[摘要]采用微电解+ABR+接触氧化工艺进行处理苯甲酸。实验结果表明:采用微电解对废水进行预处理,不仅有效去除了38 %的COD,还大幅提高了废水的可生化性;微电解出水经ABR 厌氧生物处理,COD 去除率达75 %;最后经过二级接触氧化处理,出水COD 为100 以下,达到GB8978-1996《污水综合排放标准》一级标准。
[关键词]微电解;ABR 厌氧生化反应器;接触氧化;废水处理
[中图分类号]X5 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2012)04-0115-02
Treatment of Benzoic Acid Wastewater by Microelectrolysis-ABR-Contact Oxidation Process
Gao Honggang, Shi Chaoqun, Wang Wei, Xu Linlan
Abstract: Microelectrolysis-ABR-Contact Oxidation Process was used in the treatment of benzoic acid wastewater. The result showed that the removal rate of COD is about 38 % with -microelectrolysis, and the biodegradability of the wastewater is greatly improved. In ABR, the removal rate of COD was 80 %. After treatment by two-stage contact oxidation, the COD in final effluent was less 100 mg/L, which can meet the first grade discharge standard in 《Integrated Sewage Discharge Standards》(GB8978-1996).
Keywords: microelectrolysis;ABR;Contact bio-oxidation;wastewater treatment
化工废水一直以来都是废水处理研究领域的热点和难点之一。苯甲酸是重要的有机化工原料,在医药、食品、化工方面具有广泛的应用。苯甲酸的排放给环境带来了严重的污染,开发有效的处理方法具有社会和经济意义。由于苯甲酸是具有毒性、酸性腐蚀性的化学物质,如果直接采用生物处理工艺将对微生物产生抑制性或毒性。该废水传统的处理方法包括:萃取法[1-2]和大孔树脂吸附法[3-6]。
综合考虑废水的处理成本、处理效果等因素,本研究对某化工厂苯甲酸废水采用微电解预处理,该法以废铁屑为原料,经济实用,在去除去除部分COD 的同时,又破坏了苯甲酸的结构,大幅提高了废水的可生化性。微电解处理后再进入到生化系统进行生物处理,取得了较好的处理效果,为工程设计提供了依据。
1 实验部分
1.1 试剂及仪器
石灰,H2SO4,NaOH:分析纯;
ABR 生化反应器,接触氧化反应器。
1.2 废水水质
实验用水取自武汉某化工厂,废水水质:COD 为20000~30000 mg/L,pH 为2~3。
1.3 实验用菌种
ABR 厌氧生化反应器和接触氧化反应器接种研发的高效复合菌种,该复合菌种包括:氧化葡糖杆菌(Gluconobacter oxydans)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)、短乳杆菌(Lactobacillus brevis)、藤黄微球菌(Micrococcus leutus)、晕轮微球菌(也称喜盐微球菌, Micrococcus halobius) 、产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes)、致金假单胞菌(Pseudomonas aureofaciens)、绿叶假单胞菌(Pseudomonas chlororaphis)、硝酸还原假单胞菌(Pseudomonas nitroreducens)、核黄素假单胞菌(Pseudomonas riboflavina)、和敏捷假单胞菌 (Pseudomonas facilis)等,以活性炭为微生物载体。
1.4 工艺流程与装置
废水处理工艺流程见图1。
图1 工艺流程
Fig.1 Technological process
微电解反应器用Φ160 mm×300 mm的有机玻璃制成,加入块状的废铸铁。装入反应器里铸铁先用NaOH 溶液清洗,再用HCl进行活化[7]。反应器底部装有曝气头。
然后,将废水不调pH 直接加入反应器里,每隔1 h 取出一定量的水样用石灰调节pH 至9~10 之间进行搅拌15 min,混凝沉淀后测滤液的COD,并将滤液加适量水稀释作为ABR 反应器的进水。
ABR 厌氧生物反应器为UPVC 材质,中间用隔板隔成四个均等的单元格,总容积为20 L,在每个单元格的底部加入0.5 kg粒径为3~6 目的活性炭颗粒作为微生物的载体。从上部进水,从另一端的上部出水。进水用计量泵控制流速来控制停留时间,水力停留时间约为48 h,每天定时检测出水的COD。加入菌种后,进行一周时间的驯化。
两个好氧反应器均为柱状,容积为20 L,内加2 kg粒径为30~80 目的活性炭颗粒作为微生物的载体。加入菌种后,进行2周曝气驯化,是菌种充分的负载在活性炭上。
1.5 分析方法
COD 采用重铬酸钾法测定。
2 结果与讨论
2.1 微电解实验
微电解设备中的废铸铁的主要成分为铁和碳,铸铁在酸性废水中,随着铸铁被腐蚀不断的溶解,由于铁和碳之间的电极电位差,废水中会形成无数个微原电池。原电池反应生成的H 和Fe2+等均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应,能破坏有色废水中的发色物质的发色结构,达到脱色的目的;能使有机物断链,有机官能团发生变化,使废水的可生化性显著提高,为后续生化处理提供有利条件;经过微电解预处理后废水的酸度大大降低,减少了中和剂的使用量。微电解出水加碱调节pH 后,铁的絮凝作用可凝聚废水中的悬浮物,另外,原电池周围的电场可附集废水中的胶体,从而去除部分的COD[8-9]。
在不加酸调节pH 的条件下,考察微电解反应时间对COD 去除率的影响。实验结果见图2。
图2 反应时间对COD 去除率的影响
Fig.2 Variation of removal rate of with time
由图2 可知:随着微电解反应时间的增加,COD 的去除效率逐渐升高,但到3 h 以后,COD 去除率基本稳定,不再继续升高,最高去除率为38 %。这是因为刚开始时,废水的pH 较低,溶液中所含的H+和Fe2+较多,氧化还原反应剧烈。随着反应时间的延长,pH 不断升高,生成的H+和Fe2+逐渐减少。同时,由于微电解材料用的是废铸铁块,表面积较小,所以,反应的时间较铁屑要长,但块状的不易板结。
2.2 ABR 实验
将微电解出水用石灰调节pH 至9~10 之间混凝沉淀后,加入适量的稀释水配制成不同COD 浓度的废水,废水COD 浓度分别为:2000 mg/L,3000 mg/L,4000 mg/L,5000 mg/L,6000 mg/L,7000 mg/L,用计量泵打入ABR 反应器。一种废水运行5 d,COD去除率达到一定数值后再换更高COD 的进水,当进水达到7000mg/L 后,连续进水12 d。停留时间控制为48 h。处理效果如图3所示。
由图3 可知,COD 的去除率基本是随着运行时间的延长而增加;进水的第1 天COD 的去除率均在30 %以上,到第5 天,COD去除率达到了60 %~80 %。
这说明ABR 反应器里的微生物群体对该废水的生化性较好。当进水COD 达到7000 mg/L 时,更进行了12 d 的进水,从第5天开始,COD 去除率基本稳定在75 %左右,出水基本稳定在1700mg/L 左右。基本达到了预期的效果,为后续的生化处理奠定了基础。
图 3 ABR 实验结果
Fig.3 The lab result of ABR reaction
2.3 接触氧化实验
ABR 出水进入一级接触氧化反应器,停留时间为24 h,废水处理结果见图4。由图4 可见,一级接触氧化反应出水COD 是随着运行时间的延长而降低,COD 去除率基本保持在80 %~90 %,这说明接触氧化的处理效果较好。
一级接触氧化出水再进入二级接触氧化反应器,停留时间为24 h,COD 去除效果见图5。
实验结果表明,出水无色透明,COD 去除率在80 %~90 %之间,出水COD 在100 mg/L,实现达标排放。
图4 一级接触氧化实验结果
Fig.4 The lab result of the first class Bio-contact oxidation frocess
图5 二级接触氧化实验结果
Fig.5 The lab result of the two class Bio-contact oxidation frocess
3 结论
(1)废水较低的pH 有利于微电解反应的进行,在废水不调pH的条件下进行微电解反应,COD 去除率可达到38 %,可生化性大大的提高,为废水的后续生物处理创造了有利条件。
(2)当ABR 进水COD 达到7000 mg/L,停留时间为48 h 时,去除率为75 %。
(3)COD 为7000 mg/L 以下的苯甲酸废水经过ABR+二级接触氧化工艺处理后,最终出水小于100 mg/L,达到GB8978-1996《污水综合排放标准》一级标准。
参考文献
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(本文文献格式:高洪刚,史超群,王伟,等.微电解+ABR+接触氧化处理苯甲酸废水[J].广东化工,2012,39(4):115-116)
[作者简介] 高洪刚(1981-),男,安徽泗县人,硕士,主要从事化工废水处理技术的研究。
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