臭氧氧化-曝氣生物濾池處理印染廢水.doc

臭氧曝氣生物濾池處理酸性玫瑰紅染料廢水*汪曉軍林德賢顧曉揚 董方華南理工大學環(huán)境科學與工程學院 廣東 廣州 510640摘要：在實驗室配制含酸性玫瑰紅染料的印染廢水，采用臭氧氧化曝氣生物濾池工藝開展處理試驗。試驗運行結果表明：臭氧氧化處理能提高模擬廢水的可生化性，BOD/COD值由原水的0.18上升到0.36。經組合工藝處理后出水COD小于40mg/L，色度40倍以下，SS約50mg/L。處理效果良好。關鍵詞：印染廢水；酸性玫瑰紅染料；臭氧；曝氣生物濾池；難生物降解中圖分類號：X701 文獻標識碼： 文章編號：Treatment of dye Containing wastewater by ozonizing - biological aerated filter process Lin Dexian, Wang Xiaojun, Gu xiaoyang, Dong fangSchool of Environmental Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640Abstract: The ozonizing - biological aerated filter process was used to treat the dye containing wastewater. The result shows that the ozonizing can improve the biodegradability, the BOD/COD ratio increase from 0.18 to 0.36. The effluent qualities are COD less than 40mg/L、SS about 50mg/L and color less then 40 times, and very good result was got by this process. Key words: Dyeing wastewater; acid roes dye; ozone; biological aerated filter; refractory wastewater4酸性玫瑰紅為氧雜蒽染料，在厭氧及好氧條件下均難以生物降解1，另外由于酸性玫瑰紅水溶性很好，利用混凝的方法難以去除。因而當生產過程中主要采用酸性玫瑰紅染料時，生產過程排放的廢水可生化性差，難以處理。目前該類廢水常用的處理方法是加入次氯酸鈉氧化脫色，但次氯酸鈉氧化對COD去除率低，出水COD仍超標，且在氧化過程中會產生致癌的THMs物質2。該類廢水COD不高，但可生化性非常差，針對含酸性玫瑰紅等難生物降解染料的印染廢水開發(fā)經濟有效的工藝有較大意義。對難生物降解廢水的處理，采用化學氧化技術提高難降解物質的可生化性是一種有效的方法34。本文首先采用臭氧氧化處理脫色及提高廢水的可生化性，根據(jù)廢水COD不高的特點，采用對低濃度廢水具有高效處理性能的曝氣生物濾池工藝進一步去除有機污染物。1 實驗裝置與實驗方法1.1 模擬廢水配制某廠使用酸性玫瑰紅染料對錦綸布染色，每生產一噸布約產生10噸廢水，用染料約2.5kg，加入除油劑及勻染劑2kg，染料上染率約90%，10%的染料被廢染液或漂洗水帶走。廢水中主要污染物質包括沒有上染的酸性玫瑰紅染料、除油劑和勻染劑，也有少量布面上殘留的雜質。在實驗室參照廢水的污染物主要成分含量配制模擬廢水：酸性玫瑰紅染料30mg/L，除油劑和勻染劑各200mg/L。模擬廢水的水質如下表1。表一：模擬廢水水質Table 1 The Simulating Influent QualitypH色度CODBOD74000倍300mg/L60mg/L1.2 實驗裝置與操作實驗裝置分兩部分，一部分為臭氧氧化裝置，工藝流程如圖1；另一部分為曝氣生物濾池處理裝置，工藝流程如圖2。實驗裝置所用的設備見表2。圖1 臭氧氧化工藝流程示意圖 Fig.1 The Process Drawing*廣東省科技廳項目（2002C31630）作者簡介汪曉軍(1964-) 華南理工大學環(huán)境科學與工程學院副教授，主要研究方向：水處理藥劑，水處理工程。電話E-mail 圖2 曝氣生物濾池工藝流程示意圖Fig.2 The Biological Aerated Filter Drawing表2 實驗用主要設備Table 2 The Main List of Equipment for Experiment序號名稱規(guī)格與型號1臭氧發(fā)生器2mg/L 42氣體流量計3臭氧氧化反應柱115mm1200mm4貯水箱35cm30cm50cm5進水計量泵LPH6 Qmax=18.9l/h6上流式BAF柱150mm1200mm7曝氣泵ACO328 Q=75l/min8反沖氣泵ACO500 Q=470l/min9反沖水泵WZ10-10 Q=10l/min10出水收集箱20cm30cm50cm臭氧發(fā)生器出口通過氣體流量計計量氣體流量。根據(jù)預先測定的臭氧發(fā)生器的臭氧化氣中的臭氧濃度，計算出臭氧的發(fā)生量。臭氧反應柱底部設有微孔陶瓷擴散器，臭氧通過擴散器進入反應柱中，使臭氧迅速擴散到廢水中。1.3 分析方法廢水的色度、pH、CODcr、BOD5的檢測均參照標準檢測分析方法5，臭氧濃度的測量采用碘量法6。本實驗還通過繪制廢水的COD生物降解曲線來評價廢水的好氧生物降解性能7。試驗方法如下：將新鮮的活性污泥（加入量按使混合后MLSS約在3000mg/L）、營養(yǎng)鹽和受試的廢水混合于一個容器中，曝氣7天，同時作一個空白試驗（不加受試的廢水）。在試驗期間定期（每天）取樣測量過濾后的廢水的CODcr。用下式計算CODcr降解率DCOD：式中：DCOD取樣測定時的COD降解率； cA受試廢水的初始濃度； cT取樣測定時的COD濃度； cB取樣測定時空白試驗的COD濃度。繪制CODcr降解率與時間的關系曲線，得廢水的CODcr生物降解曲線，由降解曲線作受試廢水好氧生物降解性能的定性評價。2 實驗結果與討論2.1 臭氧處理對色度去除的效果對實驗室配制的模擬廢水采用臭氧氧化處理，色度去除效果如圖3。色度去除率隨著臭氧用量的增加而增加，當臭氧/染料（質量比，以下相同）達到4.5:1時，色度去除率達99%，模擬廢水氧化后色度在20倍以下，臭氧/染料為3.6:1時，模擬廢水氧化后色為40倍。圖3 臭氧氧化對模擬廢水色度去除效果Fig.3 The De-color Efficiency by Ozonizing Oxidation2.2 臭氧處理對COD去除效果臭氧處理對模擬廢水COD的去除效果如圖4，臭氧/染料為3.6和4.5時，模擬廢水COD的去除率在30%左右，繼續(xù)增大臭氧的用量對COD去除率沒有明顯影響。圖4 臭氧氧化對模擬廢水COD去除效果Fig.4 COD Removing Efficiency by Ozonizing Oxidation2.3 臭氧處理對模擬廢水可生化性提高的影響一般情況下，化學氧化能改變難生物降解化合物的結構，使其斷裂成更小的分子，這些中間產物一般比原化合物更易被微生物降解89。試驗對經臭氧/染料為3.6和4.5分別處理后的模擬廢水的可生化性的改變進行了研究，氧化前后的COD生物降解曲線如圖5、圖6。圖5 臭氧/染料為3.6時模擬廢水氧化前后COD生物降解曲線Fig.5 Biodegradability Curve of Influent and effluentby Ratio of Ozone to Dye 3.6由試驗結果，模擬廢水經臭氧氧化處理后可生化性得到了明顯的改善，不僅適應期大大縮短，而且最終達到的CODB/COD值由原水的0.3增大到氧化后的0.6,根據(jù)CODB與BOD的換算關系10，氧化后模擬廢水的BOD/COD值為0.36，由此可見，模擬廢水經臭氧氧化后由難生物降解變?yōu)橐妆簧锝到?。圖6 臭氧/染料為4.5時模擬廢水氧化前后COD生物降解曲線Fig.6 Biodegradability Curve of Influent and effluentby Ratio of Ozone to Dye 4.52.4 臭氧-曝氣生物濾池工藝處理模擬廢水的效果（1）不同臭氧投加量的影響對模擬廢水采用臭氧-曝氣生物濾池組合工藝進行處理，曝氣生物濾池的停留時間固定為5小時，改變不同的臭氧投加量，得試驗結果如表3。由試驗結果，不經臭氧預處理，工藝對模擬廢水的COD去除率只有不到30%，色度甚至上升。經臭氧處理后，COD及色度去除率大幅上升，在臭氧/染料值為3.6時，工藝對模擬廢水的COD去除率可達約90%，最終出水色度40倍。（2）曝氣生物濾池停留時間對COD去除的影響采用臭氧-曝氣生物濾池組合工藝對模擬廢水進行處理，固定臭氧的投加量為臭氧/染料=4.5，改變曝氣生物濾池的停留時間分別為3小時和7小時。得到組合工藝對模擬廢水處理效果如圖7。曝氣生物濾池停留時間為3小時，出水COD平均約為33mg/L，工藝COD去除率平均達到88%；停留時間為5小時，出水COD平均約為25mg/L，工藝COD去除率平均達到91%；停留時間為7小時，出水COD平均約為16mg/L，工藝COD去除率平均達到95%。組合工藝對模擬廢水的處理取得了非常好的效果。表3 不同臭氧量預處理下臭氧-曝氣生物濾池工藝處理效果Table 3 The Treatment Results of Ozonizing - biological Aerated Filter Process in Different Ozone Dosage臭氧/染料COD(mg/L)COD去除率(%)色度(倍)原水臭氧出水臭氧BAF全工藝原水臭氧出水0297.81297.81210.80029.2229.224000400045001.8297.81261.9847.6212.0381.8284.0140008008002.7297.81230.3033.3022.6785.5488.8240002002003.6297.81207.1030.4630.4685.29 89.77 400040404.5297.81203.0525.2531.8287.56 91.52 40002020圖7 不同曝氣生物濾池停留時間對處理效果的影響Fig.7 The Effect of Retention Time of BAF to Treatment Result3 經濟技術分析對實驗室配制的模擬廢水采用臭氧-上向流曝氣生物濾池工藝處理，主要工藝參數(shù)：臭氧投加量為臭氧/染料=3.6，曝氣生物濾池停留時間3小時，氣水比4:1。處理后出水水質可達到色度40倍，COD約40mg/L，SS約50mg/L。按產生每克臭氧需耗電20w計，噸水處理耗電2.7kw，按電費為0.7元/度計，臭氧工藝段耗電費1.89元/噸水，鼓風曝氣需耗電費0.1元/噸水。4 結論（1）臭氧氧化對含酸性玫瑰紅模擬廢水的色度去除效果很好，臭氧/染料=3.6時，色度去除率可達到99%，氧化后廢水色度40倍。（2）臭氧氧化處理能提高模擬廢水的可生化性，臭氧加入量為臭氧/染料=3.6時，BOD/COD值由原水的0.18上升到0.36。（3）臭氧-曝氣生物濾池工藝處理模擬廢水，處理后出水水質可達到色度40倍，COD小于40mg/L，SS約50mg/L，處理費用約2元/噸水。工藝簡單，投資費用低。該處理工藝目前已申請了國家發(fā)明專利。參考文獻 安虎仁,錢易,顧夏聲,楊艷茹. 厭氧條件下染料的生物降解性能與染料廢水處理的研究. 化工環(huán)保. 1994, 14:200-2042 張立義. 次氯酸鈉對印染廢水中揮發(fā)性鹵代烴的影響. 環(huán)境污染與防治. 2001, 2:913 Zing U, Andrew Hong, Wavrek David. 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