe3+使廢水色度有所增加，且較長的反應時間使得體系中的pH升高，使反應體系偏離較適宜的pH。

2.1.3 pH的影響

H2O2投加量為3‰，HRT為100min，pH值分別為1.5、2、2.5、3.0、3.5、4.0、5.0。測定協(xié)同氧化對廢水處理情況如圖3所示。

由圖3可知，廢水COD和色度的去除率隨著pH升高呈先上升后下降的趨勢。當pH=3~3.5時，廢水處理效果最佳，當pH過低時，H2O2的分解速率較慢，不利于生成?OH自由基。當pH過高時，H+的數(shù)量減少，微電解生成Fe2+的反應受到抑制，不能充分與有機物發(fā)生反應，最佳pH值為3.5。

2.2 混凝沉淀試驗

用石灰乳調(diào)節(jié)協(xié)同氧化反應后出水pH，通過混凝吸附沉淀作用可以進一步降低廢水的色度和有機負荷。在攪拌條件下加入一定量的聚合氯化鋁和助凝劑聚丙烯酰胺，先快速攪拌3min，再慢速攪拌10min后關閉攪拌器，廢水靜置沉淀后取上清液進行水質(zhì)分析。以COD為評價指標確定混凝沉淀的最佳工藝參數(shù)。當pH為8.5，PAC投加量為200mg/L，PAM投加量為2mg/L，沉淀時間為30min的條件下，混凝沉淀對廢水中COD的去除效果最佳?；炷恋韺U水COD、色度去除率分別為65.4%、88.3%。

2.3 生化反應結果

將協(xié)同氧化在最佳反應條件下的出水續(xù)接厭氧反應和好氧反應，每隔3h取樣分析。厭氧反應將廢水中的大分子有機物進一步降解成有利于好氧微生物降解的小分子物質(zhì)。經(jīng)過A/O處理后出水COD小于80mg/L，色度小于50倍，TN小于20mg/L，TP小于0.5mg/L，色度小于50倍。

3、結論

采用Fe/C微電解-Fenton協(xié)同氧化-A/O工藝處理蒽醌染料廢水，得出以下結論：

（1）微電解-芬頓協(xié)同氧化預處理蒽醌類染料廢水在曝氣，pH為3.5，HRT為100min，過氧化氫投加量為3mL/L條件下能達到較佳的處理效果。

（2）在混凝處理單元中，當pH為8.5，PAC投加量為200mg/L，PAM投加量為2mg/L，沉淀時間為30min的條件時，COD去除率為65.4%，色度去除率為88.3%，反應后出水的B/C提高到0.38。

（3）在組合工藝在處理條件下，COD總去除率為99.01%，色度總去除率為99.82%，最終出水中COD色度<50倍，NH4+-N<14mg/L、TN<20mg/L、TP<0.5mg/L，出水水質(zhì)達到了GB4287-2012紡織染整工業(yè)水污染物排放標準。（來源：江蘇康緣藥業(yè)股份有限公司，連云港綠水青山環(huán)境檢測有限公司）