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印染廢水芬頓+活性炭濾池深度處理方法

1、引言

      隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生了諸多難降解的廢水，其中尤如紡織染整等所產(chǎn)生的廢水具有難降解、重金屬殘留等特點(diǎn)，此類工業(yè)廢水進(jìn)入環(huán)境水體后對(duì)水體生物甚至人類健康產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。為了去除廢水中難降解有機(jī)物可生化性，并對(duì)其中部分難降解有機(jī)物進(jìn)行降解，芬頓工藝被廣泛應(yīng)用。芬頓工藝能對(duì)很多種類的有機(jī)物進(jìn)行氧化降解，這是由于芬頓反應(yīng)的本質(zhì)是H2O2在Fe2+的催化作用下能生成氧化還原電位僅次于F2的•OH，能有效將難降解的高分子有機(jī)物氧化成小分子有機(jī)物，并降解部分有機(jī)物。

      印染等工業(yè)廢水不僅存在難降解的問題，還存在諸如銻等毒害污染物的殘留。為保證水體生態(tài)安全，在控制出水常規(guī)污染物濃度的同時(shí)，印染廢水排放對(duì)銻等有毒有害污染物提出了控制要求。

      紡織染整行業(yè)的工業(yè)廢水排放量居中國(guó)工業(yè)廢水排放量第三，將印染廢水深度處理后經(jīng)過超濾車間后進(jìn)行中水回用能夠有效緩解水資源短缺，但是普通深度處理對(duì)水質(zhì)的改善程度有限。本文的印染廢水芬頓+活性炭濾池深度處理方法具有低成本、處理高效的特點(diǎn)，經(jīng)處理后的廢水可以達(dá)標(biāo)排放。

2、技術(shù)路線

      該工藝流程為：在調(diào)節(jié)池進(jìn)行芬頓反應(yīng)前pH調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)池尾端進(jìn)行催化劑投加；在芬頓反應(yīng)池前期進(jìn)行雙氧水投加，在芬頓反應(yīng)池中后期根據(jù)水質(zhì)條件進(jìn)行PFS投加，在芬頓反應(yīng)池尾端投加堿液對(duì)出水pH進(jìn)行調(diào)節(jié)；在沉淀池的混凝段進(jìn)行PAC投加并在隨后進(jìn)行PAM投加，發(fā)生混凝反應(yīng)，在沉淀池的沉淀段進(jìn)行泥水分離；其中，芬頓/混凝/沉淀處理階段還包括：在污泥調(diào)理池對(duì)沉淀池泥水分離得到的污泥部分進(jìn)行預(yù)處理后回流至芬頓反應(yīng)池和沉淀池的混凝段，利用回流絮體在芬頓反應(yīng)池發(fā)生酸性預(yù)混凝反應(yīng)，利用回流絮體在沉淀池發(fā)生二次中性混凝反應(yīng)。

      2.1 芬頓/混凝/沉淀處理階段

      （1）在芬頓/混凝/沉淀處理階段按照以下工藝參數(shù)進(jìn)行：在調(diào)節(jié)池進(jìn)行芬頓反應(yīng)前pH調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)池尾端進(jìn)行催化劑投加；在芬頓反應(yīng)池前期（5-10min）進(jìn)行雙氧水投加，曝氣量0.5~0.6m3（/h•m3）池容或1.5~1.8m3（/h•m2）池表面積（池深度以3m計(jì)，后同），在芬頓反應(yīng)池中后期（3-3.5h）根據(jù)水質(zhì)條件進(jìn)行PFS（0~0.6％）以及化學(xué)污泥（3％~5％）投加，曝氣量0.9~1.0m3（/h•m3）池容，在芬頓反應(yīng)池尾端（4h后）投加堿液對(duì)出水pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，曝氣量0.6~0.9m3（/h•m3）池容；在沉淀池的混凝段進(jìn)行PAC（0.3~0.5mmol/L，0.8％~1％）投加并在隨后進(jìn)行PAM（0.2~0.5mg/L）以及化學(xué)污泥（3％~5％）的投加，發(fā)生混凝反應(yīng)，在沉淀池的沉淀段進(jìn)行泥水分離。

      （2）芬頓反應(yīng)池前期進(jìn)行較弱的機(jī)械或鼓泡攪拌，中后期投加PFS后進(jìn)行較強(qiáng)的機(jī)械或鼓泡攪拌，尾端投加堿液后進(jìn)行中等強(qiáng)度（強(qiáng)度介于較弱和較強(qiáng)之間）的攪拌。形成非均勻式曝氣，不僅能夠有效避免由于過量曝氣削弱芬頓試劑處理效果，而且能夠最大化節(jié)約曝氣攪拌成本。

      （3）芬頓/混凝/沉淀系統(tǒng)包括混凝/絮體回用強(qiáng)化混凝系統(tǒng)以及沉淀系統(tǒng)，混凝/絮體回流包括混凝反應(yīng)、絮體回流吸附、PAM助凝等，能夠節(jié)約藥劑成本，降低污泥產(chǎn)生量。芬頓/混凝/沉淀系統(tǒng)的投藥系統(tǒng)前段采用正常芬頓反應(yīng)投藥系統(tǒng)，中后段投加PFS進(jìn)行酸性混凝，并投加絮體進(jìn)行吸附助凝，尾端投加堿液后進(jìn)行中和反應(yīng)出水。

      2.2 生物活性過濾處理階段

在生物活性炭濾池對(duì)沉淀池的出水進(jìn)行生物降解、吸附過濾處理。生物活性炭濾池包括鐵氧化物填料以及生物活性炭填料。生物處理池對(duì)高效沉淀池出水進(jìn)行COD、銻、濁度及色度、苯胺等進(jìn)一步去除。污泥調(diào)理池對(duì)芬頓及混凝后的污泥部分進(jìn)行預(yù)處理后回流至各階段。

3、工藝影響因素探討

      （1）減弱芬頓反應(yīng)前中期攪拌強(qiáng)度。一般工業(yè)條件下，芬頓反應(yīng)過程采用鼓泡攪拌過程；大幅度攪動(dòng)容易加快過氧化氫的分解，并降低亞鐵鹽離子的催化效率，造成其生成容易產(chǎn)生出使芬頓出水發(fā)黃的鐵離子。由于芬頓反應(yīng)過程僅需保證反應(yīng)體系混勻過程，因此對(duì)于實(shí)際鼓泡攪拌中，應(yīng)盡量減小過曝氣過程對(duì)芬頓試劑效率的影響。

      （2）短暫增強(qiáng)芬頓反應(yīng)中后段攪拌強(qiáng)度增加或增大鼓泡量。芬頓反應(yīng)條件處于酸性條件，當(dāng)水解度較高時(shí)，被發(fā)現(xiàn)鐵鹽水合物對(duì)銻等重金屬混凝去除的效果更優(yōu)。芬頓反應(yīng)中將亞鐵氧化為三價(jià)鐵，但由于混凝反應(yīng)所需要的G值高于芬頓反應(yīng)，因此將改變芬頓反應(yīng)中攪拌強(qiáng)度，在芬頓反應(yīng)中后段短時(shí)間增加攪拌強(qiáng)度，將芬頓與混凝反應(yīng)結(jié)合，形成新型芬頓反應(yīng)，并且由于具有較高的曝氣強(qiáng)度，能夠有效將殘留的過氧化氫分解，降低出水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

      （3）芬頓-混凝化學(xué)污泥預(yù)處理后回流。芬頓/混凝反應(yīng)后，所產(chǎn)生的化學(xué)污泥中含有大量鐵的水合氧化物，該水合氧化物被發(fā)現(xiàn)具有良好的重金屬吸附特性，吸附速率高，并且具有較高的助凝作用，考慮到如果單獨(dú)將該水合氧化物直接用于處理含重金屬的廢水，所需的攪拌設(shè)備管理運(yùn)行費(fèi)用以及構(gòu)筑物的占地費(fèi)用等，將該水合氧化物回流到新型芬頓混凝部分以及高效沉淀池混凝部分，不僅能有效提高對(duì)銻等重金屬的去除，也能明顯降低出水色度及濁度。能有效降低芬頓反應(yīng)容易產(chǎn)生出水發(fā)黃等風(fēng)險(xiǎn)。

      將芬頓/混凝后的化學(xué)污泥進(jìn)行沉降分離后，超聲攪拌后能有效增強(qiáng)污泥吸附效果，具有較高的利用價(jià)值。

      （4）芬頓/混凝-生物活性炭濾池聯(lián)用。芬頓反應(yīng)能有效將大分子難降解有機(jī)物氧化為小分子有機(jī)物，但單純芬頓反應(yīng)對(duì)有機(jī)物的降解存在一定限度，面對(duì)日益嚴(yán)格的工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，單純的芬頓反應(yīng)難以使出水COD穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，因此，結(jié)合生物活性炭濾池能對(duì)小分子有機(jī)物進(jìn)一步降解的機(jī)理，將新型芬頓反應(yīng)后的出水經(jīng)過高效沉淀池后，通過生物活性炭二次生物降解、吸附過濾后出水。

      （5）生物活性炭濾池填料中添加磁鐵礦等鐵氧化物。針對(duì)單純生物活性炭濾池運(yùn)行過程中容易堵塞、生物膜難以形成等問題，通過加入磁鐵礦等礦石，重新對(duì)生物活性炭進(jìn)行排布，有效降低污染物對(duì)生物膜的堵塞風(fēng)險(xiǎn)；并且由于磁鐵礦能溶解出微量亞鐵離子及鐵離子等，對(duì)生物具有一定促進(jìn)作用以及對(duì)出水中的重金屬進(jìn)行進(jìn)一步去除。

      印染廢水按上述工藝處理達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)，在工程實(shí)踐中，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

4、小結(jié)

      （1）芬頓反應(yīng)能有效將大分子難降解有機(jī)物氧化為小分子有機(jī)物，但單純芬頓反應(yīng)對(duì)有機(jī)物的降解存在一定限度，面對(duì)日益嚴(yán)格的工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，單純的芬頓反應(yīng)難以使出水COD穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，因此，結(jié)合生物活性炭濾池能對(duì)小分子有機(jī)物進(jìn)一步降解的機(jī)理，將新型芬頓反應(yīng)后的出水經(jīng)過高效沉淀池后，通過生物活性炭二次生物降解、吸附過濾后出水。利用活性炭的吸附及微生物降解作用共同去除有機(jī)物，能最大發(fā)揮活性炭的吸附作用，又能通過生物降解降低活性炭吸附負(fù)荷，延長(zhǎng)活性炭使用周期，減少炭的再生頻率，降低運(yùn)行成本。

      （2）利用芬頓反應(yīng)以及混凝反應(yīng)所產(chǎn)生化學(xué)污泥進(jìn)行預(yù)處理后回流，不僅能夠提高混凝劑使用效率，而且能夠降低混凝劑用量及降低化學(xué)污泥處理成本?？梢圆捎贸鏊诰€監(jiān)測(cè)鐵離子、COD。

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