微电解_膜生物反应器组合工艺处理焦化废水_王庆生

微电解-膜生物反应器组合工艺处理焦化废水王庆生郭春禹李靖(中国环境科学研究院,北京100012)王丽阎长春贾印贵(河北唐山遵化焦化厂,遵化064200)赵爱民(河北唐山北方化工有限公司,遵化064200)摘要采用微电解预处理工艺,去除了一部分焦化废水的污染物并提高了废水的可生化性,为后续的水解(酸化)、膜生物反应器单元处理工艺提供了可行的基础。试验结果表明,微电解预处理焦化废水污染物的去除率均在70%左右,废水的可生化性由约0.261提高到0.543。关键词微电解膜生物反应器处理焦化废水0引言焦化废水是目前较为难处理废水之一。其成分十分复杂,含有多种难以被微生物降解或对生物有害的有机污染物以及大量的氨盐、硫化物、氰化物等无机盐类。为此,急需研究经济适用的新型焦化废水处理新工艺势在必行。本工艺利用铁和碳在焦化废水中组成的原电池原理,采用微电解工艺作为预处理措施,去除部分污染物同时还提高了废水的可生化性,再利用酸化水解-膜生物反应器(MBR)组合工艺进行了深度处理试验。结果表明,采用这种物理化学-生物化学相结合的方法处理焦化废水是一种行之有效新工艺。1微电解工艺反应机理微电解法确切地说为原电池法或腐蚀电池法,在水溶液中铁与碳或其它元素之间形成无数个微小的原电池,在电化学反应中新生态[H]和水中的溶解氧及Fe2+能与废水中许多组分发生氧化还原作用,可使大分子物质分解为小分子的中间体,使某些难降解的化学物质变成易生化处理的物质,提高了废水的可生化性。在废水处理中产生大量的Fe2+和Fe3+,当在碱性并有氧存在的条件下,Fe(OH)2和Fe(OH)3具有絮凝和吸附作用,吸附凝聚废水中微电解产生的不溶解物质,使焦化废水中的硫化物、氰化物发生沉淀,Fe(OH)3还可能水解生成Fe(OH)2+、Fe(OH)+2等络离子,在较高温度、常压条件下,有足够的硫酸根存在下,铵离子生成黄铵铁矾(NH4Fe3(SO4)2(OH)6)晶体沉淀,易沉降,非常稳定。由于铁的还原作用、微电解作用、混凝吸附作用使得废水中的污染物大大地降低。2实验材料与方法2.1废水来源及水质焦化废水取自唐山某焦化厂,其水质指标见表1。表1焦化废水水质指标mgLCODCrBOD5NH3-NCN-S挥发酚石油类悬浮物色度2000～3500300～900200～3004530～400150～700270100～300500～6002.2实验装置及流程实验装置及流程如图1所示。焦化废水处理装置主要由微电解柱、水解酸化池和膜-生物反应器3部分组成。微电解柱:有机玻璃柱30mm×1000mm;炭粒粒径≤2.0mm;铁屑取自某钢铁加工厂,用酸清洗铁屑表面油脂并用盐酸活化表面;鱼缸充氧用的小泵及曝气头。水解酸化池250mm×125mm×500mm,内装填料有搅拌机;膜-生物反应器为200mm×125mm×500mm,内装有曝气设施及膜组件。图1实验装置及工艺流程2.3试验方法将焦化废水经调节池简单处理后,直接用泵以一定的流速将废水注入微电解柱底部的进水口,进行原电池反应;出水后进行pH调整,按常规的生化废水处理方法拟定水解酸化、曝气好氧的试验条件;经水解酸化、曝气好氧处理的废水自流进入MBR反应器,26环境工程2006年6月第24卷第3期DOI:10.13205/j.hjgc.2006.03.008废水、活性污泥及空气充分混合,使废水得到净化,进入净水池达标排放。3试验结果与讨论3.1反应时间对CODCr去除效果的影响微电解反应时间对CODCr去除效果的影响见图2。图2反应时间对CODCr去除效果的影响从图2可以看出,反应时间对CODCr去除效果比较明显,时间在1.5h以后基本维持400mgL左右,对CODCr去除率大约85%左右。这是零价铁还原部分有机物和生成的铁离子吸附混凝络合沉降大部分无机物及悬浮物的结果。3.2反应温度对CODCr去除效果的影响微电解反应温度对CODCr去除效果的影响见图3。图3反应温度对CODCr去除效果的影响反应温度对CODCr去除效果影响的试验结果表明,在15～30℃时。CODCr降解速率随温度升高而明显增加,对CODCr去除效果的影响较大;在30℃以后,随化学反应速率已经很快,但温度的升高对其影响不大。这说明虽然微电解反应速率加快,但对CODCr去除效果的影响不大。3.3微电解预处理对焦化废水的生化性影响对焦化废水的有机污染物的预处理,可通过微电解反应柱的进出口CODCr、BOD5浓度变化来确定,结果见表2。从表2数据得知,焦化废水的有机污染物的可生化性(BOD5CODCr),由其预处理前的0.26提高到0.543,提高了52.1%。说明微电解预处理可以提高焦化废水的可生化性。表2微电解对焦化废水生化性的影响微电解进口(mg·L-1)微电解出口(mg·L-1)CO