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摘要：随着时代的发展，废水处理技术得到了人们的重视。针对腈纶废水有机成分复杂、B/C低和生物毒性大的特点，采用微电解-Fenton-BAF组合工艺进行腈纶废水生化出水的深度处理试验，并优化工艺。结果表明：在优化试验条件下，最终出水色度可维持在30~50倍，出水COD维持在50~80mg/L；同时，充分利用组合工艺特点，无需反复调节废水pH和投加铁粉，节省工艺成本。
关键词：腈纶废水；微电解；Fenton氧化；曝气生物滤池
1前言
腈纶废水成分复杂、可生化性较差、生物毒性大，属于典型的难生物降解有机废水。目前，国内主要采用以生化工艺或者物化/生化组合工艺对腈纶废水进行治理。但总体而言，因可生化性差，腈纶废水的处理效果普遍不甚理想，有机物含量超标，出水的达标率低。因此，如何提高腈纶废水可生化性，从而确保废水的达标排放，已成为此类废水处理的关注热点。该技术以废水为电解质溶液，以铁为阳极，含碳物质为阴极，构成数量众多的微小原电池。反应过程中产生的Fe2+和新生态的［H］都具有高化学反应活性，能与水中众多有机组分发生还原反应，破坏其分子结构。Fenton氧化技术的机理是利用H2O2在Fe2+催化作用下产生强氧化性的·OH，从而将废水中的有机物快速高效氧化分解，同时反应产生的Fe3+具有良好的絮凝作用。两技术组合处理难降解废水，可大幅地提高废水的可生化性。曝气生物滤池技术（BAF）是一种膜法生物处理技术，该技术将过滤、生物氧化、生物吸附集于一体，兼具活性污泥和生物膜法的特性，对低悬浮物、低COD的废水具有良好的处理效果。试验采用微电解-Fenton-BAF生化组合工艺处理腈纶废水生化出水，以COD、色度及B/C为主要评价指标，探讨各工艺对废水处理效果的主要影响因素，确定最佳工艺参数，降低工艺成本，以期为实现腈纶废水达标排放提供技术支持。
2试验材料与方法
2.1试验用水处理后的出水，废水呈黄色，色度为240~400倍，pH为7.2~8.0，COD为255~390mg/L，B/C为0.08~0.14，腈纶废水生化出水的可生化性极差。
试验用水为某企业腈纶污水处理车间生化工艺。
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2.2试验流程与装置
试验反应装置均采用有机玻璃制作而成。其中，微电解反应器内（D×H=80mm×300mm，有效体积为1.2L）装填一定量的铁屑（需清洗活化）与饱和活性炭颗粒；Fenton氧化反应器（D×H=120mm×200mm，有效体积为1.8L）入口处设置双氧水投加管线，混凝池设置烧碱、PAM药剂投加管线，沉淀池底部设有沉渣排放口；BAF生化反应器（D×H=100mm×800mm，有效体积为4.8L）内装填粒径为3~5mm的陶粒作为微生物载体。检测用水均取自各工段反应器的出水。
3结果分析
固定废水pH为2，铁炭比为2∶1，考察微电解时间对处理效果的影响。结果表明，当微电解时间不超过45min时，色度去除率随时间增加而升高；继续延长微电解时间，色度去除率则逐步降低，推断可知因微电解时间的延长会使废水中溶解的Fe2+量增加，从而影响出水色度。COD去除率和B/C均随着微电解时间的延长而增加，但当微电解时间超过45min时，两者基本保持不变。综合考虑，最佳微电解时间确定为45min。经过优化，微电解工艺出水的pH为3.0~3.5，Fe2+为220~250mg/L；同时，色度、COD去除率分别达到32%、24%，B/C由0.1提高到0.24。
Fenton氧化处理包括3个阶段：废水先进入Fenton氧化反应器反应，后依次进入混凝池和沉淀池。在混凝池和沉淀池中，试验采用加碱使Fe2+和Fe3+形成氢氧化物沉淀加以去除，以防止对后续生化处理产生不利影响，同时有助于进一步降低废水中的部分色度。试验中，加入的碱为烧碱，并将最终出水pH控制在8.0，同时加入2.5mg/L助凝剂PAM以改善絮体的沉淀效果。
考察pH对Fenton氧化处理效果的影响。结果表明，在Fenton氧化体系中，pH过低，不利于H2O2的分解，从而阻碍·OH的生成而影响处理效果；pH过高，会造成大量H2O2的无效分解，而且会使Fe2+和Fe3+与OH-反应生成沉淀而降低催化性能，色度去除率、COD去除率、B/C均下降。最佳Fenton氧化的pH为3。因该Fenton氧化体系由微电解反应器供水，经微电解工艺后出水的pH为3.0~3.5，无需调整pH即可获得Fenton氧化的最佳pH。同时，微电解工艺提供质量浓度为220~250mg/L的Fe2+。
固定Fenton氧化的H2O2/Fe2+质量比为1.3∶1，pH为3，考察Fenton氧化时间对处理效果的影响。结果表明，在Fenton氧化体系中，色度和COD去除率随氧化时间延长而逐步增加，但当氧化时间超过120min时，色度和COD去除率的增加趋缓；B/C均随着氧化时间的延长而增加，但当氧化时间超过120min时，B/C基本保持不变。最佳氧化时间为120min。经过优化，Fenton氧化工艺出水的色度和COD去除率分别达到74%和55%，B/C提高至0.40，废水可生化性得到明显改善。
废水经微电解-Fenton氧化处理后，出水的COD维持在80~135mg/L，色度维持在40~80倍，进入BAF生化反应器进行进一步处理。固定水力停留时间为10h，考察气水比对BAF处理效果的影响。结果表明，在BAF生化处理中气水比过小，供氧不足，微生物活性低，适当提高气水比有助于改善生物床层的水力环境，增强传质效果，从而提高色度和COD去除率；而气水比过大，不仅增加能耗，而且会使填料表面的生物膜受到强烈冲刷而脱落，破坏其生存环境，从而导致处理效率的下降。试验确定最佳气水比为6。
4结语
微电解和Fenton氧化技术可有效降解废水中含生色基团的有机物，降低废水中的COD和色度。废水经微电解和Fenton氧化处理后，B/C由最初的0.1左右依次提高到0.24和0.40，大幅改善废水的可生化性能，从而有助于后续的生化处理；同时，充分利用组合工艺特点，无需反复调节废水pH和投加铁粉，实现水处理效果的最优化，节省工艺成本。
参考文献
[1]何晋勇，彭云龙，王晓景，等.微电解-高密度沉淀-芬顿处理电镀废水研究[J].城市建设理论研究：电子版，2016（9）.
论文作者:刘永明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/19
标签：废水论文; 色度论文; 生化论文; 腈纶论文; 工艺论文; 反应器论文; 效果论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;