（环境工程专业论文）铁炭内电解cass工艺处理模拟印染废水实验研究.pdf

i m m 帅吣叭帆 y 17 3 8 6 3 8 广西大学学位论文原创性声明和学位论文使用授权说明 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相 关知识产权属广西大学所有。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究 成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮 助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者躲杉冷 ) d i 0 年6 只1 日 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容； 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本； 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 孟p 时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 一：杨夸翩躲 洞口年6 月善j 日 铁炭内电解c a s s 工艺处理模拟印染废水实验研究 摘要 印染废水具有水质水量变化大，c o d 、色度高，可生化性差等特点， 属于难处理工业废水之一。本论文旨在探讨铁炭内电解c a s s 工艺处理印 染废水的可行性，为工程设计提供依据。 因实际印染废水的水质水量变化很大，不适宜进行实验室研究，本论 文采用模拟印染废水。模拟印染废水各成分含量为酸性大红7 0 - - 9 0m g l - 1 ， 碱性品绿10 - - 2 0m g l ，p v a2 5 0 - - , 3 5 0m g l 一，淀粉7 0 0 8 5 0m g l ，n a 2 s 0 4 2 0 - - 3 0m g l ；按此配水方案配制的模拟印染废水其主要水质指标为c o d 8 0 0 1 2 0 0m g l 1 ，b o d 52 0 0 3 0 0m g l ，色度5 0 0 8 0 0 倍，p h4 8 6 。 采用铁炭内电解工艺对模拟印染废水进行预处理，在铁炭床的铁炭质 量比为3 ：1 ，停留时间为8 0m i n ，p h 为6 ，曝气量为0 3m a h d 等最佳运行工 艺情况下研究铁炭内电解工艺对印染废水色度与c o d 降解特性。实验结果 表明：铁炭内电解预处理段可以破坏废水中致色基团苯环间的偶氮双键， 使其还原打开生成苯和萘的相关衍生物，其b o d 5 c o d 比值由原来的 0 2 0 - - 0 2 6 提高n o 3 6 o 4 0 ，可生化性的提高为后续生物处理创造了有利条 件。 后续c a s s i 艺的最佳运行条件为非限制性曝气5h ，沉淀2 0m i n 、排水 3 0m i n 、闲置1 0m i n ，曝气量选择0 3 7 5m 3 h 1 ，水力停留时间选择2 0h 。c a s s 工艺可以进一步降低铁炭内电解出水的c o d 值，且内电解出水中增加的铁 离子含量在c a s s 反应器内形成大量f e ( o h ) 3 胶体，该胶体吸附凝聚活性污 泥从而生成的生物铁污泥，可以有效地改善活性污泥的沉降性能，提高活 性污泥对废水c o d 的去除效果。 铁炭内电解工艺作为预处理的方法以及c a s s 工艺技术路线对模拟印 染废水的处理，使废水c o d 去除率可达8 8 , - , 9 2 ，b o d 5 去除率可达9 0 , - - 9 4 ， 色度去除率可达9 2 - - 9 5 ，说明铁炭内电解c a s s 工艺处理模拟印染废水取 得了良好的处理效果。该工艺简单、流程短、运行费用低、效果好，特别 适合于我国小批量生产规模的印染厂的污水处理。 关键词：印染废水铁炭内电解c a s s 工艺条件色度铁离子 e x p e r i m e n t a ls t u d yo ni r o n c a r b o ni n t e r n a l e l e c t r o l y s i s c a s sp r o c e s sf o rs i m u l a t e d p r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e 厂a t e r a b s t r a c t w i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so fg r e a tv a r i a t i o no fw a t e rq u a l i t ya n dq u a n t i t y , h i g hc o n c e n t r a t i o no fc o da n dc h r o m e ，a n db a db i o d e g r a d a b i l i t y , p r i n t i n ga n d d y e i n gw a s t e w a t e ri so n eo ft h eu n m a n a g e a b l ei n d u s t r i a lw a s t e w a t e r s t h i s a r t i c l ea i m st o e x p l o r e t h e f e a s i b i l i t y o ft h et r e a t m e a to fi n t e r n a l e l e c t r o l y s i s - c a s so nt h ep r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e r , a n dt op r o v i d es o m e b a s i sf o re n g i n e e r i n gd e s i g n t h es i m u l a t e dd y i n gw a s t e w a t e ri su s e df o re x p e r i m e n t ，b e c a u s et h eq u a l i t y a n d q u a n t i t yo f r e a ld y e i n gw a s t ew a t e rv a r i e ss og r e a t l yt h a ti ti sn o ts u i t a b l ef o r r e s e a r c hp u r p o s e t h ec o n t e n to fs i m u l a t e dd y i n gw a s t e w a t e ri sa c i ds c a r l e t ， b a s i cg r e e n ，p v a ，a m y l a s e ，n a 2 s 0 4 t h e i rc o n c e n t r a t i o na r es e p a r a t e l y7 0 - - 9 0 m g l ，10 - - 2 0m g l 一，2 5 0 - - 3 5 0m g l ，7 0 0 8 5 0m g l ，2 0 - 3 0m g l t h e k e yw a t e rq u a l i t yi n d i c a t o r sa r ec o d 8 0 0 - - 12 0 0m g l ，b o d 52 0 0 - - - 30 0m g l ， c h r o m a5 0 0 - - - 8 0 0t i m e s ，p h4 8 6 t h ed y i n gw a s t e w a t e ri sp r e t r e a t e db yi r o n - c a r b o ni n t e m a le l e c t r o l y s i s i n c o n d i t i o nt h a tt h er a t eb e t w e e ni r o na n dc a r b o ni s3 ，t h es t a yt i m ei s8 0m i n u t e s ， p h i s6 ，t h ea e r a t i o nc a p a c i t yo f0 3m 3 h t h er e s u l ts h o w st h a ti tc a nd a m a g e t h ea z od o u b l eb o n d a m o n gt h eb e n z e n er i n go fc h r o m o p h o r ea n dt h e n i c h r o m o p h o r ei sd e o x i d i z e dt or e l a t e dd e r i v a t i v e so fb e n z e n ea n dn a p h t h a l e n e t h er a t eo fb o d 5a n dc o di sa d d e dt oo 3 6 o 4 0f r o m0 2 0 - - 0 2 6 t h er i s i n go f t h er a t em a k e si ts u i t a b l ef o rf o l l o w - u pb i o l o g i c a lt r e a t m e n t t h es u b s e q u e n tc a s sr e a c t o rc o n d i t i o ni sa e r a t i o nv o l u m ei s0 3 7 5r n 3 h 1 a n dt h er u nc y c l ei s6h ( n o n r e s t r i c t e d ，a e r a t i o n5 0 h ，p r e c i p i t a t i o n2 0m i n ， d r a i n a g e3 0m i n ，a n di d l ef o r10m i n ) t h ec a s sf u r t h e rd e c r e a s e dt h ec o di n t h ep r i o rt r e a t e dd y e i n gw a s t e w a t e ra n dt h ei r o ni o ni nt h ew a t e ri st r a n s f o r m e d t oc o l l o i df e ( o h ) sw h i c ha b s o r bt h ea c t i v a t e ds l u d g ea n dg e n e r a t ef e b i o l o g i c a l s l u d g e t h ef eb i o l o g i c a ls l u d g ec a ni m p r o v et h es e t t l i n gc h a r a c t e r i s t i c so ft h e a c t i v a t e ds l u d g et h a ti su s e di nt h es u b s e q u e n tc a ssp r o c e s sa n di m p r o v et h e t r e a t m e n te f f e c to ft h ec o di nw a s t e w a t e r t h ei r o n c a r b o ni n t e r n a le l e c t r o l y s i sa st h ep r e t r e a t m e n tm e t h o da n dc a s s p r o c e s sa st h er o u t eo ft h es i m u l a t i o nt e c h n o l o g yc a nr e m o v et h ec o d ，b o d 5 a n dc h r o m a8 8 - 9 2 ，9 0 - 9 4 ，a n d9 2 - - 9 5 r e s p e c t i v e l y t h ep r o c e s sc a n t r e a tt h ed y e i n gw a s t e w a t e re f f e c t i v e l y t h e p r o c e s si ss u i t a b l et ot h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n to fs m a l ls i z ep r i t i n ga n dd y i n gf a c t o r i e si nc h i n ad u et oi t s s i m p l ep r o c e s s ，s h o r tp r o c e d u r e ，l o wo p e r a t i o nc o s ta n dh i 曲r e m o v a lr a t e k e y w o r d s ：d y i n g l t e r ；i r o nc a r b o n n t e m a le l e c t r o l y s i s ；c a s s ；k e y w o r d s ：d y i n gw a s t e w a t e r ；i r o n - c a r b o ni n t e r n a le l e c t r o l y s i s ；c a s s ：p r o c e s s c o n d i t i o n ；c h r o m a t i c i t y ；i r o ni o n i v 目录 摘要i a b s t ra c t 。i i i 符号说明。v i i 第一章绪论1 1 1 选题背景1 1 2 印染废水处理现状研究2 1 2 1 物理法2 1 2 2 化学法3 1 2 3 生物法。3 1 3 铁炭内电解c a s s 工艺技术概况7 1 3 1 铁炭内电解法概述7 1 3 2c a s s 工艺概述9 1 4 论文研究意义及内容12 1 4 1 论文研究意义1 2 1 4 2 论文研究内容13 第二章实验内容与实验方法l5 2 1 实验装置1 5 2 2 实验试剂及分析项目16 2 3 模拟印染废水的成分确定和基本水质指标1 7 2 3 1 废水的成分1 7 2 3 2 废水的基本水质指标1 9 第三章铁炭内电解预处理实验2 0 3 1 实验部分2 0 3 1 1 实验用水2 0 3 1 2 实验方法2 0 3 1 3 静态烧杯实验2 1 3 1 4 动态铁炭床实验2 2 v 3 1 5 对铁炭床的清淤处理2 3 3 2 结果分析与讨论。2 3 3 2 1 正交实验2 3 3 2 2 单因素实验2 6 3 2 3 添加剂强化铁炭内电解对印染废水处理效果的影响。2 7 3 2 4 曝气量对预处理效果的影响。3 3 。 3 2 5 印染废水可生化性考察3 4 3 2 6 紫外可见吸收光谱图分析3 5 3 2 7 铁炭床出水铁离子定量分析3 6 3 3 本章小结3 7 第四章循环式活性污泥法( c a s s ) 处理模拟印染废水过程分析。3 9 4 1 实验部分3 9 4 1 1 实验用水3 9 4 1 2 实验方法。3 9 4 1 3c a s s 工艺的启动运行。4 0 4 2 结果分析与讨论4 3 4 2 1c a s s 反应器运行工艺参数的影响4 3 4 2 2 稳定运行时c a s s 系统工艺运行情况4 7 4 3 本章小结j 5 0 第五章结论与建议5 2 5 1 结论5 2 5 2 建议5 2 参考文献5 4 j g c 谢6 ( ) 攻读硕士学位期间发表的学术论文6 l v i 符号 b o d 5 c o d c a s s d d h r t m l s s s v i s v s o p 瑚 意义 生物需氧量 化学需氧量 循环式活性污泥法 溶解氧 水力停留时间 污泥浓度 污泥容积指数 污泥沉降比 聚丙烯醇 v i l 单位或量纲 m g l 。l m g l - l m g l 1 h m g l 。l m l 分1 亡冒大掌硕士掌位论文铁炭内电解c a s s 工艺处理模拟印染废水实验研究 1 i 选题背景 第一章绪论 我国的纺织印染业居世界前列，而纺织印染业的废水又是工业废水排放的的主要来 源之一，据不完全统计，我国印染废水排放量每天大约可达3 0 0 万 4 0 0 万吨【1 1 。印染废 水主要来源于染料及染料中间体生产行业，由各种产品和中间体结晶的母液、生产过程 中流失的物料以及冲刷地面的污水等组成。 印染废水中的有机组分主要是以芳烃和杂环化合物为母体，并且带有极性基团( 如 s 0 3 n a 、2 、o h ) 及显色基团( 如n _ n 、- n _ o ) ；废水中的原料和副产品( 如卤化 物、酚类、苯胺、硝基物等) 的含量也较多，以及无机盐( 如n a c i 、n a 2 s 0 4 、n a 2 s 等) 1 2 】。因此，印染废水具有“四高一低”的特点：色度高( 有的废水色度可高达4 0 0 0 倍以上) 、 c o d 高( c o d 为8 0 0 1 2 0 0m r l ) 、盐度高( 含盐量1 - - 2 0 ) 、毒性高、b o d c o d 值低( 一般在o 2 左右) 【3 5 1 。另一方面，由于有机染料的化学性质稳定、且在环境中不 容易降解，它们在水、土壤等环境介质中一般都会表现为持久性有机污染物( p o p s ) 的各 种毒理学特征和生态化学行为【6 】。所以如果印染废水直接排放到环境中，就会造成严重 的环境污染，并可能通过食物链对人们的身体健康造成直接或间接地影响。 目前，国内外的印染废水处理主要是采用生化法，再配合以物理法和化学法。我国 染料工业生产具有批量小、品种多的特点，大部分是间歇操作，废水间断性排放，水质 水量变化范围大，增加了废水处理的难度【7 】。此外，由于近些年化纤织物的更新换代和 印染后整理技术的逐步改进，印染废水中增加的大量p v a 浆料、新型助剂等难生化降 解的有机物提高了废水处理的难度。目前染料品种越来越多，并朝着抗光解、抗氧化、 抗生物降解的方向发展，更使印染废水的处理难度加大【矾。 在印染废水的处理中，通常采用的混凝、吸附、气浮、化学氧化等处理技术，难以 使处理后的废水达到国家规定的排放标准，尤其是含偶氮染料的废水，由于其 b o d 5 c o d 比值一般在0 2 0 4 之间，可生物降解性较差【9 1 ，采用传统的生化法难以使 其达标，而焚烧、膜分离及湿式氧化等技术，虽有良好的处理效果，但技术要求高、投 资大、处理成本高，也难以在实际中得到应用推广。另外，随着废水排放标准的日趋严 格和水费的不断上涨，更进一步促使印染废水处理技术成为国内外水处理的研究热点。 针对上述问题，近年来国内外都开展了一些研究工作。本论文从物理法、化学法和 生物法三个方面介绍目前印染废水处理的方法及研究的状况。 1 2 印染废水处理现状研究 1 2 1 物理法 废水处理常用的物理方法有过滤法、沉淀法、气浮法、吸附法和膜分离技术。 过滤法和沉淀法常用于印染废水处理过程中的预处理阶段，主要去除污水中的颗粒 悬浮物和其它容易沉淀的杂质，为后面的处理工序做准备。 印染废水物理处理方法中吸附法应用得较多，该法是将一些多孔物质的粉末或颗粒 ( 如活性炭、粘土等) 与废水混合，当废水通过这些颗粒物组成的滤床时，其中的一些 污染物质就会被多孔物质表面吸附住或被过滤除去。活性炭作为一种优良的吸附剂在水 处理工业中被广泛采用，至今仍是印染废水脱色的最好吸附剂之一，常用于印染废水的 深度处理工艺中。张小漩等【1 0 1 研究了活性炭对染料废水色度和c o d 的去除效果，考察 了温度、p h 值和活性炭用量对废水脱色率的影响，结果表明，活性炭用量是脱色率的 主要影响因素，室温下，初始浓度为2 5 0m g l d 时，处理酸性品红、碱性品红、活性黑 b 1 3 3 染料废水的活性炭最佳用量分别为o 8 、1 0 、2 0 ，脱色率均在9 7 以上， c o d 去除率分别为6 3 2 8 、9 5 6 6 、8 4 6 2 。另外，研究表明利用活性炭的筛余炭 作基炭，采用碳酸氨溶液浸泡，烘干后再用水蒸气活化，可提高活性炭的吸附容量和使 用寿命【l l 】。 膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分 子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特点，在7 0 年代初期就开始应用于印染废水的 处理。19 9 6 年，波兰的k a t a r z y n a 等【1 刁研究了盐对亲水性超滤膜( u f ) 处理甲基橙等染料 废水的影响，在0 2m p a 时随着盐浓度的增加，效果变差，对低分子量的染料影响较大。 2 0 0 2 年，法国a k b a r i 等【1 3 】的研究表明聚酰胺微滤膜( 1 盯) 对直接红8 0 ，直接黄8 的脱色 率接近1 0 0 ，但表面易结垢，盐浓度的增加可致通量降低。经磷苯乙烯磺酸钠改良后 聚砜微滤膜能成功的处理染料废水，对浓度为0 1g l j 的酸性红4 等染料的脱色率达 9 7 以上，在0 4m p a 压力下膜的通量为o 2 3 o 2 8m 3 ( i n 2 d ) 一，克服了p h 值对聚酰胺 超滤膜的影响【1 4 】。但是膜分离技术由于膜污染和浓差极化等问题的存在，会使其渗透通 量随运行时间的延长而有所下降。另外，膜分离技术的处理成本会因为膜的价格昂贵以 及更换频率快而增加，这些都会严重阻碍膜分离技术的规模化工业应用【1 5 】。 2 1 2 2 化学法 1 2 2 1 混凝法 混凝法是印染废水处理方法之一。单独使用无机絮凝剂时，药剂用量大、操作繁杂、 污泥产生量大、脱色效果差、处理费用高。单独使用聚丙烯酰胺类的有机高分子絮凝剂 时，对印染废水几乎没有效果。即使将这两类絮凝剂组合使用收效也甚微，所以人们把 研究重点放在合成新型高效脱色絮凝剂上，在这方面，国外研制的两性型聚电解质用于 印染废水的脱色取得了长足的进展。目前正在推广应用的p a n 2 d c d 型高分子絮凝剂是 以聚丙烯腈为高分子主链，以二氰二胺在碱性条件下进行侧链改性，使不溶于水的聚丙 烯腈变成水溶性的、带有多种基团的两性型聚电解质。p a n 2 d c d 2 h y a 型高分子絮凝 剂是在p a n 2 d c d 型的基础上用氯化羟胺改性，使吸附脱色功能团进一步得到强化【1 6 1 。 近年来，生物混凝剂的研究和使用也日益增多。南开大学庄源益等【1 7 1 筛选出6 株对 水中染料有较好混凝作用的菌株( n a t i n a t 6 ) ，用其培养液进行试验。结果表明n a t 型 生物混凝剂处理直接黑染料生产废水，其脱色率可达6 0 。生物混凝剂与普通混凝剂 相比，具有无毒、无害，产渣量少、适用性广等优点，因此，微生物混凝剂的研制及应 用具有广阔的发展前景，将成为新一代水处理药剂。 1 2 2 2 氧化法 氧化法一般包括化学氧化法、电化学氧化法、光催化氧化法和高温深度氧化法。 ( 1 ) 化学氧化法 化学氧化法的脱色原理是利用臭氧、氯及其含氧化合物将印染废水染料分子的发色 基团破坏掉。臭氧氧化法除了对硫化、还原等不溶于水的染料脱色效果较差外，对多数 染料都能获得良好的脱色效果【1 8 】。f e n t o n 试剂是利用h 2 0 2 与f e 2 + 反应所产生的羟基自 由基使染料废水中的染料有机物氧化断链。同时，在废水p h 5 的时候反应过程中的f e 2 + 和f e 3 + 会与o h 。反应，生成f e 系絮凝剂，对废水起到絮凝去除的效果【1 9 1 。美国佛罗里 达大学的t a n gw z 教授【2 0 】用f e 粉f e n t o n 系统进行染料脱色实验，结果表明在铁粉质 量浓度为1g l 一，p h 值为2 - 3 ，h e 0 2 浓度为1m m o l l 以时，脱色效果很好；当p h 值提 高到1 0 时，脱色反应停止。 ( 2 ) 光催化氧化法 光催化氧化法常用光敏化半导体( 如c d s ，t i 0 2 ，w 0 3 ，f e 2 0 3 ) 或h 2 0 2 作催化剂， 在紫外线高能辐射下，电子从价带跃迁进入导带，在价带产生空穴，从而引发氧化反应。 3 光催化氧化法处理废水的优点是脱色效率高，缺点是能耗高和投资大。 i d i l 等【2 1 1 将0 3 、h 2 0 2 u v - c 和t i 0 2 u v - a 三种方法处理印染废水的效果进行了对比， 他认为从经济角度考虑，h 2 0 2 删二c 是最具有吸引力的一种方法，而t i 0 2 凡诅对印染 废水的处理效果最好。近年来高效率的光催化剂、纳米粒子负载和金属掺杂、光电结合 的催化方法以及太阳能技术的研究开发，使纳米t i 0 2 光催化氧化应用于水处理领域有 着良好的应用前景，但目前仍处于实验室研究阶段【2 2 1 。 ( 3 ) 电化学氧化法 本论文的预处理工艺就是采用电化学氧化法，其实质就是利用电解作用将印染废水 中的污染物质转化降解而去除。根据电极发生反应的方式不同，可将电化学氧化法分为 微电解法和外加电压电解法，电化学方法随着近年来电力工业的发展，在废水处理领域 已具备相当的竞争力。 电催化高级氧化技术( a d v a n c e de l e c t r o c a t a l y s i so x i d a t i o np r o c e s s e s ，a e o p ) 是最近 发展起来的新型a o p s 。国外许多研究学者从研制高电催化活性电极材料着手，对有机 物电催化的影响因素和氧化机理进行了较系统的理论研究和初步的应用研究，而国内在 这一领域的研究才刚刚起步。林海等【冽采用活性炭纤维作电极，电化学处理酸性染料和 直接染料的实际印染废水，因活性炭纤维是一种新型的催化电极材料，兼具导电、吸附 和催化的综合性能，所以取得了良好的处理效果，其色度和c o d 去除率分别可达9 6 1 0 和5 6 7 8 。 1 2 3 生物法 目前，国内印染废水的处理8 0 以上采用的是生物法，而其中绝大多数是好氧生物 处理。但由于生物法对色度去除率不高，一般在5 0 左右，所以当废水色度较高或出 水色度要求较高时，需辅以物理或化学方法。好氧生物处理对印染废水来说，一般b o d 可去除8 0 左右，效果明显。但其对于c o d 去除率和脱色率来说，效果欠佳，尤其是 在广泛应用p v a 等化学浆料、表面活性剂、溶剂及布坯碱减量技术后，一方面使印染 废水的c o d 增加，达到2 0 0 0 3 0 0 0m g l ，也使原本在0 伽5 数值范围内的b o d c o d 下降到0 2 以下，可生化性降低，所以，单纯的好氧生物处理难以满足印染废水处理的 需求。 另外，好氧生物法的运行费用较高，还有剩余污泥的处理处置问题等都制约其在印 染废水处理领域的发展应用，所以印染废水的厌氧生物处理方法开始得到人们的青睐， 探求适合印染废水处理的高效、低耗、投资省的废水处理技术已日趋重要。 4 广西大掌硕士掌位论文铁炭内电解c a s s 工艺处理模拟印染废水实验研究 1 2 3 1 好氧生物处理 一 早在2 0 世纪7 0 年代我国就将好氧生物处理技术应用于印染废水处理领域，最初是对 “分散红2 g f l 废水 、“二氯葸醌废水 进行生化处理的试验研究，并于上世纪8 0 年代 在上海、大连等地的印染厂相继建设使用好氧生化处理装置。印染废水由于含有许多杂 环类、卤代芳烃等难降解物质，使其生物可降解性较低，脱色效果不明显，c o d 去除率 也只有5 0 7 0 ，实践结果表明可以通过采用改善污泥活性的性能、提高活性污泥的 m l s s 浓度或选用高效菌种等方法来提高好氧生物处理的效果。真菌、细菌和藻类是目 前发现能降解染料的三种主要微生物，其中白腐菌是近年来研究的热点，可降解卤代芳 烃、多环芳烃、酚类、胺类化合物等。白腐菌在好氧条件下对杂环类染料、偶氮染料还 有蒽醌类染料均具有较好的脱色降解能力。 处理印染废水的好氧生物处理法常见的有活性污泥法和生物膜法。在普通活性污泥 法的基础上又演变出多种工艺，如s b r 法、a b 法、a o 法、a 2 0 法、氧化沟法等；生物 膜法主要有生物接触氧化法、生物滤池、生物转盘等。对国内7 0 多个印染厂进行调查研 究发现，活性污泥法的使用最为普遍，其次为生物接触氧化法和塔式生物滤池法。这是 由于活性污泥法既可分解大量有机物质，又能去除部分色度，还可以调节p h 值，而且运 转效率高而费用相对较低，出水水质也好，但占地面积大、处理周期长。生物接触氧化 法通过强化充氧及微生物降解作用以提高处理效率，因而兼有两种处理法的优点。近年 来该方法应用广泛，如沈阳第二印染厂和上海第七印染厂。生物转盘法处理效果好，但 需大量稀释水而且设备占地面积大、处理时间长。塔式生物滤池法具有占地少、负荷高、 不需要专设供氧设备等优点。氧化沟法在国外印染废水处理中用得比较多，但池容大， 占地面积大。 1 2 3 2 厌氧生物处理 厌氧生物处理法对含有偶氮基、葱酮基、三苯甲烷基的染料均可降解。8 0 年代以前， 我国印染废水的可生化性一般较高，c o d 在8 0 0m g l 1 以下采用传统物化一生化组合工 艺，出水即可达标排放。近年来，由于难生化降解的新型染料和助剂进入印染废水中， 导致可生化性大为降低，色度增加。一般废水c o d 在1 0 0 0m g l 以以上，可生化值 b o d 5 c o d 在o 2 5 以下。为了提高印染废水的可生化性，在传统生化工艺基础上，新的 厌氧( 水解酸化) 好氧工艺处理印染废水报道得越来越多。 厌氧生物处理印染废水有许多其他方法无法达到的好处，如运行时无需搅拌， 5 广西大学硕士掌位论文铁炭内电解c a s s 工艺爿淫模拟印染废水实验研究 节省能耗；污泥生成量小，节省污泥处置费用；可以产生副产品一甲烷气体。李 亚新等人瞰1 设计的厌氧生物滤池经过一系列实验表明，c o d 去除率可达7 0 一8 6 6 ， 脱色率达到6 0 - - 8 4 。从这些方面看，厌氧法在工业废水处理领域还是很有发展前途 的，但是单独运用厌氧法处理印染废水，并不能满足废水排放标准的要求。 1 2 3 3 厌氧一好氧联合生物处理 一般情况下，印染废水采用好氧处理时，对b o d 、c o d 有较好的去除效果，而厌 氧处理对色度的处理效果较好口5 1 。近些年染料的抗分解、抗生物降解性能增强，印染废 水处理要想取得令人满意的效果，单靠某种单一的处理方法是难以达到的。当厌氧法和 好氧法联合应用，由于他们能够优势互补，可以在不同程度上降解许多不能或难以厌氧 生物氧化的有机染料。 清华大学通过实验分析比较了厌氧、好氧交替运行系统和厌氧一好氧串联系统对活 性染料废水的处理效果，结果发现两系统均有较好的稳定性能和较强的适应能力，且厌 氧一好氧串联系统在染料降解效果方面要优于厌氧、好氧交替运行系统，但交替运行系 统的厌氧阶段处理效果明显，而串联系统的好氧阶段发挥了较大作用【2 6 1 。兼性厌氧工艺 可以高效降解染料，且对处理条件不苛刻，所以已逐渐取代完全厌氧工艺。如今的印染 废水处理为了达到最佳的处理效果，已是在物理或化学方法的配合下以兼氧一好氧联合 处理为核心的混合多级处理工艺。 m a n ub ，s a n j e e vc 【2 8 1 研究了偶氮染料橙i i 和活性黑3 n h 在厌氧条件下的脱色情 况，实验结果表明，在含偶氮染料橙i i 和活性黑3 n h 的反应器中，色度去除率均大于 9 9 ，c o d 去除率分别为9 2 和9 4 。 i l g ik k 等【2 9 】用厌氧好氧组合工艺处理模拟印染废水，在厌氧单元中使用金属 海绵作为兼性厌氧菌p d w 的附着介质。实验考察了厌氧反应器中水力停留时间( 1 2 7 2h ) 和初始c o d 浓度( 3 0 0 0 4 - 2 0 0m g l 以和8 0 0 + 1 0 0m g l 。1 ) 对系统色度和c o d 去除性能的 影响。结果表明当厌氧反应器水力停留时间为4 8h 时，色度去除率超过8 5 ，c o d 去 除率为9 0 左右；但水力停留时间大于4 8h 时色度去除率减少。 s p o n z ad t ，i s i k km 【3 0 1 采用u a s b - - - c s t r 组合工艺研究活性黑5 的处理效果。 u a s b 反应器的c o d 负荷从5k g c o d m 3 d - 1 变为2 5k g c o d m 3 d 1 时，c o d 去除率从5 6 降为2 7 ，色度去除率分别为9 2 和8 7 。当u a s b 反应器的容积负荷为2 4 9 k g c o d m 3 d - 1 和1 4 8k g c o d m 3 d 1 时，产甲烷百分比分别为7 6 和6 0 。c s t r 反应器 6 的泥龄为1 7d 、5 7d 、1 1d 时c o d 去除率分别为2 8 、4 2 、9 0 。 1 3 铁炭内电解c a s s 工艺技术概况 1 3 1 铁炭内电解法概述 1 3 1 1 内电解法的基本原理 内电解法的工作原理实质上就是金属材料( 如铁、铝等) 的电化学腐蚀，在电解质溶 液中浸泡铁屑或铁屑炭粒以构成无数微小的腐蚀原电池( 包括微观电池与宏观电池f 3 ， 微观电池是由以颗粒状态分布的炭化铁所构成的铁屑本身引起的；宏观电池则是由铁屑 直接接触加入其中的宏观阴极材料如活性炭、焦炭、石墨等而形成的，其可以进一步强 化电解或腐蚀作用) ，借此而处理废水的。内电解法综合吸附、共沉、絮凝、电化学还 原、卷扫等多种作用【3 2 1 ，其中铁屑作为阳极，而炭粒作为阴极，其电极反应可以表示如 下： 阳极反应一 f e 2 e _ f e 2 + p o ( f e 2 + f e ) 一0 4 4v 一阴极反应2 h + + 2 e _ h 2 q o o ( w i - 1 2 ) = o 0 0v 当有0 2 时0 2 + 4 h e _ 2 h 2 0q o ( 0 2 产1 2 3v 0 2 + 2 h 2 0 “e 一4 0 h ( 0 2 o h ) = 0 4 0v 铁炭内电解法处理印染废水的作用机理可归纳为以下几点【3 3 删： ( 1 ) 铁的还原作用 铁是活泼金属，具有较强的还原性。它的还原能力能使某些有机物还原成为还原态。 另外铁在酸性水溶液中生成的f e 2 + 能够使偶氮型染料的发色基团还原降解。 4 f e 2 + + r n = n r + 4 h 2 0 = i 之n h 2 + r n h 2 + 4 f e 3 + + 4 0 h 铁还具有脱色作用，表现为将一些大分子染料还原降解为小分子物质，并且废水的 生物降解性也提高了，为生化反应提供有利条件。 ( 2 ) 氢的还原作用 一 从电极反应中可以得到具有较大反应活性的新生态氢，可以还原印染废水中的许多 组分，并使该组分中的大分子分解为小分子、偶氮键断裂、破坏组分的发色基团，从而 使废水脱色，同时提高废水的可生化性。 ( 3 ) 电场作用 在胶体溶液中分散相表面的电荷可以产生维持稳定的力，而在溶液中的细微杂质总 7 g - 西大掌硕士掌位论文铁炭内电解c as s 工艺处理模拟印染废水实验研究 是以胶体状态存在，而印染废水就属于一种胶体溶液体系，所以当印染废水中的细小分 散的污染物和胶体粒子受到微电场的作用便会产生电泳效应，移向相反电荷的电极一 边，并在电极上聚集，形成大颗粒后将其去除。 ( 4 ) 铁离子的混凝作用 电极反应生成的f e 2 + 在碱性和有氧条件下，会生成f e ( o h ) 2 和f e ( o h ) 3 ： f e 2 + + 2 0 h 。- - * f e ( o h ) 2 4 f 一+ + 8 0 h + 0 2 + 2 h 2 0 4 f e ( o h ) 3 该反应可以生成比一般试剂法得到的f e ( o h ) 3 吸附效果更好的f e ( o h ) 3 胶体凝聚 剂，可以吸附凝聚印染废水中的悬浮物和构成色度的不溶性染料。 1 3 1 2 内电解法处理印染废水的研究进展 内电解法具有操作简便、成本低廉、作用机制多、脱色效率高、协同效应强等优点， 近年来在印染废水的处理研究领域被广泛应用【4 h 5 1 。 目前在国内，铁炭内电解法处理印染废水，由于b o d 去除效果不理想，主要还是 联合其它工艺，比如在其后端加套生物处理工艺，获得了良好的处理效果。郝瑞霞等蛔 认为内电解在生物可降解作用体现在两个方面，一方面通过氧化还原作用破坏燃料分子 的组成结构；另一方面铁屑氧化生成的新生态铁离子，通过f e 2 + f e 3 + 氧化还原反应进 行电子传递，这个过程能够促进氧化还原作用从而提高生化反应。除此之外，进入活性 污泥的铁离子能够形成较大密度的生物铁絮凝体，这种生物铁絮凝体能够形成高密度的 污泥，有效降低污泥的负荷，活性污泥的沉降性能因此得到较大改善。 也有一些研究者比较了s b r 法与腐蚀电池一s b r 法废水处理的效果，马红芳等4 7 】 发现单纯采用s b r 法的废水的色度去除率接近9 0 ，c o d 总去除率大概在8 5 ，而 腐蚀电池一s b r 组合工艺中s b r 单级生化处理对c o d 的去除率可以达到8 0 左右， 与单纯采用s b r 工艺相比提高近2 0 。为了进一步研究组合法的作用原理，研究者对 s b r 反应器内污泥的性能以及上述两种工艺s b r 进水的可生化性实验进行研究，研究 结果发现经过腐蚀电池法处理后废水的可生化性由原来的0 4 5 - 0 5 0 提高到0 7 0 , 4 ) 7 5 ， 腐蚀电池法可以强化废水的可生化性以及后续生化工艺的处理效果。长沙毛巾集团公司 4 8 】的印染废水采用铁屑过滤塔一生物接触氧化，处理结果显示当色度为2 5 0 3 2 0 ( 倍) 并 且在原水c o d 为3 4 5 - 4 0 0m g l - l ，化学处理工艺的色度去除率可以达到9 0 以上，同 时c o d 去除率为8 0 左右。 8 脚铁曝= 鬈黧詈兹躺磊嘉蝴脚 籼v - - - ：竺篓冀竺萎慧器荔淼辨。罗凡 1147 。黧慧黧黧茹品磊茹：脚8 。曲 例等研究黝光与黧黧答墨= 篇篡薹篇茹i 劈一条溪径。 后脱色率达7 9 ，脱色动力学为零级反应，为提两网电肝伍灿性。一 1 3 2 c a 踮王芝要兰一坩二a t e d