鐵鹽沉淀電解生化工藝在煤氣廠洗氣廢水處理中的應(yīng)用

江蘇省某市真浮氣廠的屋頂和廢水排放量為50噸。廢水中含有苯酚、氰化物、硝化物、多酚、硫醇、芳香胺、各種環(huán)和芳烴等困難分解的有機(jī)化合物和生物毒性物質(zhì)。本文介紹采用鐵鹽沉淀-電解-生化的廢水處理組合工藝,能使處理后的水質(zhì)指標(biāo)符合國家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。1測試1.1廢水水質(zhì)該廠廢水由濃廢水和稀廢水兩部分組成,其中濃廢水排放量為2t/h,其余為稀廢水。濃、稀廢水的水質(zhì)見表1。1.2鐵鹽沉淀-電解預(yù)處理法鑒于廢水的特性,本處理方案以濃、稀分流,分質(zhì)處理為原則,對高濃度廢水進(jìn)行預(yù)處理。首先采用鐵鹽沉淀法,使高濃度廢水中的硫化物生成硫化鐵沉淀而被去除。然后廢水進(jìn)入電解處理裝置,通過電極的氧化還原作用,使廢水中的酚、氰化物、多硫化物、硫醇、苯系物等得以去除或分解為生物易降解物質(zhì),降低廢水的生物毒性,提高廢水的可生化性。經(jīng)鐵鹽沉淀-電解預(yù)處理后的廢水與稀廢水混合,摻入部分生活污水,進(jìn)入生物處理裝置。由于廢水中仍含有部分生物難降解物質(zhì),因此生化處理采用水解(酸化)-好氧工藝。通過厭氧水解酸化作用,一方面可去除一部分CODCr,另一方面可將難降解物質(zhì)水解成低級(jí)脂肪酸,提高后續(xù)好氧生化處理的效能。經(jīng)厭氧水解處理后的廢水進(jìn)入生物接觸氧化池進(jìn)行好氧生物處理。廢水處理試驗(yàn)流程見圖1。2結(jié)果與討論2.1濃廢水處理試驗(yàn)2.1.1硫酸亞鐵投加量對cocdr的去除效果配制100mg/mL的FeSO4·7H2O溶液,以不同加入量對高濃度廢水進(jìn)行預(yù)處理。高濃度廢水加入硫酸亞鐵溶液后,立即產(chǎn)生深黑色FeS沉淀,沉降性能很好,上層清液呈棕黑色。本試驗(yàn)主要目的是去除廢水中的含硫化合物,因含硫化合物為還原性物質(zhì),故通過CODCr的測定觀察脫硫效果。試驗(yàn)結(jié)果見表2。由表2可知,廢水中CODCr去除率隨著硫酸亞鐵投加量的增加而增大。當(dāng)硫酸亞鐵的投加量為30mg/mL時(shí),CODCr的去除率可達(dá)36%;硫酸亞鐵投加量達(dá)到10mg/mL以上時(shí),CODCr的去除率增加幅度不大,因此硫酸亞鐵投加量取10mg/mL,此時(shí)CODCr的去除率可達(dá)27%。由于硫酸亞鐵難與硫醇和多硫化物作用生成硫化鐵沉淀,故這部分含硫化合物仍存在于廢水中,需經(jīng)后續(xù)電解工藝進(jìn)一步處理。2.1.2電解處理廢水中cocdr的去除經(jīng)硫酸亞鐵處理后的廢水,將pH調(diào)至堿性后送入電解槽。電解槽兩極間的電壓為3～4V,電流密度控制在9A/dm2左右,以石墨為陽極,鐵為陰極,廢水停留時(shí)間1h。電解過程中陰、陽電極定期交換使用,以便除去極板上的鈍化膜。測定電解后廢水的CODCr,BOD5,試驗(yàn)結(jié)果見表3。表3的試驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)電解處理后,廢水中CODCr去除率約為70%,BOD5/CODCr值由0.1升高至0.3。這是因?yàn)樵陉枠O的直接氧化作用下,廢水中的CN-可被氧化生成N2;廢水中的酚起初氧化為鄰苯二酚、鄰苯二醌,進(jìn)而氧化為順丁烯二酸。在電極的氧化還原反應(yīng)作用下,廢水中的含硫化合物被破壞產(chǎn)生硫離子,與電極的溶蝕產(chǎn)物Fe2+反應(yīng)生成硫化鐵沉淀。廢水中的其它可溶性有機(jī)物,除了被降解外,還有部分由大分子變成小分子。電解過程的主要化學(xué)反應(yīng)式為:CΝ-+2ΟΗ--2e=CΝΟ-+Η2Ο2CΝΟ-+6ΟΗ--6e=Ν2↑+2ΗCΟ-3+2Η2ΟCN?+2OH??2e==CNO?+H2O2CNO?+6OH??6e==N2↑??+2HCO?3+2H2OFe2++S2-=FeS↓Fe2++S2?==FeS?↓?因此電解處理后的廢水不僅CODCr值大幅度降低,而且由于廢水中的主要生物毒性物質(zhì)氰化物、酚、含硫化合物被分解和破壞,大大減低了廢水的毒性,因而可生化性得到了提高。2.2生物化學(xué)2.2.1停留時(shí)間對cocdr的去除效果預(yù)處理后的濃廢水與稀廢水混合,再加入部分生活污水,進(jìn)入生化處理工序。各股廢水及混合廢水的水質(zhì)、水量見表4。在水解反應(yīng)器中加入某化工廠厭氧污泥,同時(shí)加入CODCr約1500mg/L培養(yǎng)液,其中葡萄糖和廢水各占50%,并加入氮、磷營養(yǎng)鹽,封閉運(yùn)行一周后,開始加入待處理廢水。逐漸增高待處理廢水所占比例,每種比例穩(wěn)定2～3d,直至厭氧進(jìn)水全部為待處理廢水。1個(gè)月左右,污泥呈黑色,結(jié)構(gòu)密實(shí),在顯微鏡下觀察,細(xì)菌形態(tài)以長短干菌為主,CODCr去除率達(dá)20%左右,說明厭氧啟動(dòng)成功。因進(jìn)入生化處理的廢水含有毒難降解有機(jī)物,故將水解酸化過程的停留時(shí)間控制在6～12h。由表5試驗(yàn)結(jié)果可見,在水解反應(yīng)池中隨停留時(shí)間增加,CODCr去除率逐漸提高,BOD5和BOD5/CODCr值均先上升后下降,表明在一定的停留時(shí)間內(nèi),水解酸化使一些大分子有機(jī)物降解為小分子、易生物降解物質(zhì),使BOD5值升高。但隨著停留時(shí)間的延長,產(chǎn)甲烷菌開始生長,使一些小分子有機(jī)物徹底降解,故BOD5,CODCr均降低。因厭氧處理的主要目的是提高BOD5/CODCr值,故BOD5/CODCr值達(dá)最大時(shí)的停留時(shí)間為最佳值,這樣可充分發(fā)揮后續(xù)好氧生物處理的作用,縮短生化處理的總停留時(shí)間,減小處理設(shè)備的容積。本次試驗(yàn)中,當(dāng)停留時(shí)間為8h時(shí),廢水的BOD5/CODCr達(dá)最大值0.51,因此厭氧的停留時(shí)間選擇8h,此時(shí)CODCr去除率達(dá)20%。2.2.2生物接觸氧化裝置產(chǎn)水效果分析好氧處理活性污泥取自某化工廠污水處理二沉池污泥。將適量污泥加入生物接觸氧化處理裝置,用部分生活污水稀釋后曝氣,3～5d后,加入待處理污水進(jìn)行菌種馴化,逐漸增高進(jìn)水CODCr濃度,兩周后鏡檢可見生物相存在大量原生動(dòng)物纖毛蟲,如鐘蟲、等枝蟲、蓋纖蟲,菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)緊湊,CODCr去除率達(dá)80%左右,說明好氧處理啟動(dòng)成功。由圖2、圖3的試驗(yàn)結(jié)果可見,在生物接觸氧化處理裝置中,出水CODCr,BOD5濃度隨停留時(shí)間的增加而下降,當(dāng)停留時(shí)間達(dá)14h以上時(shí),CODCr,BOD5分別低于96mg/L和28mg/L,滿足GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》新擴(kuò)改一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。因好氧處理停留時(shí)間的選擇需考慮使混合液可揮發(fā)懸浮物濃度(MLVSS)處于最佳值范圍,故停留時(shí)間選擇為14h,經(jīng)好氧處理后,CODCr,BOD5的去除率分別達(dá)70%和83%。3廢水的電解處理a.采用鐵鹽沉淀法降低高濃度廢水中含硫化合物的濃度,以10mg/mL的FeSO4濃度為最佳投加量,此時(shí)CODCr的去除率可達(dá)27%。b.高濃度廢水經(jīng)電解處理后,廢水中的主要污染物酚、氰化物及含硫化合物等在電極的氧化還原作用下得到分解和破壞。不僅CODCr值大幅度降低,而且大大減低了廢水的毒性。經(jīng)電解處理后的廢水CODCr去除率可達(dá)70%左右,BOD5/CODCr值由0.1升高至0.