混合微电解技术用于印染废水处理

　　印染废水中所含的浆料、染料、助剂以及染料与织物的反应物往往是难生物降解物质，在处理印染废水时需先将这些物质分离、去除，再进行生化处理。常规的预处理是投加混凝剂（ 如FeSO4、AlCl3等），苏玉萍等人［1］的研究表明常规投药需要的混凝剂用量 较大（如FeSO4的适宜投量为750～950mg/L），这样会导致废水的处理费用提高，实际运行 时将产生大量的泥渣，出水会变黄（投加FeSO4）。?最近，用混合微电解工艺在广东某印染厂废水处理的现场试验中取得了很好的效果。
　　微电解去除印染废水中污染物的主要作用机理为：
　　① 络合、混凝作用，微电解反应连续释放的Fe2+成为络合剂和高效混凝剂；
　　② 还原作用，微电解产生的新生态氢使某些染料的显色基团脱色；
　　③ 氧化作用，微电解产生一定量的新生态氧具有很强的氧化性，可氧化一部分无机物和有机物。?
　　1、现场试验
　　1.1 工艺流程在以往的微电解应用中，大多数都将微电解工艺设计为固定床形式（类似石英砂过滤），让废水穿过静止的微电解铁屑层，在此过程中发生微电解反应，但实际运行中发现这样的设计存在下述两个问题：?① 运行一段时间后微电解工艺效率下降，这是由于铁屑的表面出现了惰性层而阻止了微电解反应的继续进行；?② 由于印染废水中存在织物纤维，易被微电解铁屑层拦截而致堵塞。针对传统微电解反应器的缺点，将微电解反应器设计为机械搅动式，这样既可破坏铁屑表面的惰性层，又可避免纤维堵塞。此外，强烈的搅动加快了反应速度，可以加速产生Fe2+.部分废水通过微电解反应后，与原水直接混合能得到很好的处理效果，称这样的工艺为混合微电解技术，并将微电解反应的出水与原水混合时的体积比称作混合比。
　　废水由集水池经水泵提升后分成两部分，第一部分进入微电解反应器，其流量可通过流量计控制；第二部分进入混合池，与微电解出水混合后再沉淀，其流量也通过流量计控制。第一部分废水在进入微电解反应器前，先加酸调节废水的pH值为3左右。微电解反应器的出水在与第二部分废水混合时，需视废水的pH值情况加入少量的石灰，调节出水的pH值为8～9，在此pH值范围的沉淀状况较好。沉淀后的上清液由上部排出，污泥则沉于池底，再经排泥管定期排出。
　　1.2 试验内容2000年6月在广东某印染厂的废水处理站进行了现场试验。该印染厂所用的染料绝大部分为活性染料，根据当地环保部门的监测结果，废水中COD≤550mg/L，BOD5≤150mg/L，色度≤200倍，pH值为10～11.另外，废水中SS含量很低，这是由于漂洗用水为 软化水，漂洗过程很少有悬浮物进入。因执行《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287—92）一级标准（COD≤100mg/L，BOD5≤25 mg/L，色度≤40倍），故应控制的主要污染指标是COD和色度。?现场试验的设计流量为30L/h，每天从上午9点至下午6点连续运行，试验内容包括：?① 考察该工艺在连续运行情况下处理印染废水的有效性；② 获得合适的混合比；?③ 微电解处理出水的生化处理效果（主要为COD的去除）。
　　试验设备主要有：折板式加酸混合槽，体积为10L，停留时间为10～15min；微电解反应器，尺寸为300mm×500mm，反应料厚为300mm，停留时间为0.5h；折板式混合槽，体积为10L，停留时间为10～15min；沉淀槽，竖流式沉淀池为500mm×800mm，停留时间为3.8h；曝气沉淀槽，尺寸为50mm×800mm（与竖流式沉淀池结构类似，中心曝气筒尺寸为300mm×700mm），总停留时间为3.8h.上述设备均采用PVC材料焊接而成。
　　1.3  试验过程现场试验连续进行4d，根据工厂生产的排水特点选取每天废水水质最不利时段（此时染色废水排放集中，色度最深）测定废水和处理水的COD浓度。
　　此外，还测定了微电解处理出水经曝气后的COD浓度变化。设计流量为30L/h，曝气时间为15～30min，沉淀时间约为2h. 1.4 试验结果① 水样外观?根据6月19日至22日连续4d的观察，发现生产废水的排放具有间歇性，通常上午废水色度较浅，下午则较深。?尽管废水水质变化较大，但当混合比控制在1∶4左右时，即使是废水色度最深的时段，沉淀出水也能保持清澈，近于无色透明。
　　?　② 对COD去除的效果?表1是废水色度最深时的取样分析结果。
　　表1 微电解处理去除COD的效果

进水　出水　COD去除率（%）　取样时间　COD（mg/L）　取样时间　COD（mg/L）　2000-06-19　247　2000-06-19　67　72.9　2000-06-20　347　2000-06-20　75.6　78.2　2000-06-21　202　2000-06-21　95　53　2000-06-21　248　2000-06-21　110　55.6　

　　③ 微电解处理出水的生化曝气效果?经过4d的连续运行，发现污泥产量很少，出水沉淀后上清液清澈透明。

　　曝气处理前后废水的COD浓度变化见表2.

　　表2 生化曝气处理微电解出水的效果

微电解出水（生化曝气进水）　生化曝气处理出水　COD去除率（%）　取样时间　COD（mg/L）　取样时间　COD（mg/L）　2000-06-21　77.5　2000-0 6-21　11.6　85　2000-06-22　110　2000-06-22　21.5　80.5　
　　④ 混合比取一定的微电解出水，再按比例取一定的原废水进行混合并调节pH值，静置沉淀30min，观察絮体的生成和沉淀效果，直至上清液几乎无色透明。试验结果见表3.?
　　表3 试验得到的合适混合比
试验时间　混合比　试验时间　混合比　2000-06-19　上午　1∶4，1∶5，1∶6　2000-06-21　上午　1∶4，1∶5，1∶6　下午　1∶4，1∶5　下午　1∶3.5　2000-06-20　上午　1∶4，1∶5，1∶6　2000-06-22　上午　1∶4，1∶5　下午　1∶3.5，1∶4　下午　　　
　　2、结论
　　① 混合微电解工艺对以活性染料为主的印染废水的脱色效果较好。从连续4d的运行来看，尽管原水的色度波动很大，但微电解处理出水几乎无色透明。
　　② 混合微电解工艺对印染废水的COD去除效果较好（去除率为53%～78%）。由于试验为连续运行，取样时为最不利时段，因此这一结果具有代表性。现场试验的处理效果不如小试 ，但比固定床的去除效果高30%左右，这可能是混合式微电解避免了铁屑钝化且反应时的pH值较低（为3左右，固定床的pH值为5左右），反应相对剧烈，其氧化作用也更强烈的缘故。
　　③ 采用混合微电解工艺，只将1/5的废水通过微电解反应器，反应后与4/5的废水进行混合（即1∶4的混合比），这样可以减少微电解设备的体积，降低工程投资。
　　④ 微电解处理出水的生化处理效果好。曝气时间为15～30min时，对COD的去除率＞80%.?
　　致谢：感谢常熟中亚环保设备厂的支持以及北京国环清华环境工程设计研究院的王木梁教授、广东工业大学环境与资源工程系的朱又春教授的指导。
　　参考文献：
　　［1］ 苏玉萍。以活性染料为主要成分的印染废水的混凝脱色试验［J］。化工环保， 2000，20（2） ：9-11.
　　［2］郝瑞霞。铁屑过滤法预处理可生化性差的印染废水［J］。化工环保，1999 ，19（3）：18-21.
　　［3］李亚新。国外印染废水的电化学处理［J］。给水排水，1999，25（1）：42-44.
　　［4］李家珍。染料、染色工业废水处理［M］。北京：化学工业出版社，1997.
　　［5］张林生。染料废水的脱色方法［J］。化工环保，2000，20（1）：23-25.