城市污水處理廠惡臭環(huán)境影響及控制措施
摘要:以南寧市某污水處理廠為例，分析了污水處理廠惡臭產(chǎn)生源、主要成分及產(chǎn)生速率，預(yù)測惡臭對廠界及周圍居民點(diǎn)的影響程度，并提出了相應(yīng)的控制措施。
關(guān)鍵詞:污水處理廠;惡臭;環(huán)境影響評價(jià);控制措施
鐵碳微電解具有使用范圍廣、工藝簡單、處理效果好等特點(diǎn),尤其對于高鹽度,高COD以及色度較高的工業(yè)廢水的處理較其他工藝具有更加明顯的優(yōu)勢。難生物降解的廢水經(jīng)鐵碳微電解工藝處理后B/C大大提高,有利于后續(xù)生物處理效果的提高。國內(nèi)一般將該工藝用于廢水的預(yù)處理,或者與其他工藝聯(lián)合以達(dá)到去除污染物的目的。
1 鐵碳微電解的作用機(jī)理
鐵碳微電解工藝的電解材料一般采用鑄鐵屑和活性炭或者焦炭,當(dāng)材料浸沒在廢水中時(shí),發(fā)生內(nèi)部和外部2方面的電解反應(yīng)。一方面鑄鐵中含有微量的碳化鐵,碳化鐵和純鐵存在明顯的氧化還原電勢差,這樣在鑄鐵屑內(nèi)部就形成了許多細(xì)微的原電池,純鐵作為原電池的陽極,碳化鐵作為原電池的陰極;此外,鑄鐵屑和其周圍的炭粉又形成了較大的原電池,因此利用微電解進(jìn)行廢水處理的過程實(shí)際上是內(nèi)部和外部雙重電解的過程,或者稱之為存在微觀和宏觀的原電池反應(yīng)[1]。
電極反應(yīng)生成的產(chǎn)物(如新生態(tài)的H+)具有很高的活性能夠跟廢水中多種組分發(fā)生氧化還原反應(yīng),許多難生物降解和有毒的物質(zhì)都能夠被有效地降解;同時(shí),金屬鐵能夠和廢水中金屬活動(dòng)順序排在鐵之后的重金屬離子[2]發(fā)生置換反應(yīng)其次,經(jīng)鐵碳微電解處理后的廢水中含有大量的Fe2+,將廢水調(diào)至中性經(jīng)曝氣之后則生成絮凝性極強(qiáng)的Fe(OH)3,能夠有效吸附廢水中的懸浮物及重金屬離子如Cr3+[3],其吸附性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的Fe(OH)3絮凝劑[4]。鐵碳微電解就是通過以上各種作用達(dá)到去除水中污染物的目的。
2 鐵碳微電解技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)展
2.1 在印染廢水處理中的應(yīng)用
印染廢水中的有機(jī)污染物主要來源于染料及染整添加劑,近年來由于印染技術(shù)的不斷進(jìn)步和有機(jī)合成染料新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn),使得印染廢水具有pH低,色澤深,毒性大,生物可降解性差等特點(diǎn)[5]。因此,鐵碳微電解用于印染廢水的處理體現(xiàn)出了其他工藝不可比擬的優(yōu)勢。
梁耀開[6]等人采用如圖1所示的裝置分別對色度300 倍,COD為602 mg/L,pH為9.76和色度700倍,COD為1 223 mg/L,pH為5.76的2種印染廢水進(jìn)行處理,結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)鐵碳體積比為1∶1,pH為3.0左右,反應(yīng)時(shí)間20-30 min時(shí),對色度的去除率能夠達(dá)到95%以上,同時(shí)COD的去除率也能達(dá)到60%-70%。
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| 圖1 鐵碳微電解法試驗(yàn)裝置 |
| 1調(diào)節(jié)池; 2泵; 3轉(zhuǎn)子流量計(jì); 4反應(yīng)柱;5沉淀池 |
羅旌生,李川[7,8]等人用鐵碳微電解法處理印染廢水, 結(jié)果表明,pH為1,接觸時(shí)間20-30 min,色度去除率能達(dá)到 90%以上,COD去除率也能達(dá)到60%左右。
對于COD很高或者出水要求較高的印染廢水,單純用鐵碳微電解工藝處理并不能達(dá)到要求,常使之與其他的生物處理工藝相結(jié)合,作為生物處理的預(yù)處理。吳小寧[9]等人對原水COD為11 000 mg/L, pH為6,色度為8 000倍的印染廢水采用鐵碳微電解法進(jìn)行預(yù)處理,當(dāng)鐵粉粒徑為18目,焦炭粒徑為2-4 mm,鐵粉和焦炭比為1∶1,水力停留時(shí)間為60- 90 min時(shí),脫色率達(dá)到了90%以上, BOD/COD值從原來的 0.23提高到0.59,大大提高了后續(xù)生物處理的COD去除率。
2.2 在造紙廢水處理中的應(yīng)用
造紙廢水主要來源于制漿過程中的蒸煮、清洗、篩分、漂白。廢水中含有大量的木質(zhì)素等難生物降解的物質(zhì),許多造紙企業(yè)經(jīng)過一級物化、二級生化處理后出水的CODCr、色度等各項(xiàng)指標(biāo)不能達(dá)到國家造紙工業(yè)水污染物排放一級標(biāo)準(zhǔn)。
任擁政等[1]針對用白腐菌-厭氧-好氧生物法處理造紙黑液的出水色度過高,而COD也不能達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象,利用鐵碳微電解反應(yīng)柱對出水進(jìn)行脫色與去除COD的研究,發(fā)現(xiàn)在常溫下,鐵炭質(zhì)量比2∶1,初始pH值4.5-5.5之間,反應(yīng)時(shí)間30-40 min,最終色度與COD的去除率分別達(dá)到94.2% 與68.9%,出水達(dá)到了行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。
喬瑞平等人[10]采用強(qiáng)化的鐵碳微電解對制漿造紙二級出水進(jìn)行深度處理,在鐵碳微電解反應(yīng)體系中加入適量的 H2O2,使電解產(chǎn)生的Fe2+與H2O2形成Fenton試劑,與鐵碳微電解協(xié)同作用,強(qiáng)化微電解反應(yīng)后用Ca(OH)2調(diào)節(jié)出水的 pH值至中性,并與電解液中的Fe2+和Fe3+生成Fe(OH)2和 Fe(OH)3絮體,進(jìn)一步網(wǎng)捕水中的CODCr并去除了水中的 Fe2+和Fe3+以及SO42-等離子,使溶液的色度進(jìn)一步得到改善。研究結(jié)果表明,當(dāng)溶液初始pH值為3.0、活性炭投加量 8.0 g/L、鑄鐵屑40.0 g/L、H2O27.17 mmol/L以及反應(yīng)時(shí)間 60 min, Ca(OH)2投入量為8.0 g/ L時(shí),總CODCr和色度去除率分別達(dá)到75%和95%,達(dá)到了國家造紙工業(yè)水污染物排放一級標(biāo)準(zhǔn)(GB3544-2001)。
2.3 在焦化廢水處理中的應(yīng)用
目前我國對焦化廢水的處理主要是A/O和A-A/O工藝,但是由于出水中含有高濃度的氨氮、高毒性的CN和 SCN-以及難以生物降解的有機(jī)物等,對微生物均有抑制作用。因此,有人利用微電解技術(shù)對A2/O進(jìn)水或者出水分別進(jìn)行預(yù)處理和深度處理,最后使出水達(dá)到了國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。陳芳艷[11]利用鐵碳微電解和Fenton試劑聯(lián)合氧化法對焦化廢水進(jìn)行預(yù)處理的試驗(yàn)研究,通過單因素實(shí)驗(yàn)法確定了最佳工藝條件,在鐵碳比為4,用量分別為300 mg/L和75 mg/L,H2O2的用量為1 000 mg/L,pH值為3,反應(yīng)時(shí)間為20 min時(shí),COD、NH3-N、CN-和色度的去除率分別為61.2%、 74%、56.2%和74.3%。B/C由0.189提高到0.387,大大降低了后續(xù)生物處理的有機(jī)負(fù)荷并提高了生物處理的效率。
2.4 在炸藥廢水處理中的應(yīng)用
炸藥廢水中含有第恩梯(TNT)、黑索今(RDX)等劇毒物質(zhì),污染物量雖不多,但是會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重危害。國內(nèi)外尚未有成熟的工藝對此進(jìn)行處理,普通的吸附、焚燒、生物降解和水解法處理效果較差,很難達(dá)標(biāo)排放。張曉慧[12]等對西北某軍工廠炸藥廢水用鐵碳微電解法進(jìn)行了處理實(shí)驗(yàn)。采用的微電解反應(yīng)器柱高82 cm,內(nèi)徑7 cm ,內(nèi)裝有一定體積比的鐵屑和焦炭,鑄鐵屑在使用前用熱堿液浸泡除油。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在pH值為2-3,鐵碳比為1∶1,停留時(shí)間為90 min時(shí),炸藥廢水的COD和NH3-N的去除率分別為 86%和70%,且B/C提高到0.37,經(jīng)過生物處理廢水中的污染物得到了進(jìn)一步的去除。
2.5 在制藥廢水處理中的應(yīng)用
目前,制藥廢水處理面臨的主要問題是污染物種類多, 濃度高且成分復(fù)雜,沖擊負(fù)荷大,部分廢水中抗生素的存在抑制生化處理時(shí)微生物的生長,可生化性差,色度高等特點(diǎn)。李欣,石建軍,夏靜芬,史敬偉[13-16]等對含有硝基苯、氯硝柳胺、草甘磷、抗生素的制藥廢水利用鐵碳微電解法進(jìn)行處理,結(jié)果表明,鐵碳微電解法對各種成分的制藥廢水COD、色度都有較好的去除效果,同時(shí)B/C有所提高。
除上述之外,還有學(xué)者對含油廢水[17]、垃圾滲濾液[2], 高鹽度廢水[18]等利用鐵碳微電解法進(jìn)行處理,并對結(jié)果進(jìn)行研究和探討。
3 微電解技術(shù)存在的問題以及將來研究的主要方向
3.1 微電解技術(shù)存在的問題
(1)運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行廢水處理,長時(shí)間運(yùn)行后會(huì)有有機(jī)物在鐵電極上沉積,形成一層鈍化膜,阻礙了鐵電極與碳形成穩(wěn)定的原電池。此外,鐵碳填料容易板結(jié),阻礙了廢水與填料的有效接觸,形成短流,從而降低了廢水的處理效果。
(2)成本較高。鐵碳電極反應(yīng)在酸性條件下進(jìn)行才能達(dá)到較好的效果,因此在反應(yīng)之前需將廢水pH值調(diào)至3-4, 反應(yīng)結(jié)束后pH值為5.7左右,一般為了除去廢水中存在的 Fe2+和Fe3+,需要加堿將出水pH值調(diào)至弱堿性,并利用形成的Fe(OH)3對水中有機(jī)物進(jìn)一步地吸附去除。因此,大大提高了廢水處理的成本。此外,鐵碳微電解反應(yīng)器的填料需要及時(shí)補(bǔ)充反應(yīng)消耗的鐵,也進(jìn)一步增加了勞動(dòng)力成本。
3.2 將來研究的主要方向
(1)設(shè)計(jì)新型的鐵碳微電解反應(yīng)器。通過改進(jìn)和優(yōu)化鐵碳微電解反應(yīng)器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式,不僅能夠使反應(yīng)更加穩(wěn)定,而且能夠避免鐵碳填料的板結(jié)。
(2)與其他工藝聯(lián)用。與其他工藝聯(lián)用不僅能夠提高對污染物的去除率,而且相對降低了運(yùn)行的成本,有望在廢水的深度處理中得以實(shí)現(xiàn)。如在鐵碳微電解反應(yīng)過程中加入雙氧水使其與電解產(chǎn)生的Fe2+形成Fenton試劑,大大提高了去除率。還有人將該工藝與生物法相結(jié)合進(jìn)行了初步嘗試, 今后在此方面需要進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究。
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