催化铁内电解_生物膜法处理化工废水

1、催化铁内电解/生物膜法处理化工废水刘剑1,马鲁铭1,赖世华2(1.同济大学城市污染控制国家工程研究中心,上海200092; 2.华东理工大学资源与环境工程学院,上海200237摘要:化工废水因含有难降解和对生物有抑制性的物质而较难处理,为此以某工业区的化工废水为研究对象,考察了催化铁内电解/悬浮填料生物膜法的处理效果,并同现有工艺进行比较。结果表明,催化铁内电解可提高废水的可生化性,整个工艺对COD 、BOD 5、N H 3-N 、色度等的去除效果较现有工艺有明显改善。关键词:催化铁内电解;悬浮填料生物膜法;化工废水中图分类号:X703.1文献标识码:C 文章编号:1000-4602(2004

2、11-0055-03C atalyzed Iron Internal Electrolysis/Bio 2f ilm Process for ChemicalW aste w ater T reatmentL IU Jian 1,MA L u 2ming 1,LA I Shi 2hua 2(1.N ational Engi neeri ng Research Center f or U rban Poll ution Cont rol ,Tongji U niversity ,S hang 2hai 200092,Chi na ;2.School of Resource and Envi ro

3、nmental Engi neeri ng ,East Chi na U niversityof Science and Technology ,S hanghai 200237,Chi na Abstract :The chemical wastewater is difficult to treat due to containing refractory biodegrad 2able substances and inhibitory substances to biomass.A study was made on chemical wastewater from an indust

4、rial zone to investigate the treatment effect of catalyzed iron internal electrolysis /suspended carrier bio 2film process ,and to compare it with current process.The result indicates that catalyzed iron internal electrolysis can improve biochemical treatability ,and the removal effect of whole proc

5、ess on COD ,BOD 5,N H 3-N ,and color is improved significantly as compared with the current process.K ey w ords :catalyzed iron internal electrolysis ;suspended carrier bio 2film process ;chemical wastewater基金项目:国家高技术研究发展计划(863项目(2002AA601270;上海市重点学科建设项目1试验材料与方法111原水水质和试验流程原水为上海某工业区污水处理厂的均质池出水,其中约80

6、%为精细化工企业废水,其余为生活污水,原水成分复杂、生物难降解物质所占比例高、水质波动大,且时常含有对生物有抑制性的物质。试验期间的原水水质见表1,试验工艺流程见图1。催化铁内电解反应器为推流式,采用PVC 板制作,有效容积为10L ,沿水流方向设有上、下过流挡板,强制水流呈波浪式流动,以避免产生水流死区;将铁刨花与催化材料(用铜屑和溴化十六烷基三甲胺改性的沸石按51的比例充分混合后放入反应器中组成滤床,并确保滤床高出水面,避免短流;反应器密闭,以防止空气进入。催化铁内电解预处理段中国给水排水2004Vol.20CHINA WA TER &WASTEWA TER No.11的水力停留时间为2h

7、 。为强化固液界面的传质,按25的回流比回流预处理出水。 表1原水水质Tab.1Raw water quality项目范围均值p H6.67.47.1温度(203526COD (mg/L 203.5869.9382.9BOD 5(mg/L 136288166NH 3-N (mg/L 21.132.026.4PO 3-4(mg/L 1.54.82.9色度(倍1625671 图1试验工艺流程Fig.1Flow chart of treatment process悬浮填料生物膜反应器也采用PVC 板制成,长宽高=80cm40cm 40cm ,有效水深为25cm ,总有效容积为L 。填料为聚丙烯材质,

8、外形尺寸为 50mm 50mm ,比表面积为344m 2/m 3,密度为0.960.99g/cm 3,投加比例为40%。采用微孔曝气,气水比约为201,水力停留时间为16h ,污泥不回流。待工艺稳定运行后,测得生化反应器中的生物量为1.3g/L ,平均有机负荷为0.41gCOD/(gSS d ,溶解氧保持在4mg/L 左右。该工业区污水处理厂的生化处理工艺为SBR 法,总停留时间为24h ,其中曝气时间为16h 。112分析方法COD :重铬酸钾法;BOD 5:容量法;溶解氧:YSI溶氧仪;p H :p HS 3精密数显酸度计;生物膜量:105下烘干2h 后称重;N H 3-N :纳氏试剂光度

9、法;NO -3:酚二磺酸光度法;PO 3-4:钼酸铵分光光度法;色度:稀释倍数法。2结果与讨论211对COD 、BOD 5的去除效果稳定运行期间的COD 、BOD 5去除情况如图2、3所示。图2连续流试验的COD 浓度变化Fig.2Variation of COD in continuous flow test图3连续流试验的BOD 5浓度变化Fig.3Variation of BOD 5in continuous flow test装置出水的COD 平均值为64.7mg/L ,总去除率为81.8%,其中预处理段的去除率为42.1%,生化段的去除率为67.3%;出水BOD 5平均值为20.1m

10、g/L ,预处理段的去除率为45.8%,生化段为76.6%,总去除率为87.2%。而同期污水厂出水的COD 平均值为84.2mg/L ,去除率为69.8%;BOD 5平均值为31.2mg/L ,去除率为74.4%。由于预处理段为缺氧环境,因此COD 和BOD 5在该段的去除主要是铁离子的混凝作用。同时相当部分难降解有机物的去除也使废水的可生化性得以改善。同传统活性污泥法相比,悬浮填料生物膜法产生的污泥少,处理成本更低。滤床对悬浮物的截留和吸附对COD 和BOD 5的去除也有一定贡献。运行中产生了一些沉淀,但对工艺的稳定运行影响很小,未出现板结和堵塞现象。尽管如此,在实际工程设计时还是要充分考虑

11、此段的排泥。212p H 值的变化在二段处理过程中发生了复杂的氧化还原反应,废水的pH值得到了提高:预处理后为7.5,生化段出水为7.7,整个过程中pH值提高了约0.6。pH的偏碱性有利于产生Fe(OH3沉淀,使污水得以净化。213对N H3-N的去除效果悬浮填料生物膜段的硝化效果很好,出水氨氮平均浓度为2.6mg/L,去除率高达90.0%。由于生物处理段未设置缺氧反硝化单元,因此硝酸盐浓度从4.1mg/L降至3.0mg/L后又升至16.9mg/ L。而同期污水厂的氨氮去除率却为负值(浓度增加了3.4%,这说明部分难降解的含氮有机物在生化处理过程中释放出了氨氮,同时硝化效果也不理想。试验中发现

12、,悬浮填料上附着了大量的絮状生物膜。进一步的平行对比试验表明:采用内电解预处理工艺后悬浮填料上的生物量增加了87%,这是由于催化铁内电解工艺预先去除了部分对生物有抑制性的化学物质所致。硝化细菌的大量增长使装置的硝化能力显著增强。214对PO3-4的去除效果预处理增加了铁离子的含量并提高了废水的p H值,对去除磷酸根非常有利。该工艺对磷酸根和总磷的去除率分别为61.3%和63.1%,出水平均浓度分别为1.1mg/L和1.6mg/L,基本达到了二级排放标准。215对色度的去除效果试验结果表明,预处理、生化段和整个处理过程的色度去除率分别为56.0%、29.4%和69.0%,出水平均色度为22倍。由

13、于色度主要是由一些难降解的有机物造成的,可见催化铁内电解法对化工废水有很好的预处理效果。3结论催化铁内电解预处理可以提高工业废水的可生化性,从而提高了整个工艺的处理效率。催化铁内电解与悬浮填料生物膜法耦合可提高生物量,显著改善了生物脱氮效果。催化铁内电解预处理起到了投加铁盐的作用,可获得良好的除磷效果。催化铁内电解法无需曝气和调节p H值,能耗和材料消耗均较低,而且工艺简单,适合于化工废水预处理。参考文献:1徐文英,周荣丰,马鲁铭,等.催化铁内电解处理难降解废水的方法P.中国:1382649A,2002-04-09. 2Tak2Hyun K im,Chulhwan Park,Jinwon Lee.Pilot scaletreatment of textile wastewater by combined process(flu2idized biofilm process2chemical coagulation2electrochemi2cal oxidationJ.Water Res,2002,36:3979-3988. 3魏复盛.水和废水监测分析方法(第3版M.北京.中国环境科学出版社,1998.电话:(02165900278E-mail:new-sword收稿日期:2004-05-26征订启事2005年应用化工(月刊征订启事应用化工杂志2