制革印染廢水處理技術

更新時間：2014-10-15 10:52 來源：環境工程學報作者: 閱讀：1839

制革印染廢水組分復雜，有機物含量高，色度深，可生化性差，屬較難處理的高濃度有機廢水，采用傳統混凝沉淀與生物氧化處理后，出水COD和色度仍比較高，難以達到一級B排放標準。因此如何近一步降低出水COD和色度對制革印染廢水的達標排放乃至回用顯得至關重要。

臭氧-曝氣生物濾池(O3-BAF)組合工藝集高級氧化、填料吸附及生物處理等多種優勢，在降低COD和脫色方面效果顯著，已在飲用水的深度處理中獲得了廣泛應用。同時在造紙、硝基苯、紡織等廢水中也有應用研究，但對于臭氧預處理中的投加方法和投加比例的研究和應用仍少見報道。

浙江省某印染制革園區污水處理廠所采用的“水解酸化+CASS”二級生化處理工藝，出水COD和色度未能達到一級B排放要求。本文采用中試O3-BAF組合工藝對該污水廠生化出水進行深度處理，分別對臭氧投加量、投加方法及接觸時間參數進行優化，考察了優化后臭氧與不同填料BAF組合工藝對該園區污水處理廠二級生化出水的深度處理效果，擬為污水處理廠的提標改造提供該工藝的最佳技術支持和數據參數。

1實驗材料和方法

1．1進水水質

浙江省某印染制革園區污水處理廠進水中制革廢水約占50%，印染廢水約占40%，其他工業廢水約占10%，經“水解酸化+CASS”處理后，出水COD和色度仍未能達到《城鎮污水廠污染物排放標準》一級B排放標準要求，具體水質指標及排放要求如表1所示。

1．2實驗裝置及流程

O3-BAF中試裝置如圖1所示。實驗用水CASS出水經潛水泵打入前端石英砂濾池1，去除SS以減少進入臭氧柱內的懸浮物濃度。石英砂濾池出水經抽濾泵打入第1根臭氧柱內，同時在第1根臭氧柱內通入臭氧發生器(青島國林CF-G-3-30型，采用氧氣源供氣)產生的臭氧，再依次通過第2、3根臭氧柱確保臭氧與有機物充分接觸反應并去除多余臭氧。臭氧氧化出水分別以相同流量并聯流入活性炭BAF、混合填料BAF以及陶粒BAF，濾池出水進入后端石英砂濾池2去除BAF運行過程中脫落的生物膜等懸浮物，保證出水SS達到一級B排放標準。臭氧反應柱和BAF都采用向下流方式運行，氣水逆向。濾池反沖洗采用先氣沖后氣水聯合反沖方式，其中氣沖強度15L/(m2·s)，氣沖時間10min，水沖強度10L/(m2·s)，氣水聯合反沖時間20min。

其中石英砂濾池尺寸(800mm×3650mm)，內填裝不同粒徑的石英砂，底部承托層石英砂粒徑5mm，高300mm，上部英砂粒徑1mm，高1200mm;臭氧柱(300mm×6650mm);3個BAF尺寸(700mm×5350mm)，卵石承托層高300mm，填料填裝高度2700mm。

1．3實驗方法

(1)在1．5m3/h進水流量且臭氧單點投加的條件下，通過調節不同臭氧濃度確定最佳臭氧投加量。

(2)在1．5m3/h進水流量且最佳臭氧投加量條件下，通過按一定比例對臭氧進行單點(一級臭氧柱底部)，2點(一、二級臭氧柱底部)和3點(一、二、三級臭氧柱底部)投加，確定最佳臭氧投加方法和投加比例。

(3)在最佳臭氧投加量、投加方法和投加比例下，通過調整進水流量從1．5～5．0m3/h改變臭氧接觸時間，確定最佳臭氧接觸時間。

(4)在最佳臭氧預處理條件下考察臭氧與3種不同曝氣生物濾池組合工藝對COD和色度的去除情況。

1．4分析指標及方法

COD采用標準方法測定;色度采用鉑鈷比色法測定;臭氧濃度采用碘量法的改進法測定。

2實驗結果與討論

2．1臭氧投加量對二級生化出水的處理效果影響

2．1．1對COD去除情況

不同臭氧投加量對COD去除效果如圖2所示。進水COD波動較大，在93～133mg/L，經不同濃度臭氧氧化后出水COD濃度在72～117mg/L。臭氧投加量為20、25、30、40mg/L時，COD平均去除率分別為11．9%、17．4%、18．8%和24．2%，隨著臭氧濃度增加，COD去除率增加幅度減緩，當投加量由20mg/L增至25mg/L時，COD平均去除率增加5．5%，而由25mg/L增至40mg/L時，COD平均去除率只增加6．8%�？梢姰敵粞跬都恿吭鲋�25mg/L后，繼續增加臭氧投加量對COD去除率增長幅度不大，同時臭氧量的增加也會導致臭氧氧化后有機物極性增強，從而降低后續生物填料的吸附生化效果。本實驗臭氧氧化目的旨在將難降解大分子有機物氧化為易降解小分子有機物并提高可生化性，以利于后續BAF對小分子有機物的生化處理，因此，25mg/L的臭氧投加量較為合理。

2．1．2對色度去除情況

不同臭氧投加量對色度去除效果如圖3所示。進水色度較高，在100～125度，經過不同濃度臭氧氧化后出水色度在20～70度，總平均去除率為60%。臭氧投加量為20、25、30和40mg/L時，色度平均去除率分別為42．7%、54．3%、63．6%和73．1%;臭氧一方面破壞了發色或助色基團，從而表現出對色度的高效去除;另一方面又改變了部分發色或助色基團的結構，有利于后續BAF的進一步去除。當臭氧投加量由20mg/L增至25mg/L時，色度平均去除率增加11．6%，而由25mg/L增至40mg/L時，色度的平均去除率只增加18．8%。開始時臭氧對水溶性染料脫色效果較好，去除率較高，隨著水溶性染料物質的分解氧化，繼續增加臭氧投加量對色度的去除效果增加不明顯。綜合考慮臭氧投加量增加導致運行成本顯著增加及對COD和色度的去除效果，確定臭氧投加量為25mg/L時較為合理。

2．2臭氧投加方法對二級生化出水的處理效果影響

2．2．1對COD去除情況

不同臭氧投加方法對COD的去除效果如圖4所示。黃年龍等研究表明，當采用兩點投加時各點臭氧投加比例沿水流方向依次為總投加量的80%～50%，20%～50%;采用三點投加時各點臭氧投加比例沿水流方向依次為總投加量的80%～40%、10%～30%和10%～30%。因此本實驗在最佳臭氧投加量25mg/L時取單點、兩點(4∶1、1∶1、2∶1)和三點(6∶3∶1、4∶3∶3、8∶1∶1)共7種投加方法進行去除效果比較。在整個實驗過程中進水COD波動較大，為89～117mg/L，在上述7種臭氧投加方法下COD的平均去除率分別為16．4%、28．6%、25．3%、15．1%、33．9%、17．2%和17．4%。由于臭氧分解的半衰期較短，同時臭氧與廢水中的有機物作用時間相對較長，當采用單點和兩點投加時，一、二級中的臭氧未能被充分利用而自身氧化分解，導致臭氧利用率較低;而采用三點投加時，雖然臭氧利用率有所提高，但由于每級反應柱內臭氧投加比不同對水中有機物降解有所不同。實驗表明當臭氧投加比為6∶3∶1時，各級臭氧的利用率最高，對有機物的降解最為徹底，因此對COD的去除效率最高。

2．2．2對色度去除情況

不同臭氧投加方法對色度的去除效果如圖5所示。實驗過程中進水色度較高在100～125度，經25mg/L臭氧氧化后出水色度在40～70度。臭氧采用單點、兩點(4∶1、1∶1、2∶1)和三點(6∶3∶1、4∶3∶3、8∶1∶1)投加時，其平均去除率分別為44．3%、50．3%、59．8%、53．3%、59．3%、46．3%和55．5%�？梢姡趦牲c(1∶1)和三點(6∶3∶1)的投加方法下臭氧對發色基團的氧化效果優于其他投加方法，綜合考慮COD和色度去除效果，選擇三點投加方法，且投加比為6∶3∶1。

2．3臭氧接觸時間對二級生化出水的處理效果影響

2．3．1對COD去除情況

不同臭氧接觸時間對COD的去除效果如圖6所示。實驗期間進水COD在76～153mg/L波動，在臭氧投加量為25mg/L且投加比為6∶3∶1時，出水COD波動較大，平均去除率隨接觸時間的減少而增加，當接觸時間由168min減少至42min時，COD去除率由16．6%增加至26．6%;繼續減少接觸時間，平均去除率有所降低，當接觸時間為30min時，平均去除率下降至20．9%。這是由于臭氧分解速率較快，利用率相對較低，過長接觸時間并不能提高對COD去除效果，但接觸時間過短，臭氧不能及時氧化水中的有機物，尚未分解的臭氧容易進入后續曝氣生物濾池，不利于微生物的生長，因此確定合理的接觸時間為42min。

2．3．2對色度去除情況

不同臭氧接觸時間對色度的去除效果如圖7所示。進水色度波動較大，在90～145度，經25mg/L且投加比6∶3∶1臭氧氧化后出水色度波動也較大，在44～100度。在不同的臭氧接觸時間內，臭氧對進水色度的平均去除率變化不大，接觸時間從168降到30min，色度平均去除率分別為36．8%、33．9%、31．7%、33．1%和33．3%。色度所反映的是大分子或碳碳雙鍵類物質，在較短時間內，臭氧即可將該類物質氧化為有機酸和醛類等小分子物質，因此綜合考慮COD和色度去除效果，選擇臭氧接觸時間為42min較為合理。

2．4最優條件下臭氧-曝氣生物濾池運行效果

2．4．1對COD去除情況

在最優臭氧運行條件下臭氧與不同填料BAF對COD的去除效果如圖8所示。進水COD在99～135mg/L，波動較大，經25mg/L且投加比6∶3∶1、接觸時間42min臭氧氧化后出水COD在82～115mg/L，再經活性炭BAF、混合填料BAF和陶粒BAF處理后出水COD分別為44～55mg/L，46～62mg/L和76～98mg/L。盡管臭氧氧化出水COD波動較大，但活性炭可以利用其本身的高吸附性及其表面高密度生物膜的生物降解和生物絮凝能力將水中的COD去除，因此活性炭BAF出水能穩定達到一級B排放標準(60mg/L)�；旌咸盍螧AF較活性炭BAF出水COD稍偏高，除少數幾天存在波動外，都低于60mg/L;而陶粒由于比表面積相對較小，孔隙較大，表面吸附的微生物較少，因此陶粒BAF對COD的去除不高。

2．4．2色度去除情況

在最優臭氧運行條件下臭氧與不同填料BAF對色度的去除效果如圖9所示。進水色度為100～125度，經25mg/L且投加比6∶3∶1、接觸時間42min臭氧氧化后出水色度在40～70度，平均去除率為51．1%�；钚蕴緽AF和混合填料BAF的出水色度分別為5～7度和5～10度，出水色度穩定達到并低于一級B排放要求(30度)。而陶粒BAF出水色度為40～65度，出水色度有時甚至高于進水。原因可能是由于填料表面的微生物在代謝過程中產生了一些帶有發色或助色基團物質，而陶�？紫遁^大，無法有效截留這些發色或助色基團導致色度升高。