生化/芬顿试剂氧化组合工艺处理印染废水试验研究

摘要

印染废水具有污染物浓度高、色度大、成分复杂和水质水量多变等特点，是一种较难处理的有机工业废水。为此在实验室中进行水解酸化-好氧生物接触氧化-Fenton试剂氧化法处理印染废水试验研究，通过分析处理过程中的COD、色度等污染指标的去除效果和变化规律，检验该工艺的处理效果，得出该工艺的设计和控制参数。
　　 首先，进行水解酸化-好氧生物接触氧化法处理印染废水试验研究。试验装置前段设置水解酸化单元，目的在于提高废水可生化性和去除色度，从而为后续处理创造有利条件。后续为两级生物接触氧化单元，主要起去除COD、BOD5的作用。
　　 分别以活性艳蓝KN-R染料废水和活性艳红K-2BP、活性艳橙X-GN、直接大红4BS配置的混合染料废水为原水进行了水解酸化-生物接触氧化反应器的挂膜启动，运行结果表明，用该工艺分别处理活性艳蓝KN-R染料废水和混合染料废水，系统运行稳定，得到了很好的处理效果，出水水质前者达到《纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-92)》中的一级标准，后者达到二级标准。
　　 通过正交试验对影响水解酸化-生物接触氧化反应器运行效果的因素如进水流量(水力停留时间)、一级生物接触氧化柱气水比和二级生物接触氧化柱气水比进行了影响分析，正交试验结果表明，影响废水处理效果的因素主次顺序为：进水流量(水力停留时间)>一级生物接触氧化柱气水比>二级生物接触氧化柱气水比。以COD去除率和色度的去除率为评价指标，采用综合评分法中的指标叠加法，将多指标问题转化为单指标问题，得出了反应器处理活性艳蓝KN-R染料废水的最佳运行条件：进水流量10L/h(反应器总的水力停留时间30h)，一级生物接触氧化柱气水比8:1，二级生物接触氧化柱气水比7.2:1。反应器处理混合染料废水的最佳运行条件：进水流量5L/h(反应器总的水力停留时间60 h)，一级生物接触氧化柱气水比为11:1，二级生物接触氧化柱的气水比为9:1。
　　 进行了水解酸化-生物接触氧化-芬顿试剂氧化工艺处理偶氮胭脂红G废水试验研究，结果表明该工艺处理偶氮胭脂红G废水是可行的。当进水COD为724.6mg/L，色度为300倍时，出水COD小于50mg/L，色度小于30倍，不但达到国家标准《纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-92)》中的一级标准，而且达到要求更高的江苏省地方标准《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值(DB32/T1072-2007)》以及山东省地方标准《山东省纺织染整工业水污染物排放标准(DB37/533-2005)》。
　　 根据莫诺(Monod)方程，在假设水解酸化-生物接触氧化处理偶氮胭脂红G废水系统中单个反应池是一个完全混合的稳态反应器的条件下，推导了该系统中单个反应池生化反应的动力学方程，通过试验测定和线性回归方程确定了动力学方程中的相关参数，得到水解酸化池生化反应的动力学方程为v=0.3096(Le-0.4238)(d-1)，一级生物接触氧化池生化反应的动力学方程为v=0.4532(Le-0.0647)(d-1)，二级生物接触氧化池生化反应的动力学方程为v=0.2882(Le-0.0647)(d-1)。
　　 在温度保持不变的条件下，Fenton氧化降解偶氮胭脂红G的反应影响因素主要有：初始pH值、染料初始浓度、亚铁离子初始浓度以及过氧化氢初始浓度。在反应初始pH值保持不变的条件下，根据化学反应动力学原理，建立了Fenton氧化降解偶氮胭脂红G的动力学模型，通过试验测定Fenton氧化反应过程中各时间段的染料浓度，计算出动力学模型中的参数，从而得到Fenton氧化降解偶氮胭脂红G的动力学方程为v=-dC/dt=0.0228C0.9050R0.5150S0.3478(mg L-1 min-1)。