微电解法处理染料化工厂废水工程设计与运行

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摘要 染料废水色度及有机物浓度高，一般可生化性差。对水溶性好的直接染料和活性染料，微电解工艺能有效降低其色度，提高废水可生化性，为进一步生化处理创造有利条件。

关键词 染料废水 微电解 可生化性

染料化工厂产品品种多，废水成分复杂、色度及有机物浓度高、可生化性较差，在工程实施过程中，为便于后续生化处理，需采取适当的预处理措施。传统的预处理方法多为混凝沉降，但该法适合在水中以疏水性悬浮微粒形式存在的分散、还原类染料。而对分子中含有较多-SO3H、-COOH、-OH等亲水基团且分子量较小的直接活性染料，混凝脱色效果则较差。

微电解法近年来发展为一种有效的染料废水预处理方法，通过用适量铁粉、活性炭粉和废水进行氧化还原反应、表面络合作用、静电吸引作用、化学调整作用等，其中电化学反应的氧化还原作用是主要的。电极反应产物具有较高的活性，其中新生态的〔H〕和Fe2+能与废水中的许多组分发生氧化还原作用，破坏染料的发色或助色基团，失去发色能力；将硝基苯类物质转化为苯胺类物质，以便微生物利用；使大分子物质分解为小分子物质，使难生物降解的物质转变为容易生物降解的物质，提高废水的可生化性。

另外，新生态的Fe2+和Fe3+具有良好的絮凝作用，可将废水中原有的悬浮物、构成色度的不溶性物质絮凝沉淀出来，能有效降低色度和CODcr。

1.概述

某染料化工厂主要生产直接、活性染料及染料中间体。年生产能力合计为800t。

主要产品品种有直接耐酸大红4BS、直接橙S、活性艳红X-3B、活性翠兰GL和中间体2.3酸。主要原料有乙萘酚、对氨荃乙酰苯胺、苯胺、亚硝酸钠、猩红酸、H酸、苯胺重氮盐、碳酸氢钠、硫酸、盐酸等。

该厂废水具有下述特点：

① 酸性很强：总排水pH值在1～2左右；

② 浓度较高：CODcr值在1750～2620mg/l；

③ 盐度很高：生产工艺中大量使用硫酸、盐酸等原料。

2.工程设计

2.1设计水量水质

2.2出水水质

废水处理后排放标准按《污水综合排放标准》GB8978-96一级标准执行。

2.4工艺流程说明

车间酸性废水自流到调节池，自行调节水量、温度、浓度、pH值，然后经提升泵提升至微电解塔，在塔中发生一系列反应，大幅度降低色度，且可去除部分CODcr，减轻后续生物处理负荷。微电解塔出水自流至中和沉淀池，泵前投加石灰乳中和，再加絮凝剂即聚合氯化铝，去除部分悬浮物，同时将pH值调节到7-8之间，废水自流至一体化气浮系统，去除90%以上的SS。气浮出水自流至水解酸化池，水解酸化池中有大量的生物水解酸化酶存在，可将废水中大分子物质降解为小分子物质，进一步提高废水可生化性。废水经水解酸化后自流至UASB（升流式厌氧污泥反应器），该单元大幅度去除CODcr，降低后续好氧处理负荷，UASB出水自流至缓冲池，缓冲池中的废水用泵提升至SBR反应器，经SBR反应器处理后的水经活性炭吸附、脱色后直接达标排放，SBR反应器内的污泥经浓缩池浓缩减容后排入干化池，污泥干化后外运或填埋，干化池沥滤水回流到调节池，不存在二次污染。

2.5主要处理构筑物及设计参数

2.5.1微电解塔

微电解塔是应用微电解法对废水进行物化处理的装置，它能将废水呈溶解状态的无机物和有机物通过化学反应氧化还原为微毒、无毒的物质，或者转化成容易与水分离的状态，尤其适合可生化性能差（BOD5/CODcr

碳钢结构，内壁环氧树脂防腐，有效容积10m3，水力停留时间0.5～1.0h。

2.5.2中和沉淀池

通过投加石灰乳既将废水pH值调至7～8，使后续气浮系统的混凝反应达到最佳条件。另外，微电解反应过程中产生的大量Fe2+，在偏碱性条件下通过曝气氧化为Fe3+，产生絮状沉淀Fe（OH）3胶体，具有良好的吸附及絮凝性，废水中的大部分悬浮物得以去除。

设计尺寸：?=4.0m，H=3.5m，有效容积35m3，钢筋砼结构。

2.5.3一体化气浮系统

气浮系统作为水处理的一个单元，是一种理想的固液分离装置，适合于分离密度接近于水的悬浮物及油脂。通过对水施加0.2～0.3MPa的相对压力（即表压），并通入空气，使空气溶于水中，呈饱和状态，然后再将这一含有饱和气体的溶气水，通过特殊的减压释放系统，骤然将压力降至大气压力，使溶气水中的空气以微气泡的形式大量释放出来。这些气泡附着在悬浮物或液态颗粒上，使其密度降低而浮起至池面并浓缩，再通过自动除沫装置刮除。澄清液从池底排放出，这样便达到固液分离的目的。气浮过程中由于悬浮物的去除可使废水中的CODcr浓度大幅度下降。

处理能力Q=15m3/h，?=2.4m，H=4.0m，碳钢结构，内壁环氧树脂防腐。

2.5.4水解酸化池

该处理单元将厌氧过程控制在水解酸化阶段，在该单元中，兼氧性的水解产酸菌大量增殖，把废水中的复杂有机物转化为简单有机物，在提高废水可生化性的同时，降低后续好氧处理单元的负荷。

设计尺寸：4m×4m×3.5m，有效容积45m3，钢筋砼结构。水力停留时间10.8h。

2.5.5 UASB

该技术问世于七十年代，因其优越性显著，迄今在世界各地广泛应用。UASB是一种新型高效的废水处理单元，反应器内分污泥床、污泥悬浮层、出水区三层，该单元严格控制pH值和温度，可大幅度的去除CODcr物质，降低后续好氧处理负荷，它具有污泥量大、处理负荷高，耐高浓度冲击、出水有机物极易生化处理等特点。其主要优点有：

① 通过沼气而非机械进行搅拌，无能耗；

② 处理负荷高，可达4-6kgCODcr/m3・d；

③ 管理简单，温度控制采用温度自动补偿控制系统 ；

④ 无需维修。

设计尺寸：5m×5m×5.5m，有效容积110m3，水力停留时间26.4h。

2.5.5缓冲池

因后续SBR池交替使用，须经缓冲池控制水量，便于后续生物处理自动控制，满足生物处理装置批序式运行。同时废水由厌氧状态转变为缺氧状态，便于后续好氧处理。

设计尺寸：5m×2m×4m，有效容积30m3，钢筋砼结构。水力停时间7.2h。

2.5.6 SBR

SBR法问世于1914年，由于当时的排水装置、监控技术及理论研究等都很落后，几乎被其它活性污泥法取代。近十年来，随着计算机和生物技术的飞速发展，SBR法显示出多种独特和不可替代的优势。在欧、美、澳等国成为科研、开发、应用的热点。该法在我国尤其适合废水排放分散且量小的企业。其工艺流程简述如下：进水缺氧若干时间，好氧菌可利用进水中携带的少量氧分解有机物，使溶解氧迅速降到零，反硝化细菌进行脱氮；接着好氧曝气若干时间，硝化菌进行硝化作用；静置沉淀若干时间后排水，再进入第二个周期。SBR法主要优点有：

① 集调节、曝气、沉淀三池于一体，占地面积小，投资省；

② 运行灵活、能耗费用低；

③ PLC管理，可实现无人值守，维护简单、方便；

④ 无污泥膨胀和污泥流失现象；

⑤ 污泥耐CODcr和pH值冲击能力强；

⑥ 水体静置沉淀，出水SS低；

⑦ 对废水能进行深度处理，脱氮效果显著；

⑧ 产生污泥量少，降低污泥处置费用和劳动强度。

设计尺寸：5m×5m×5.5m×2，有效容积110m3×2，钢筋砼结构。容积负荷0.35kgCODcr/m3・d。

3.调试

3.1培养微生物

此期，水解酸化池、UASB和SBR是相互独立的。水解酸化池、UASB培养厌氧微生物时，先将池中加满清水，再投加一定量的面粉，后启用循环泵进行水力搅拌，以达到均匀pH、浓度、温度、缩短消化时间、提高产气量的目的。两星期后，水体开始发黑、发臭、并出现甲烷气泡。pH值在6.5～7.5。

SBR培养好氧微生物时采用的是“加面粉、间断曝气”的方法，该方法的优点是：

① 费用低，无需高价购买外面的活性污泥，面粉价低。同时间断曝气电耗省；

② 培养快，曝气后第5d就出现菌胶团，第7d出现原生动物；

③ 操作环境好，如采用生活污水则有臭味影响周边环境。

3.2驯化微生物期

微生物培养结束后开始通入废水驯化微生物，首次进水量为设计负荷的30%，微生物适应后，废水按10～20%的负荷递增，每次递增均有2～3d的巩固期，直至达到满负荷处理。每天根据进水量投加一定量的磷肥以维持微生物的营养。

4.结论

工程吨废水处理运行成本为3.35元。处理站占地面积200m2。

目前，考虑到运行费用，废水未经活性炭吸附单元，但出水色度及其它各项指标均已达标，如以后水质变差，可作为把关单元运行。

经当地环境监测站的多次监测结果表明，本废水处理站出水已达设计排放标准，也表明整个废水处理工程从设计、施工、调试到正常运行是成功的。

参考文献：

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