微電解-混凝沉淀-生化法處理松脂加工廢水

李紅蓮

(閩西職業(yè)技術學院 化學工程系,福建 龍巖 364021)

松香和松節(jié)油是重要的工業(yè)原料，廣泛用于肥皂、造紙、橡膠、涂料、化工、醫(yī)藥、塑料、電氣和印刷等工業(yè)企業(yè)，松香也是中國的大宗出口物質之一[1].隨著工業(yè)生產與科學技術的發(fā)展，企業(yè)對松香和松節(jié)油的需求量在逐年增加，但企業(yè)在生產過程中也產生大量廢水，這些廢水具有水量和pH值變化大、CODcr濃度高、含油量大、可生化性差等特點，若不經(jīng)過處理就直接排放，會給生態(tài)環(huán)境帶來嚴重的污染[2].

1 設計水量及水質

某林化有限公司生產松香、聚合松香和松香樹脂等產品，設計污水總量約600 m3/d，廢水排放執(zhí)行《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)中的一級標準[3]，設計廢水的進水水質和出水排放標準見表1.

表1 進水水質及出水排放標準Tab.1 Quality of influent and discharge standard of effluent

圖1 廢水處理工藝流程Fig.1 Flow diagram of wastewater treatment

2 處理工藝及設計參數(shù)

2.1 處理工藝

廢水處理的工藝流程見圖1.

2.2 設計參數(shù)

主要構筑物的規(guī)格及設計參數(shù)見表2.

表2 構筑物規(guī)格及設計參數(shù)Tab.2 Specification of structure and design parameters

3 調試運行

根據(jù)松脂加工廢水的特性，廢水處理可分為預處理、混凝沉淀處理和生化處理3個工段.預處理工段的核心是微電解處理，有利于后續(xù)處理達到良好的效果；混凝沉淀處理工段主要是控制混凝和沉淀效果，混凝池投加堿調節(jié)微電解出水pH值，投加石灰乳使廢水中的草酸、松香酸生成相應的鈣鹽而沉淀；生化處理工段是工藝過程的關鍵，污染物質主要通過此工段被去除，工程調試的重點為微電解池和生化處理系統(tǒng)的調試.

3.1 微電解池的調試

微電解為預處理的核心，目的是降低廢水的有機污染并改變廢水的有機物組成成分，有利于后續(xù)處理達到良好的效果.它的反應機理是在Fe—C微電解反應中，強酸性廢水與鐵碳接觸，形成無數(shù)個微小原電池，鐵為陽極，碳為陰極，發(fā)生氧化還原反應：

陽極:Fe-2e→Fe2+,E0(Fe2+/Fe)=0.44 V，

陰極:2H++2e→2[H]→H2,E0(H+/H2)=0.00 V; O2+4H++4e→2H2O, E0(O2)=-1.23 V;

O2+2H2O+4e→4OH-, E0(O2+/OH-)= -0.41 V.

原電池的氧化還原反應對于廢水處理有如下作用：廢水中的Fe2+能形成具有較高絮凝吸附活性的絮凝劑，它能有效地吸附污染物形成沉淀，達到降低CODcr、BOD5與SS的目的.氧化還原反應還可使廢水的可生化性提高，為后續(xù)的生化處理提供條件.廢水經(jīng)過Fe—C微電解反應后，pH值提高，可減少石灰乳的投加量[4].要達到設計效果，微電解池的調試相當重要.在調試和試運行階段，對CODcr進行監(jiān)測，微電解池進出水的CODcr濃度以及對應的CODcr去除率的變化如圖2所示.

圖2 微電解處理系統(tǒng)CODcr去除效果Fig.2 Removal effect of CODcr by microelectrolysis process

圖2表明，CODcr的進水濃度平均為1 395 mg/L，出水濃度平均為282 mg/L，CODcr的去除率最低為69.9%，最高為86.6%，平均去除率為79.3%.經(jīng)過微電解預處理，CODcr的去除率達60%以上.調試有3個關鍵技術:(1)控制適當?shù)钠貧饬?，產生攪動作用，增加填料之間的相互摩擦，盡量避免松油的粘附影響.曝氣量要適當，使廢水出現(xiàn)攪動即可，避免因攪動過大引起活性炭的流失. (2)控制廢水的pH值，不要波動太大，否則后續(xù)的生化處理很難控制.(3)判斷微電解池調試是否合適，要視處理后CODcr的去除率是否達50%以上，廢水的可生化性是否得到了較大提高[5].

3.2 生化處理系統(tǒng)調試

3.2.1 生化處理系統(tǒng)的前期培養(yǎng)

(1)調節(jié)生化池內廢水的水溫與pH值，最好采用低負荷啟動，即池內廢水的CODcr值不要高于200 mg/L.添加的污泥要預先化開，投加時鼓風機開到最大，以免污泥沉積，并添加少量的營養(yǎng)，為了便于掛膜，可以均勻投加一些粗面粉.

(2)悶曝1～2 d，等看到廢水中有細小的微生物出現(xiàn)，增加一點廢水和營養(yǎng)物質，不要使廢水的CODcr超過500 mg/L.繼續(xù)悶曝，測CODcr的去除率并觀察生物相，若CODcr的去除率大于30%，可以停止曝氣，沉淀2 h，排除一部分清液，再增加一些微電解后的廢水，繼續(xù)悶曝.

(3)整個過程慢慢增加污水量，要注意開啟回流泵，使廢水處于流動狀態(tài).污泥復活后，為了便于掛膜，在悶曝過程中空氣量不要太大.在進水量達到50%時，可以連續(xù)進水、連續(xù)出水進行培養(yǎng).

(4)整個過程中都要注意污泥量，如果達不到量，一般有下面幾個原因：a.添加的量少；b.接種的污泥沒有化開，全部堆積在底部；c.接種的污泥礦化程度高，污泥中的無機物多沉積在底部；d.污泥負荷低，過量曝氣，污泥分解，隨出水排出；e.碳源不足等引起的污泥膨脹.前面3種可以通過繼續(xù)投加污泥或增加攪動來解決，第4種通過控制溶解氧在2 mg/L左右可以基本解決.最后1種要分析，如果鏡檢看到都是頭發(fā)絲狀的絲狀菌，一般都是碳源和氧氣不足；如果全是細小微生物、沒有鐘蟲等后生動物，說明受到?jīng)_擊，檢查進水的pH值.

3.2.2 生化處理系統(tǒng)的調試運行

生產廢水逐漸增加直到廢水的處理量達到滿負荷運行1個月后，污泥沉降比由最初的6%左右上升到22%，污泥的沉降性能良好，鏡檢發(fā)現(xiàn)有大量的鐘蟲，活性污泥基本成熟[4].在調試和試運行階段，對CODcr進行監(jiān)測，生化處理系統(tǒng)進出水的CODcr濃度隨時間的變化以及對應的CODcr去除率如圖3所示.

圖 3 生化處理系統(tǒng)的CODcr去除效果Fig.3 Removal effect of CODcr by biochemical process

圖3表明，在此期間，生化處理系統(tǒng)進水的CODcr變化幅度不大，平均為375 mg/L ，出水CODcr的濃度相對穩(wěn)定，基本維持在100 mg/L以下，平均為72.6 mg/L，表現(xiàn)出較強的抗沖擊負荷能力.CODcr的去除率最低為77.1%，最高為86.4%，平均為80.7%.

4 處理效果

該廢水處理設施于2010年5月進行調試，在調試過程中不斷完善，系統(tǒng)穩(wěn)定運行2周后，于2010年9月連續(xù)2天對出水水質進行監(jiān)測，廢水出水監(jiān)測的分析結果見表3.

表3 廢水出水監(jiān)測分析結果Tab.3 Analytical result of treated wastewater

由表3可以看出，廢水經(jīng)生化處理系統(tǒng)處理后，pH值呈穩(wěn)定中性，處理系統(tǒng)的主要污染物處理效果明顯，廢水出水水質完全可以達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)中的一級標準.

5 結論

(1)采用微電解-混凝-生化法處理松脂加工廢水，對廢水中的有機污染物有良好的去除效果，處理出水可達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)中的一級標準.

(2)采用微電解法預處理松脂加工廢水，在微電解處理單元，CODcr的平均去除率為79.3%； 在生化處理單元， CODcr的平均去除率為80.7%.通過微電解處理，還可以提高廢水的可生化性，有利于采用生化法將廢水進一步處理至達標以實現(xiàn)回收利用，可創(chuàng)造較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益.

(3)本系統(tǒng)對廢水流量、有機負荷的抗沖擊能力強，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，可操作性強，適宜在林化行業(yè)的廢水處理中進行推廣.

參考文獻：

[1] 劉玉春.1995～2000年中國松香的生產、消費和發(fā)展趨勢[J].林產化工通訊，2001,35(5)：31-33.

[2] 黃自力，胡岳華，劉吉生，等.松脂加工廢水綜合處理技術的研究[J].陜西科技大學學報，2003，21(1)：35-39.

[3] GB 8978—1996.污水綜合排放標準[S].1996.

[4] 張亞靜，應金英，陳曉鋒.鐵炭內電解法處理印染廢水[J].環(huán)境污染與防治，2000,22(5)：33-36.

[5] 盧平，唐秀潔，李志春.內電解-接觸氧化法處理松香及樟腦生產廢水[J].工業(yè)水處理，2003，23(2)：25-27.