高浓度化工有机废水处理工艺的效果研究

何义亮¹ 张波²
（1.上海交通大学环境科学与工程学院，上海 200240；2.兰州铁道学院环境工程系，甘肃兰州 730070）

　　摘　要：本文研究了铁碳微电解—高效复合微生物对于化工有机废水的处理效果。通过试验，经过铁碳微电解预处理以后，B/C比由0.13提高至0.32，酸度有所下降。进水COD在4000～5000mg/L时，经过铁碳微电解—高效复合微生物，出水COD低于100mg/L，进水NH₃-N在80～100mg/L时，出水低于15mg/L。
　　关键词：铁碳微电解 微生物 有机废水

Study On The Treatment Effect For Chemical Industrial Organic Wastewater
He Yiliang¹　　Zhang Bo²
(1.School of Environmental Science and Engineering in Shanghai Jiaotong University.200240;
2.Dept. of Environmental Engineering,Lanzhou 730070,China)

　　Abstract:The effect of ferric-carbon micro-electrolysis-effective synthesized microbiology was stuied in this article. The experiments prove that the biodegradability could be enhanced from 0.13 to 0.32; After the treatment, COD of the effluent was less than 100mg/L, and NH₃-N was less than 15mg/L in the effluent when NH₃-N was 80-110mg/L.
　　Key word:ferric-carbon micro-electrolysis; microbiology; organic wastewater

1 前言

　　处理生物难降解的有机物质，常用的提高可生化性的方法有铁碳微电解和厌氧水解酸化。铁碳微电解具有使用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉及操作维护方便等特点，因使用的主要原料是来自钢铁切削的废弃的铁刨花，也不需要消耗有限的电力资源，因而在某种程度上讲该方法作为化工有机废水的预处理方法具有“以废治废”的意义。化工废水经过铁还原以后，生化性有所提高，但由于本试验废水水质极为复杂，含有大量的有毒难降解物质，而通过厌氧水解酸化可使许多高分子难降解物质水解成低分子易生化物质，进一步提高可生化化。经过铁碳微电解、厌氧水解酸化两级预处理以后，可生化性大大提高，但此时水中的有机物含量相当高，因而必须选取行之有效的生化方法。高效复合微生物近年来在染料、医药、涂料化工等废水工程的应用中获得了很好的效果。其主要是利用高效复合微生物优异的破杂环、断长链、耐盐、除氮、降COD、提高B/C的能力，在先进合理的工艺基础之上，对难降解废水进行处理。复合微生物在不同废水中的应用分成A型、B型和C型。大致由芽苞杆菌属（Bacillus）、产碱假单苞菌属（Pseudomonas）、硫杆菌属（Thiobacillus）、无色杆菌属（Achrommnabcter）、亚硝化单胞菌属（Nitrobacter）、肠杆菌属（Enterobacter）及微球菌属（Micococcus）等组成。高效复合微生物与普通活性污泥的显著区别是高效复合微生物的确种类齐全，活性高。
　　本试验主要研究了上海某试剂厂化工废水在处理的过程中，以铁碳微电解作为预处理，将高效复合微生物投入厌氧水解酸化和SBR反应器以后提高可生化性、去除COD）和氨氮的效果。

2 试验条件与方法

　　2.1 试验水质与测试方法
　　待处理废水水质如下1表示：

　　本试验所测各指标方法如下：
　　COD_cr：重铬酸钾法；BOD₅：稀释接种法；pH：玻璃电极法；
　　Cu²⁺：原子吸收法；Pb²⁺：原子吸收法；NH₃-N：酸式滴定法
　　2.2 试验工艺流程及装置
　　本试验工艺流程如图1所示。
　　原废水加入铁刨花与碳粉，铁刨花与碳粉按体积比1:1投入，通入空气，曝气量为1.5m³气/m³水.min，作用时间为2—3小时，倾出清液用NaOH液调节PH至7.5—8.0。在兼氧系统中加入复壮后的A型与B型复合微生物，在轻度搅拌下间断泵入前处理后的废水，兼氧装置并未密封，系统中无沼气生成，系统内微生物呈悬浮状态。控制发酵时间为2—3天，取出清液进行SBR好氧处理。在好氧处理罐中加入己复壮的B型复合微生物，放入兼氧出水，暖气16—18小时，沉淀2小时左右后排放。
　　试验装置：兼氧罐6升，SBR反应罐6升

3 试验结果与分析

　　3.1 单独用高效复合微生物的处理效果
　　原废水进行稀释，未作前处理直接用A型复合微生物进行处理，滞留4～6天，试验结果如表2所示：

　　由上表可以看出，原水未经预处理直接用单一A型微生物进行厌氧水解酸化—SBR处理系统后，在滞留4～6天COD的去除效果并不明显，而且在试验的过程中还发现污泥膨胀，菌种死亡等明显中毒现象。由此可知，即使采用高效复合微生物也须对此化工废水进行预处理以提高其可生化性。
　　3.2 铁碳微电解的预处理效果
　　3.2.1 降低酸度效果
　　经过铁碳微电解预处理后，原水的pH由平均1.7提高到了平均5.2，大大降低了废水的酸度，这主要是由于在酸性充氧的条件下发生了如下的反应：
　　　　O^2-＋4H⁺＋4e→2H₂O
　　这样大大减少了中和剂的用量。由于该试剂厂有剩余的废碱液，因而用氢氧化钠作为中和剂。
　　3.2.2 提高可生化性效果
　　铁碳微电解提高可生化性效果如表3和图2所示：

　　化工有机废水的显著特点之一就是有毒难降解物质含量高，可生化件差。由表3和图2可以看出经过铁碳微电解他以后，化工有机废水的可生化性显著提高。这是由于铁碳微电解池在酸性条件下，铁和新生成的Fe²⁺具有较强的还原能力，而且新生态的H也能与废水中许多组分发生氧化还原反应，使有机物断链，提高可生化性，从而为后续的生化处理提供了有利条件。
　　3.2.3 去除COD效果
　　铁碳微电解—混凝沉淀去除COD效果与不用铁碳微电解直接用氢氧化钠中和去除COD效果比较如图3所示：

　　经过铁碳微电解—混凝沉淀预处理系统之后，COD降低50％左右，而单独用氢氧化钠去中和废水时COD仅去除10％左右。进一步证明运用铁碳微电解作为预处理是非常必要的。经过铁碳微电解后COD较大幅度降低的主要原因就是铁碳微电解发生的氧化还原作用。
　　这样经过铁碳微电解后可大大降低后续生化工艺的负荷。
　　3.3 铁碳微电解—复合微生物处理效果
　　在经过铁碳微电解预处理以后，改用A+B型复合微生物进行试验，由于该化工废水中有毒难降解物质含量高，因此在生化处理中即使使用高效复合微生物也必须保证足够的水力停留时间的要求。兼氧停留时间设定为2天，SBR中好氧曝气16个时，试验结果如图4所示。

　　由图4可以明显看出，兼氧处理和SBR处理工艺中投入复合菌种后，COD大大降低，经过兼氧、SBR好氧曝气16hr后，COD可以达到100mg/L以下，达到国家一级排放标准。
　　在试验的过程中，也考察了水力停留时间的影响，当兼氧水力停留时间减小到36h时会影响到后续SBR的处理效果，而SBR中好氧处理的曝气时间己是达标的最低限度。因此，对于此种化工废水，保证足够的水力停留时间是必要的。
　　3.4 铁碳微电解—复合微生物去除NH₃-N效果
　　氨氮过高会影响生化处理微生物的脱氨酶活性。据文献报道^[1]、污水中氨氮浓度在50mg/L左右对生物活性就有影响，本工艺中在兼氧、好氧罐中加入了高效复合菌种，从而大大加强了除氮效果，如图5所示：

　　由图5可以看出，经过铁碳微电解—复合微生物工艺处理后，氨氮去除率在90％以上，出水氨氮低于15mg/L，达到国家一级排放标准。

4 结论

　　①铁碳微电解—高效复合微生物可以有效地提高化工有机废水的可生化性。
　　②当进水COD在4000～5000mg/L时，铁碳微电解—高效复合微生物能够有效地去除COD，使其达到国家排放标准。
　　③在废水中的氨氮在80～100mg/L时，铁碳微电解—高效复合微生物工艺可以使废水中的氨氮达到国家排放标准。

参考文献
　　[1] 白晓慧．改进AB法处理味精废水的中试研究．中国给水排水，2000 V01.16