許 玲,潘晶晶
(江蘇國(guó)創(chuàng)環(huán)保科技孵化器有限公司,南京 211102)
印染廢水成分復(fù)雜,可生化性差,且水質(zhì)波動(dòng)較大,其經(jīng)生物處理后產(chǎn)生的生化尾水樹(shù)脂脫附液有機(jī)物濃度高、色度高,處理難度大。樹(shù)脂脫附液的處理成為限制樹(shù)脂技術(shù)廣泛應(yīng)用的一大難題。高濃高鹽廢水的處理方法通常有蒸發(fā)法、高級(jí)氧化法、混凝法等,樹(shù)脂脫附液是典型的高濃高鹽廢水[1-3]。蒸發(fā)法處理成本高,高級(jí)氧化法處理樹(shù)脂脫附液效果好,但處理成本高。混凝法雖處理成本較低,但處理效果不理想。本研究針對(duì)生化尾水樹(shù)脂脫附液的特點(diǎn),采用Fenton氧化+Ca(OH)2混凝組合工藝處理樹(shù)脂脫附液,研究目標(biāo)如下:一是去除樹(shù)脂脫附液中的有機(jī)物,提高廢水的可生化性;二是樹(shù)脂脫附液經(jīng)處理后能返回到生化系統(tǒng),且不影響生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
中試試驗(yàn)的原水直接取自某印染企業(yè)的生化尾水經(jīng)樹(shù)脂吸附-脫附的樹(shù)脂脫附液,樹(shù)脂脫附液的有機(jī)物濃度高,色度大,取生化尾水工段連續(xù)6 d的樹(shù)脂脫附液進(jìn)行試驗(yàn),中試進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。
表1 中試進(jìn)水水質(zhì)
現(xiàn)場(chǎng)的樹(shù)脂脫附液處理裝置主要由曝氣池、中和池和沉淀池三部分組成,處理工藝如圖1所示。本工藝采用Fenton氧化+Ca(OH)2中和混凝組合處理工藝。
圖1 組合工藝處理流程
取5份相同體積的樹(shù)脂脫附液,將樹(shù)脂脫附液的pH用廢酸調(diào)至5,分別加入500 mg/L、1000 mg/L、1500 mg/L、2000 mg/L、2500 mg/L的Fe2+,然后分別加入同樣體積、過(guò)量的30%的過(guò)氧化氫溶液,攪拌反應(yīng)2 h,反應(yīng)結(jié)束后測(cè)試溶液的TOC、UV254。
取6份相同體積的樹(shù)脂脫附液,選擇亞鐵量為1500 mg/L,調(diào)節(jié)廢水的pH=5,分別按照[H2O2]/[Fe2+]=2、5、10、20、50、100加入不同的H2O2,攪拌反應(yīng)2 h,反應(yīng)結(jié)束后測(cè)試溶液的TOC、UV254。
中試裝置運(yùn)行中調(diào)節(jié)pH使用的酸為廢酸(大于50%),混凝劑為Ca(OH)2飽和溶液。將硫酸亞鐵(7H2O)溶解后加入Fenton氧化池,停留時(shí)間約2 h,然后加入混凝劑。處理后的樹(shù)脂脫附液經(jīng)沉淀15~18 h后,取上清液測(cè)試TOC、UV254、B/C。
取4個(gè)20 L的廣口玻璃瓶,模擬生化系統(tǒng)。分別取玻璃瓶體積的1/300、1/200、1/150、1/100的處理后的樹(shù)脂脫附液加入玻璃瓶中,連續(xù)運(yùn)行30 d,監(jiān)測(cè)出水COD。
在5份相同體積的樹(shù)脂脫附液中加入不同量的亞鐵和同量的雙氧水,考察亞鐵的量對(duì)樹(shù)脂脫附液處理效果的影響。TOC和UV254的去除率如圖2所示。
由圖2可以看出,隨著Fe2+質(zhì)量濃度的增加,樹(shù)脂脫附液的TOC去除率逐漸升高,呈現(xiàn)先快后慢最后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。UV254的去除率隨著Fe2+質(zhì)量濃度的增加提高很快,繼續(xù)增加Fe2+用量則會(huì)導(dǎo)致UV254去除率降低。原因是Fe2+的作用是催化H2O2產(chǎn)生氧化性很強(qiáng)的·OH,從而降解有機(jī)物。當(dāng)Fe2+不足時(shí),產(chǎn)生的·OH的量較少,因而氧化效果不理想。隨著Fe2+量的增加,·OH的量也不斷增加,而過(guò)量的Fe2+反而會(huì)消耗·OH,進(jìn)而影響Fenton氧化的效果[4-5]。
圖2 Fenton氧化不同亞鐵的量處理樹(shù)脂脫附液效果比較
在Fe2+質(zhì)量濃度為1500 mg/L時(shí),TOC去除率在35%左右,UV254去除率高于75%,效果均較好。因此,從經(jīng)濟(jì)和處理效果兩方面考慮,選用Fe2+質(zhì)量濃度為1500 mg/L。
在6份相同體積的樹(shù)脂脫附液中加入同量的亞鐵和不同量的雙氧水,考察雙氧水的量對(duì)樹(shù)脂脫附液處理效果的影響。TOC和UV254的去除率如圖3所示。
圖3 Fenton氧化不同雙氧水量處理樹(shù)脂脫附液效果比較
由圖3可以看出,當(dāng)[H2O2]/[Fe2+]增加時(shí),樹(shù)脂脫附液TOC的去除率逐步提高,當(dāng)[H2O2]/[Fe2+]=50時(shí),TOC去除率約為33%,[H2O2]/[Fe2+]繼續(xù)增加時(shí),TOC去除率增加不明顯。UV254的去除率隨著[H2O2]/[Fe2+]的增加提高很快,當(dāng)[H2O2]/[Fe2+]=50時(shí),UV254的去除率逐漸變緩。因此,從經(jīng)濟(jì)和處理效果兩方面考慮,選用[H2O2]/[Fe2+]為50。
樹(shù)脂脫附液經(jīng)Fenton氧化處理后進(jìn)一步加入飽和的Ca(OH)2溶液混凝沉淀,考察連續(xù)6 d的樹(shù)脂脫附液處理效果。取經(jīng)Fenton氧化+Ca(OH)2混凝組合工藝處理的出水,測(cè)試樹(shù)脂脫附液處理前后的TOC、UV254和 B/C。
圖4 樹(shù)脂脫附液處理后的TOC和UV254去除率
表2 樹(shù)脂脫附液處理前后的B/C對(duì)比
由圖4可以看出,在連續(xù)6 d的運(yùn)行中,樹(shù)脂脫附液經(jīng)Fenton氧化+Ca(OH)2混凝組合工藝處理后,TOC去除率在55%~75%,出水水質(zhì)較穩(wěn)定。由圖4可以看出,樹(shù)脂脫附液UV254去除率高于80%且較為穩(wěn)定。由表2可以看出,樹(shù)脂脫附液處理后的B/C有較大提高,由處理前的低于0.10提高至0.41,處理后的樹(shù)脂脫附液的可生化性較好。
該印染企業(yè)每天產(chǎn)生的生化尾水樹(shù)脂脫附液的量為7~8 t,約為該企業(yè)生化尾水產(chǎn)生量的1/200。這里主要考察不同比例的經(jīng)Fenton氧化+Ca(OH)2混凝組合工藝處理后的樹(shù)脂脫附液對(duì)生化系統(tǒng)運(yùn)行效果的影響。
圖5 生化尾水吸附-脫附處理
圖6 不同比例的處理后的樹(shù)脂脫附液進(jìn)入生化系統(tǒng)出水COD
由圖6可以看出,當(dāng)在模擬生化系統(tǒng)中分別加入1/300、1/200、1/150處理后的樹(shù)脂脫附液時(shí),出水的COD比原生化出水COD稍有提高,說(shuō)明加入該比例的處理后的樹(shù)脂脫附液對(duì)模擬生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行影響不大。當(dāng)加入1/100處理后的樹(shù)脂脫附液時(shí),出水的COD在前期比較穩(wěn)定,略有提高,隨著運(yùn)行時(shí)間推移,出水COD逐漸提高,中后期出水COD提高較大,說(shuō)明其已對(duì)模擬生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了較大影響。因此,從模擬試驗(yàn)可以得出,生化系統(tǒng)可接受的處理后的樹(shù)脂脫附液的最大量為生化尾水的1/150。
樹(shù)脂脫附液經(jīng)過(guò)Fenton氧化+Ca(OH)2混凝組合工藝處理后,TOC和UV254去除效果均較好,TOC去除率在55%~75%,UV254去除率高于80%,B/C由處理前的小于0.1升高至大于0.3,廢水的可生化性大大提高。同時(shí),每天產(chǎn)生的樹(shù)脂脫附液的量約為生化尾水的1/200,而生化系統(tǒng)可接受的處理后的樹(shù)脂脫附液的最大量為生化尾水的1/150。因此,處理后的樹(shù)脂脫附液進(jìn)入生化系統(tǒng)處理,從出水的COD情況看,在短期內(nèi)樹(shù)脂脫附液(處理后)對(duì)生化系統(tǒng)基本未造成影響。