胡長(zhǎng)江,王振宇,郭鵬飛,洪駿,朱海杰
(安徽浩悅環(huán)境科技有限責(zé)任公司,安徽合肥231145)
某化工企業(yè)生產(chǎn)廢水經(jīng)酸堿中和、絮凝沉淀、板框壓濾后,進(jìn)行蒸發(fā)脫鹽處理,處理后餾分水成分復(fù)雜,可生化性較低,無法直接進(jìn)入生化系統(tǒng)進(jìn)行深度處理。常見的廢水深度處理工藝有SBR 法、氧化溝技術(shù)和AO技術(shù)等。各處理工藝特點(diǎn)如表1所示。
表1 廢水深度處理工藝特點(diǎn)
本文通過鐵碳微電解技術(shù)降低廢水中COD(化學(xué)需氧量)含量,提高B/C 值(B/C 比值表征廢水可生化性),從而提高餾分水的可生化性。同時(shí)優(yōu)化工藝,重點(diǎn)研究鐵碳微電解技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù),實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水脫鹽處理后餾分水的有效處置。
安徽某化工企業(yè)廢水經(jīng)蒸發(fā)脫鹽產(chǎn)生的餾分水,其水質(zhì)和工藝進(jìn)水限值如表2。
表2 餾分水水質(zhì)情況及限值
蒸發(fā)脫鹽后的餾分水利用鐵碳微電解工藝降解COD,處理后廢水同生活污水混合后,經(jīng)AO 工藝進(jìn)一步處理后廢水達(dá)標(biāo)回用。
2.1.1鐵碳微電解工藝流程圖(圖1)
圖1 鐵碳微電解工藝流程圖
2.1.2 AO處理工藝流程圖(圖2)及實(shí)驗(yàn)裝置示意圖(圖3)
圖2 A2O工藝流程圖
圖3 A2O實(shí)驗(yàn)裝置示意圖
表3 主要設(shè)備和儀器
表4 主要實(shí)驗(yàn)試劑
取一定量餾分水加入鐵碳微電解裝置內(nèi),用硫酸調(diào)節(jié)pH至相應(yīng)范圍內(nèi)后,開啟曝氣反應(yīng),將反應(yīng)后餾分水加入到調(diào)節(jié)裝置中,使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH=7.0~8.0,分別考查進(jìn)水pH 值、鐵碳使用量、停留時(shí)間和氣液比對(duì)COD 降解效率的影響,然后同生活污水混合進(jìn)入調(diào)節(jié)池后進(jìn)入AO裝置中進(jìn)行深度處理。
3.1.1 進(jìn)水pH對(duì)COD降解效率的影響
各取5 組餾分水,COD 含量740.2 mg/L,每組600 mL 置于1 000 mL 的燒杯中,分別標(biāo)記為實(shí)驗(yàn)①、實(shí)驗(yàn)②、實(shí)驗(yàn)③、實(shí)驗(yàn)④、實(shí)驗(yàn)⑤,分別調(diào)節(jié)pH 至1.0、3.0、5.0、7.0、9.0后,開啟曝氣泵,控制氣量為3.0 L/min,氣液比600∶1,曝氣2 h,取樣檢測(cè)處置后廢水中COD 和BOD含量。
圖4 進(jìn)水pH對(duì)COD降解效率的影響
圖5 進(jìn)水pH對(duì)BOD5/COD的影響
從圖4 中可以看出,在pH<3.0 時(shí),COD 降解率隨著pH的升高而升高,當(dāng)pH>3.0后,COD降解率隨著pH值的升高而降低,原因是在酸性條件下,H的存在有助于鐵碳Fe的產(chǎn)生以及·OH 的生成,提高氧的電極電位,加大微電解的電位差,促進(jìn)電極反應(yīng),從而使反應(yīng)快速進(jìn)行。另外,pH值的降低會(huì)改變降解產(chǎn)物的存在形式,如破壞反應(yīng)后生成的絮凝體,導(dǎo)致鐵的消耗量大,產(chǎn)生大量鐵泥。
從圖5 中看出,pH 值3.0~5.0,BOD/COD 均可達(dá)到0.5以上,表現(xiàn)出較高可生化性,故選擇進(jìn)水pH值為3.0。
3.1.2 鐵碳使用量對(duì)COD降解效率的影響
各取5 組餾分水,COD 含量740.2 mg/L,每組600 mL置于1 000 mL的燒杯中,分別添加鐵碳石6 g、30 g、60 g、90 g、120 g,調(diào)節(jié)pH值至3.0后,開啟曝氣泵,控制氣量為3.0 L/min,氣液比600∶1,曝氣2 h,取樣檢測(cè)處置后廢水中COD和BOD含量。
圖6 鐵碳使用量對(duì)COD降解率的影響
圖7 鐵碳使用量對(duì)BOD5/COD的影響
從圖6 可以看出,在一定范圍內(nèi),隨著鐵碳使用量的增加,廢水中COD去除率逐漸升高,當(dāng)鐵碳使用量超過150 g/L 時(shí),COD 降解效率逐漸下降。原因是鐵碳在微電解過程中,需要保持一定的孔隙率和良好的水力條件。當(dāng)鐵碳過量時(shí),會(huì)導(dǎo)致孔隙率降低,容易出現(xiàn)鐵碳板結(jié),從而降低處置效率。
從圖7 可以看出,當(dāng)鐵碳使用量達(dá)到100 g/L 時(shí),BOD/COD值最高,故選擇鐵碳使用量為100 g/L。
3.1.3 水力停留時(shí)間對(duì)COD降解效率的影響
各取5 組餾分水,COD 含量740.2 mg/L,每組600 mL 置于1 000 mL 的燒杯中,添加鐵碳石60 g,調(diào)節(jié)pH值至3.0后,開啟曝氣泵,調(diào)整曝氣量,控制氣液比600∶1,分別曝氣30 min、60 min、90 min、120 min、150 min,取樣檢測(cè)處置后廢水中COD和BOD含量。
圖8 水力停留時(shí)間對(duì)COD降解率的影響
圖9 水力停留時(shí)間對(duì)BOD5/COD的影響
從圖8 可以看出,在一定范圍內(nèi),隨著水力停留時(shí)間延長(zhǎng),廢水COD降解效率逐漸升高,當(dāng)超過一定時(shí)間后,降解效率趨于平緩。
通過圖9 可知,當(dāng)水力停留時(shí)間為90 min 時(shí),可得到較高的COD降解率和BOD/COD值,表明此時(shí)廢水可生化性較高,故選擇水力停留時(shí)間為90 min。
3.1.4 氣液比對(duì)COD降解效率的影響
各取5 組餾分水,COD 含量740.2 mg/L,每組600 mL 置于1 000 mL 的燒杯中,添加鐵碳石60 g,調(diào)節(jié)pH值至3.0 后,開啟曝氣泵,曝氣90 min,分別調(diào)整氣液比為300∶1,600∶1,900∶1,1 200∶1,1 500∶1,取樣檢測(cè)處置后廢水中COD和BOD含量。
圖10 氣液比對(duì)COD降解效率的影響
圖11 氣液比對(duì)BOD5/COD的影響
從圖10可以看出,隨著氣液比的增加,廢水中COD降解率逐漸升高,當(dāng)氣液比達(dá)到600∶1 時(shí),廢水中COD降解率可達(dá)到86.4%,當(dāng)氣液比超過600∶1時(shí),COD降解率趨于平緩。
根據(jù)圖11 所示,當(dāng)氣液比達(dá)到600∶1 時(shí),廢水可生化性BOD/COD 值達(dá)到0.5 以上,表明廢水中可生化性較強(qiáng)。當(dāng)氣液比大于600∶1 時(shí),隨著氣液比的增加,廢水可生化性(BOD/COD)呈下降趨勢(shì)。因?yàn)殍F碳本身含鐵量比較大,隨著曝氣量的增加,鐵碳容易出現(xiàn)鈍化,進(jìn)而導(dǎo)致廢水中COD降解效率降低。
3.1.5 優(yōu)化條件下COD的降解效率
各取5 組餾分水,每組600 mL 置于1 000 mL 的燒杯中,添加鐵碳石60 g,調(diào)節(jié)pH 至3.0 后,開啟曝氣泵,曝氣90 min,調(diào)整曝氣量控制氣液比為600∶1,取樣檢測(cè)處置后廢水中COD和BOD含量。
據(jù)表5 所示,廢水在處理后,COD 降解率達(dá)到87.1%,同時(shí)可生化性(BOD/COD)得到較大提高。
3.2.1 餾分水與生活污水混合進(jìn)入AO系統(tǒng)
表5 優(yōu)化條件下COD降解效率及可生化性
取優(yōu)化條件下處理后的餾分水同生活污水混合均勻后,泵入AO 模擬裝置,通過便攜式溶氧儀檢測(cè)厭氧池溶解氧為0.16 mg/L,缺氧池溶解氧為0.34 mg/L,好氧池溶解氧為2.78 mg/L,污泥負(fù)荷(Kg BOD/Kg MLVSS·d)為0.18,取二沉池上清液,檢測(cè)水質(zhì)指標(biāo),同《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)比,結(jié)果如表6所示。
從表6 可以看出,餾分水經(jīng)鐵碳微電解處理后,同生活污水混合進(jìn)入AO裝置,出水指標(biāo)中pH:7.5,COD:34.3 mg/L,BOD:15.5 mg/L,氨氮<10 mg/L,SS<20 mg/L,明顯低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
表6 A2O設(shè)備模擬實(shí)驗(yàn)出水
3.2.2 AO反應(yīng)裝置運(yùn)行情況
取生活污水及經(jīng)鐵碳微電解處理后的餾分水混合后放入調(diào)節(jié)池,控制厭氧池溶解氧在0.2 mg/L 以下,缺氧池溶解氧在0.2~0.5 mg/L,好氧池溶解氧在2.0~4.0 mg/L,污泥負(fù)荷(Kg BOD/Kg MLVSS·d)在0.15~0.25。AO反應(yīng)裝置運(yùn)行情況見圖12。
圖12 A2O裝置進(jìn)出水COD及去除率
由圖12可知,當(dāng)AO進(jìn)水COD在300 mg/L左右時(shí),出水COD在45 mg/L以下,出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),且運(yùn)行穩(wěn)定。
(1)通過鐵碳微電解工藝研究,得出某化工企業(yè)產(chǎn)生的廢水COD 的降解優(yōu)化條件,處理后廢水中COD 的去除效率達(dá)到87.1%,可生化性(BOD/COD)為0.69,滿足進(jìn)入AO系統(tǒng)要求。
(2)處理后餾分水同生活污水混合后進(jìn)入AO 系統(tǒng),污泥負(fù)荷(Kg BOD/Kg MLVSS·d)在0.15~0.25 和好氧池溶解氧在2.0~4.0 mg/L條件下,AO裝置COD去除率可達(dá)89.2%。
(3)經(jīng)多批次運(yùn)行,出水穩(wěn)定,水質(zhì)指標(biāo)優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。