微电解_SBR活性污泥法处理焦化废水_张文艺

第3卷第5期过程工程学报Vol.3No.52003年10月TheChineseJournalofProcessEngineeringOct.2003收稿日期：2003−03−09，修回日期：2003−06−13基金项目：安徽省自然科学基金资助项目(编号：2002KJ035)；安徽省高等学校青年教师科研资助计划项目(编号：2003jq132)作者简介：张文艺(1968−)，男，安徽省贵池县人，硕士，副教授，主要研究方向：环境工程，E-mail:zhangwenyi888@sina.com.微电解−SBR活性污泥法处理焦化废水张文艺(安徽工业大学化工与环境学院，安徽马鞍山243002)摘要：针对焦化废水可生化性差、难以生化处理的特点，采用微电解工艺作为预处理措施，去除部分污染物并提高废水的可生化性，再利用SBR活性污泥法进行了深度处理实验.结果表明，微电解法不仅能去除焦化废水中的COD、酚、氰、硫化物等有机污染物(COD去除率为70%,酚、氰、硫化物去除率分别为76.8%,65.9%,70.3%)，而且还能提高废水的可生化性(BOD5/CODcr由处理前的0.28提高到处理后的0.54，可生化性提高了48.2%).通过正交试验确定了微电解法预处理焦化废水的适宜参数为：进水COD≈2200∼2400mg/L，进水pH值约3.0∼3.2，微电解水力停留时间HRT≈55∼65min，Fe/C(体积比)≈1:1.5.应用微电解预处理−SBR深度处理焦化废水，可使出水达标排放(国家I级排放标准GB13456−92).关键词：微电解法；焦化废水；COD；正交试验；SBR活性污泥法中图分类号：X321.012文献标识码：A文章编号：1009−606X(2003)05−0471−061前言焦化废水是焦化厂(或煤气厂)在焦炭炼制、煤气高温干馏、净化及副产品回收过程中产生的含有挥发酚、多环芳烃及氧、硫、氮等杂环化合物的工业废水.它是一种高COD、高酚值、高氨氮且处理难度较大的一种工业有机污水.目前各焦化企业大多采用生化法(如两段生化法、延时曝气法、生物铁法、生物炭法等)处理焦化废水.据国家冶金局统计[1]，绝大多数焦化企业对焦化废水的处理效果不理想，不能达标排放，其中最为突出的是氨、氮去除率均低于30%，出水COD超标(大于100mg/L).安徽马鞍山钢铁集团公司焦化厂采用生物铁法处理焦化废水，也仅能使废水中的酚、氰达标排放，其它污染物如COD,BOD5及氨、氮等均不能100%达到环保部门考核排放要求.由于微电解反应能生成氧化能力较强的OH自由基，它能氧化分解废水中的大分子有机物，进而提高废水的可生化性[2−5]，且微电解生成的铁离子(Fe2+，氧化后变成Fe3+)加碱后生成絮状沉淀，能去除废水中的部分有害物质，因此可作为焦化废水的前处理工序．生化处理工艺选用近年来迅速发展的一种兼具A/O工艺特点且投资运行费用较低的SBR(SequencingBatchReactor)活性污泥法工艺.将这两种工艺结合起来，把微电解作为SBR预处理措施，称之为微电解−SBR活性污泥法.2微电解工艺反应机理微电解法是利用金属腐蚀原理，以Fe,C形成原电池对废水进行处理的工艺，又称内电解法、铁屑过滤法[2].其基本原理一般可以概括为以下几个方面：(1)原电池反应.铸铁是铁和炭的合金，即由纯铁和Fe3C及一些杂质组成，当铸铁浸入水中就构成了成千上万个细小的微电池，纯铁为阳极，Fe3C及一些杂质成为阴极，发生电极反应，这便是微电池.其基本电极反应式为：在阳极Fe−2e→Fe2+,E0(Fe2+/Fe)=−0.44V；在阴极2H++2e→H2,E0(H+/H2)=0V；在中性或偏酸性的环境472过程工程学报3卷中，铸铁电极本身及其所产生的新生态OH,Fe2+等均能与废水中许多组份发生氧化还原反应，破坏废水中有机物质的结构，将大分子分解为小分子，使废水的可生化性大幅度提高[5]，为进一步的生化处理提供了条件.(2)氧化还原反应.当水中存在氧化剂时，Fe2+可进一步被氧化为Fe3+.铁的还原能力还可以将有些有机物还原成还原态，硝基苯可被活性金属还原成氨基就是其中一例[6].(3)电化学附集.铁与碳化铁或其它的杂质之间形成一个小的原电池，在其周围产生一个电场，许多废水中存在着稳定的胶体，当这些胶体处于电场下将产生电泳作用而被附集.(4)物理吸附.在弱酸性溶液中，铁屑丰富的比表面积显出较高的表面活性，而且铸铁是一种多孔性的物质，其表面具有较强的活性，能吸附废水中的有机污染物，净化废水.(5)铁离子的混凝作用．在酸性条件下，用铁屑处理废水会产生新生态的Fe2+.新生态Fe2+经曝气氧化成Fe3+是很好的胶体絮凝剂，它的吸附能力高于一般药剂水解法得到的Fe(OH)3[7,8].(6)经中和