（环境工程专业论文）三芳基甲烷类阳离子染料废水处理技术研究.pdf

东南大学工程颁l 学位论文 三芳基甲烷类阳离子染料废水处理技术研究 研究生：黄河涛 指导教师：吴浩汀教授徐炎华赢工 摘要 综述了染料废水的水质特点及其可供选择的处理技术，选择混凝工艺和内电 解工艺作为其物化预处理的试验工艺，并简述了各自的工艺特点、工作原理及影 响因素，对两者进行了综合比较。根据试验结果，选择了混凝- - s b r 工艺作为 该染料废水的处理工艺，确定了a l s 为混凝药剂，试验了s b r 工艺中冲击负荷、 溶解氧等因素对处理出水的影响。优化了混凝- - s b r 工艺的设计参数，并应用 于工程实践。 主要研究结论如下： l 、该企业的三芳基甲烷类染料废水p h 调整至9 时，废水中的染料分子从废 水中析出，产生絮状沉淀；原废水的c o d 和色度分别为1 0 0 8 1 0 4 m g l 和2 5 6 0 0 倍，沉淀后出水c o d 为2 4 4 5 m g 1 ，色度降至3 2 0 0 倍，去除率分别达标7 5 7 、 8 7 5 。 2 、硫酸铝、聚铁作为混凝剂对该企业废水均有着很好的处理效果；在p h 值为9 的条件下，硫酸铝投加量4 0 0 0 m g ( 以a l 固。计6 1 2 2 4 m g 1 ) ，处理后c o d 为4 2 5 6 m g 1 ，去除率达到8 5 ，色度为1 2 8 倍，去除率达到9 6 ；聚铁( p f s ) 投加量为2 4 0 0 m g 1 时，处理后c o d 为6 2 8 8 m g 1 ，去除率为7 4 3 ，色度为1 6 0 倍，去除率为9 5 。 从处理效果分析，硫酸铝可以取得较聚铁更好的c o d 、色度的去除率；从实 际工程中运行费用和污泥处置成本考虑，选择聚铁作为混凝，其工程应用的投加 量为2 4 0 0 m g 1 ，反应条件为p h = 9 。 3 、该染料废水经化学混凝后，采用s b r 工艺处理，限制性曝气，有机负荷 s 在0 1 9 6 k g c o d k g m l s s d o 3 5 0 k g c o d k g m l s s d 之间，泥龄t s 在4 7 天 时，出水c o d 能维持在l o o m g 1 以下，c o d 去除率在8 5 以上。 4 、试验结果表明，选择混凝沉淀- - s b r 工艺处理该企业染料废水，吨废水 投资为7 0 0 0 元吨废水，吨废水矗接运行费用为1 6 0 元吨废水。 因此采用混凝沉淀- - s b r 工艺处理扬州染化厂染料废水，处理后出水可达到 扬州市地方一级标准，技术上是可行的，该工艺具有投资费用和运行成本较低， 运行控制简单等优点。 关键词：染料废水混凝内电解( 铁碳微电解)s b r 工艺 东南大学工程硕 j 学位论文 s t u d y o ft r e a t m e n t t e c h n o l o g y f o rt h e t r i a r y lm e t h a n e c a t i o n i c d y e s t u f f w a s t e - w a t e r g r a d u a t e d ：h u a n g h e - t a o s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o r w u h a o - t i n g a n ds e n i o r e n g i n e e r x uy a h - h u a a b s t r a c t t h i sp e ro v e r v i e w st h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dt h et e c h n i q u e so ft h ed y r e s t u f f w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，c o m p a r e sc o a g u l a t i o na n di n t e r n a le l e c t r o l y s i sp r o c e s sb y t h e i rc h a r a c t e r i s t i c s w o r k i n gp r i n c i p l e sa n dr e l a t e df a c t o r s b yt h et r i a lr e s u l t ，t h e p a p e r c h o o s e st h ec o a g u l a t i o n - s b r p r o c e s sa st h e t r a i lt r e a t m e n tp r o c e s sa n d a p p l i e s i ti n t op r a c t i c e t h em a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 n l ea q u a t i cd y e s t u f fn u m e r a t o ri sd i s c a r d e da sp ha d j u s t e dt o9i nt h ew a s t e w a t e r t h eo r i g i n a lc o dc o n c e n t r a t i o ni sl 0 0 8 0 m la n dc o l o rd e g r e ei s2 5 6 0 0t i m e s b y t h ep r e c i p i t a t i o n ，t h ee f f l u e n t sc o dc o m e st o2 4 4 5 m g 1 ，c o l o rd e g r e ed e c l i n e st o 3 2 0 0t i m e s t h er e m o v a lr a t i o sa r e7 5 7 8 7 5 r e s p e c t i v e l y 2 t h ea 1 2 ( s 0 4 ) 3a n dp f sa s c o a g u l a t i o nm e d i c i n e s a r ev e r yu s e f u lt ot h e d y e s t u f f w a s t e w a t e r t r e a t m e n t u n d e rt h ec o n d i t i o n ：p h = 9 ，a 1 2 ( s 0 4 ) 34 0 0 0 m g 1 ( a 1 2 0 3 6 1 2 2 4m g 1 ) ，t h ee 搠u e n tc o dc o n c e n t r a t i o ni s4 2 5 6 m g l ，r e m o v a lr a t i o8 5 ，c o l o r d e g r e ei s1 2 8t i m e s r e m o v a lr a t i o9 6 u n d e rt h ec o n d i t i o n ：p h9 p f s2 4 0 0 m g o 。t h ee 朋u e n tc o dc o n c e n t r a t i o ni s 6 2 8 s m g o 。r e m o v a lr a t i o7 4 3 ，c o l o rd e g r e ei s1 6 0t i m e s ，r e m o v a l r a t i o9 5 b y t h er e s u l t , w ec a l lf i n dt h a ta 1 2 ( s 0 4 ) 3c a l lg e th i g h e rc o d sr e m o v a lr a t i ot h a n p f s d o e s c o n s i d e r i n g t h eo p e r a t i o nc o s ti np r a c t i c e w ec h o s et h ep f s 8 8c o a g u l a t i o n m e d i c i n e i n r e a l i t y , t h et r e a t m e n tc o n d i t i o ni sp f s2 4 0 0 m g o 。p h 9 3 a r e rt h ec o a g u l a t i o n ，s b ri su s e da st h ea d v a n c e dp r o c e s s b yu s i n gl i m i t e d a i r , t h eo r g a n i s ml o a dn s0 1 9 6k g c o d k g m l s s d u o 3 5 0k g c o d k g m l s s d 。 s l u d g ea g et s4 7 d t h ee f f l u e n tc o d c o n c e n t r a t i o nc a nm a i n t a i nb e l o w10 0m g l ， a n dr e m o v a lr a t i oi sh i 曲e rt h a n8 5 4 b yt h er e s u l t ，c o a g u l a t i o n s b rp r o c e s si sc h o s e na st h et r e a t m e n tp r o c e s so f m i sd y e s t u f f w a s t e w a t e r ： h a v e s t m e n t ： ￥7 0 0 0 y u a n r e n m i n b i t o n w a s t e w a t e r e x p e n s e ： ￥1 6 0 y u a n r e n m i n b i t o nw a s t e w a t e r t h e r e f o r e ，c o a g u l a t i o n - s b rp r o c e s si sa d a p t e dt o h a n d l et h ed y e s t u f fw a s t e w a t e ri nt h ey a n g z h o ud y e s t u f rc h e m i s t r ye n t e r p r i s e a n dt h ee 用u e n tc a na r t a i nt h e f i r s tc l a s ss t a n d a r d n l et e c h n i q u ei sf e a s i b l e k e yw o r d s ：d y e s t u f f w a s t e w a t e r 、c o a g u l a t i o n 、i n t e r n a le l e c t r o l y s i s 、s b r 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 垄i 垒毒日期：丛一 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：差边鸯导师签名 劳钟 第一章绪论 第章绪论 1 1 选题目的 染料工业产品是熏要的工业原料，目前我国染料产量为4 2 l 萨t ，约占世界总产量的 4 5 ，居世界第一。染料工业生产的特点是品种繁多、批量小、工艺流程长、原料利用率低， 这就使得染料工业废水排放量大、成份复杂、色度大、浓度高。这些废水若不经过治理直接排 放，对人体健康及生态平衡的危害是很大的。因此，对染料工业废水的治理已成为环境工作者 研究和解决的重大课题之一。本课题的目的是针对三芳基甲烷类阳离子染料废水结合工程实例 研究实用的治理工艺技术。 1 2 课题来源 本课题是根据扬州市染料化工厂综合废水处理的实际工程技术问题拟定的。 扬州市染料化工厂是以生产阳离子染料为主的化工企业，生产过程中产生大量有色高浓度 有机废水，现有废水处理设施采用混凝沉淀生物接触氧化工艺，设计要求出水c o d 。和色度 达到污水综合排放标准( 6 1 3 8 9 7 8 - - 8 8 ) 中染料行业二级标准，即c o 瞒 2 5 0 m g 1 、色度 2 0 0 稀释倍数。但是，由于物化出水不稳定，生化处理也未达到设计要求，至今出水仍不能稳 定达标排放。随着人民群众生活水平的提高，城市环境综合整治力度的加大，出水仅仅在行业 标准上下徘徊已远远不能满足当地环境质量的要求，如何达到扬州市地方排放标准( c o , c r y 1 0 0 m g 1 、色度7 0 稀释倍数) 已经成为急需解决的重要课题。 表1 1 废水水质指标一览表 ( 单位；t 1 1 9 1 ) 项目p h c o db ( ) d s s色度( 倍)氨氮 原水3 4 1 0 0 8 0踟02 5 6 0 0 原排放标准6 92 5 06 01 5 0 2 0 02 5 新排放标准6 9 1 0 03 08 07 02 5 东南人学工程硕十学位论文 我国每生产lt 染料，将有2 的产品随废水流失，这不仅造成了极大的经济损失，也给环 境带来了严熏的污染。在众多的染料中，偶氮染料是应用最广、数量最多的一种有机合成染料 该染料从原料到成品往往伴随有硝化、缩合、还原、氧化、重氮化、偶合等单元操作，副反应 多，废水的有机物成分复杂，而难以生物降解处理，因此偶氮染料废水被公认是难治理的高浓 度有机废水。 染料生产废水组成复杂，有机物浓度较大，色度高，难降解物质多而且水质、水量波动大、 不稳定等，致使废水处理难度大。对于染料工业废水的处理方法，国外2 0 世纪7 0 年代开始 探索与应用，其中包括絮凝沉淀、化学氧化、厌氧及好氧生物工艺处理，国内也有一些研究与 应用。但实践表明，单一的物理、化学或传统的好氧生物处理工艺，在去除色度与有毒有机物 的效率和运行费用方面均不理想。 国外处理染料化工废水的一般方法是：先在工厂中进行预处理，达到一定的标准后，排入 城市下水道，与城市污水同时处理。此法的优点在于，通过预处理去除或减少水中对微生物有 毒害作用的物质，避免对城市污水处理厂造成危害：又因有城市污水处理厂作为后续保障， 使预处理的要求降低，较大一部分污染物将进入城市下水道。与城市污水一起处理，既可弥补 染料化工废水中某些营养物的不足，又可大大阿氐废水中有毒有害物质和难生物降解物质的浓 度，处理工艺更加稳定有效，出水达标率很高。而我国的染料化工企业一般建于相对独立的区 域，距城区较远，所以通常采用单独的废水处理设施。要求将废水处理至达到国家行业排放标 准或地方排放标准后排入水体，故处理要求相当高、难度相当大，使染料化工企业废水处理工 艺的选择成为关键，直接关系到处理效果的优劣。 根据染料废水水质特点，废水处理的主要对象是色度、不易生物降解或生物降解速度缓陧 的有机物以及有毒物质。其常规处理技术方法主要有物理法、物化法、常规生物处理技术等废 第一章绪论 水处理技术。但是随着染料化工工艺的发展和水处理技术研究的进步，许多新型的处理技术如 生物强化处理技术、膜技术、膜生物反应器以及高级氧化技术等也正逐步在染料废水处理领域 被应用和推广。 1 3 1 物化处理技术 染料生产废水组成复杂，有机物浓度较大、色度高、难降解物质多而且水质、水量波动大、 不稳定等，致使废水处理难度大。物化处理的主要目的在于脱色，去除废水中的难降解物质， 提高废水的可生化性能。 ( 一) 混凝沉淀 混凝沉目誊是处理染料废水经常采用的方法之一，是迄今为止属于工艺上比较成熟、处理效 果比较稳定的染料废水处理方法。 传统的混凝方法可使染料废水一定程度脱色，其中聚铝( p a c ) 、聚铁( p f s ) 效果较好。 其机理为通过混凝剂水解缩聚产物压缩双电层、电中和、吸附架桥和网捕沉降等方法将染料物 质除去。聚铝( p a c ) 、聚铁( p f s ) 溶于水中立即水解成a 1 ”和f e ”的水合物，在一定条件下， 进一步反应可形成多种形态的配合物或多羟基络合物，并带有较高的正电荷( 如p a c 水溶液的 电位为+ 2 5 3 0 mv ) ，电中和脱稳作用显著。另一方面，由于p a c 和p f s 水解形成的多羟 基络合物线性长度大，可以与水中脱稳的染料分子发生吸附架桥作用。对不同性质的染料废水 混凝脱色率不等，其差异及原理尚待深 研究。 染料种类按应用类型可分为直接染料、酸性染料、活性染料、冰染染料、硫化染料、还原 染料、分散染料等。按结构类型可分为偶氮、蒽醌、稠环、硫化、三苯甲烷、酞菁等。染料的 相对分子质量一般在5 0 0 1 5 0 0 之间，染料废水中胶体粒子通常带负电荷，电位在一7 - 2 0 m v 之问，染料按水溶性可分为疏水性染料和亲水性染料，带有水溶性基团( 如- - s o f i a ，一 c o o n a ) 的染料分子水溶性好，带有非水溶性基团( 如一s q ，) 的染料分子则表现出疏水性。一 东南大学工程硕，i j 学位论文 般来说，分散染料、直接染料、还原染料、硫化染料等多为疏水性染料，而活性染料、酸性染 料、阳离子染料等则多为亲水性。由于染料的分子结构、分子量、水溶性、所带基团等各不相 同，因而所表现的混凝特性亦不同。混凝方法是染料废水脱色简单易行的方法，为了提高混凝 脱色效果，研究不同药剂对不同染料废水的脱色特性及其机理十分必要。 ( 二) 物理吸附技术 活性硅藻土在印染废水中既有混凝作用。又有吸附作用，起到良好的脱色效果。通常，活 性硅藻土对亲水性染料脱色效果不一，对疏水性染料效果较好。当废水中表面活性剂和均染剂 较多时，效果将明显下降。日本对浓度为2 0 0 1 i 】g 1 的染料液投加5 0 0 r a g 1 的活化硅藻土，包括 对分散、酸性、纳夫妥、士林、硫化等染料，脱色率均达到9 0 以上。但是活化1 t 硅藻土约 需0 5 t 硫酸，耗酸量较大，成本太高。目前，以活性硅藻土技术的原理为基础，克服了其活 化难题的活性硅藻晶土技术也逐步在印染废水处理工程中推广和应用。 活性炭吸附对印染废水中以b o d 、c o d 等综合指标表示的有机物，如合成染料、表面活性 剂等有着很好的去除能力，常作为印染废水深度处理回用技术之一被应用。但是由于活性炭的 成本很高及其再生技术的难度，在实际工程中应用较少。 ( 三) 铁碳微电解技术 铁炭微电解工艺是基于电化学反应的氧化还原原理，通过增强原电池腐蚀，产生大量新生 态的物质还原有机物中的氧化基团，生成物及原先污染物被吸附，形成絮凝物。同时，铁炭电 位差使胶体污染物迅速沉积。溶解的物质进行一系列极为复杂的物理化学反应。生成多种铁氧 体。有些铁氧体在形成过程中会包络污染物分子，有些新生态的铁氧体对胶体的污染物有很好 的絮凝作用，铁氧体本身又是极好的吸附剂，对水中污染物分子起吸附脱除作用。微电解过程 中，电极反应产物具有高化学活性，其中新生态的f e “能与废水中许多组分发生氧化还原作用 破坏有机物的发色或助色基团，甚至断链；大分子物质分解为小分子的中间体，使某些难生物 第一章绪论 降解的化学物质转变成容易生化处理的物质，提高废水的可生化性。另外，阳极氧化生成的新 生态的f e ”，经石灰乳中和及曝气后，生成的f e0 嘣) 。是胶体凝聚剂，它的吸附能力高于一般药 剂水解法得到的吸附凝聚能力。这样，原有的悬浮物以及通过微电解产生的不溶物和废水中不 溶性有机物均可被其吸附凝聚，通过混凝沉淀加以去除。 靳建永用铁屑微电解法对5 大类11 种染料、染化废水进行脱色处理研究表明，对中等色 度和浓度的染料废水，脱色率在8 6 以上；加入助剂可使废水c o d 去除率在7 0 以上；对实际 染化和印染废水，脱色率在9 0 9 6 以上。李海英等人研究了染料废水内电解脱色效率与染料结构 之间的关系表明，对水溶性染料的脱色效率高于对不溶性染料的脱色效率，并排出难易次序。 染料的色谱图证实染料微电解降解副产物的存在，不同结构染料的脱色率均可达到8 5 9 6 以上。 铁碳电解法的优点是能以废治废、不消耗能源、能去除多种污染成分和色度，还能提高难 降解物的可生化性。其缺点是反应速度较慢、反应柱易堵塞、对高浓度废水处理比较困难，且 反应器操作弹性较差。 ( 四) 高级氧化技术 氧化法是处理染料废水常用的方法，主要作用是利用氧化剂氧化染料废水中的还原物质和 有机物质，从而达到脱色的目的。目前主要有：高温深度氧化法、化学氧化法和光催化氧化法。 高温深度氧化法包括湿式空气氧化、超临界氧化和焚烧技术等，与普通物化法处理相比， 其优势在于可以最终去除污水中高浓度的有机污染物；但是其反应条件苛刻，运行费用高，故 只适用于少量高浓度有机污水的处理。 化学氧化法，目前研究和使用较多的主要有氯氧化和臭氧氧化。 氯氧化就是投加液氯或次氯酸钠等作为氧化剂，破坏发色基团和化学键，进行脱色。资料 显示，加氯去除色度对于含亲水性基团并且易于氧化的活性、直接、酸性、阳离子以及疏水性 硫化染料较有效；但对于还原、分散染料等不溶性染料则效果不佳。因此，虽然氯氧化操作简 东南大学t 程硕l 学位论文 单，投资不大，不产生需要焚烧或填埋的污泥，但必须注意生产废水中所含主要染料的种类。 臭氧的氧化性很强，能打开染料发色基团的不饱和键，使染料氧化分解，所以臭氧对印染 废水的脱色效果良好。臭氧氧化法在国外应用较多，z i m as v 等人总结出了印染废水臭氧脱 色的数学模式。研究表明，臭氧用量为0 8 8 6 9 0 j g 染料时，淡褐色染料废水脱色率达8 0 9 6 ；研 究还发现，连续运转所需臭氧量高于间歇运行所需臭氧量，而反应器内安装隔板，可减少臭氧 用量1 6 7 。因此，利用臭氧氧化脱色，宜设计成问歇运行的反应器，并可考虑在其中安装隔 臭氧氧化法对多数染料能获得良好的脱色效果，但对硫化、还原、涂料等不溶于水的染料 脱色效果较差。从国内外运行经验和结果看，该法脱色效果好，但耗电多，大规模推广应用有 一定困难。 光催化氧化应用于废水治理领域始于2 0 世纪8 0 年代后期，由于该技术能有效地破坏许多 结构稳定的生物难降解的有机污染物，与传统的水处理技术中的以污染物的分离、浓缩以及转 移为主的物理方法相比，具有明显的节能高效、污染物降解彻底等优点。关于光催化氧化降解 染料的职究主要集中在对光催化弃的研究上。些铁配体化合物具有光化学活性，可被利用来 降解有机污染物。其中，t i 如化学性质稳定、难溶无毒、成本低，是理想的光催化剂。传统的 粉末型t i 旺光催化剂由于存在分离困难和不适合流动体系等缺点，难以在实际中应用。h a c h e m 等采用p m ) e g u s s a ( 一种含a 1 她成分的物质) 作为催化剂、过氧化氢作为氧化剂，对橙黄i i 、 橙黄g 、剐果红、孔雀绿和甲基黄等染料废水进行光催化氧化降解的研究，取得了较好的效果。 ( 五) 纳滤膜技术 纳滤膜技术是膜分离技术的一种，具有分离效率高、能耗低、工艺简单、操作方便、过程 易控制、无污染等优点，是近些年发展起来的一种新型分离技术。此技术是基于孔径筛分效应 来实现对物料的选择性分离。纳滤膜对分子量大于2 0 0 的有机物有很好的截留率，小分子的物 第一章绪论 质基本透过，具有独特的选择分离特性，对分子结构复杂、分子量大的染料有很好的分离效果。 纳滤膜技术作为一种资源回用技术，对染料生产企业有着一定的现实意义；但是纳滤膜本 身的成本、和膜清洗的难度等导致其目前很难被大规模地推广应用。 生物处理法分为好氧法和厌氧法。好氧法处理效率高、速度快、比较经济，是废水处理的 主要方法；厌氧法因代谢速度慢、停留时间长、容器体积大、影响因素多、造价高等不利因素， 一般用于有机污泥或浓度特高的废水处理。实践表明，传统的生物学废水处理厂并不能对纺织、 印染废水中的有机染料起到有效的降解作用。但近年来，些研究表明，好氧法和厌氧法由于 能够优势互补，当它们同时应用，许多不能或难以好氧生物氧化的有机染料，在不同程度上是 能够部分厌氧降解的。 与好氧法结合的厌氧处理已不是传统的厌氧消化，它的水力停留时间( h 一般较短，只 发生水解和酸化作用。这一工艺流程的提出主要是针对染料废水中可生化性很差的一些高分子 物质，期望它们在厌氧段发生水解、酸化，变成较小的分子，从而改善废水的可生化性，为好 氧处理创造条件。该流程的另一大特点是，好氧段所产生的剩余污泥全部回流到厌氧段，厌氧 段有较长的固体停留日汀司( s r t ) ，有利于污泥厌氧消化，从而显著降低了整个系统的剩余潘巨 污泥量。因此，厌氧一好氧系统中的厌氧段具有双重的作用：一是对废水进行预处理，改善其 可生化性能，吸附、降解部分有机物；二是对系统的剩余污泥进行消化。 1 3 3 新型生物处理技术 随着污水处理技术的发展和对染料废水处理技术的进一步研究，许多新型的污水处理技术 也逐步在染料废水处理领域中被研究和应用。 ( 一) 生物强化工艺 生物强化工艺是在传统好氧生物反应器的基础上发展起来的，其主要特点是通过新的材 东南人学工程俩十学位论立 料、新的反应器结构或者新型工程菌的应用等措施，提高传统的生物反应器在工程应用中对废 水中有机污染物等的去除。其中比较有代表性如商浓度活性污泥法、生物活性炭技术( p a c t ) 等在印染废水的处理中有着很好的应用前景。 高浓度活性污泥法是在c o d 容积负荷不变的条件下，降低c o d 的污泥负荷，达到强化生化 处理效果，阿氐出水c o d 和色度的目的。通常可以通过强化运行操作管理条件，增加曝气量等 方法实现；还可以在生化池中投加适量的氢氧化铁( 生物铁法) ，并逐步驯化成具有特殊结构 的生物铁污泥，这种结构紧密的团粒状活性污泥的比重远大于普通活性污泥，具有良好的沉降 性能，因而可以将生化池的m l s s 提高到? g l ，c o d 去除率提高9 2 0 9 6 ，对难降解印染废水有 着很好的去除效果，耐冲击负荷能力较强。据报道，当废水进水c o d 浓度高于9 0 0 m g 1 b o d d c o d o 2 时，生物铁法对c o d 的去除率比普通活陛污泥法高出1 8 。 生物活性炭技术( p a c t ) 是在生物活性炭工艺的基础上的一种发展，将活性炭吸附和生物 降解相结合，对难降解化工废水有着很好的应用。利用生物活性炭工艺，充分利用活性炭的吸 附性能，不仅可以有效提高废水中的微生物浓度，难降解有机物被活性炭吸附后可以将使其停 留时间大大的增加，使难降解有机污染物在好氧池的停留时间由废水的停留时间提高至0 生物膜 和污泥的泥龄。可长达一个月或者更多，这一点对于难降解的有机污染物的去除有着很重要的 意义，有效地提高生化出水的水质。 ( 二) 膜生物反应器 膜生物反应器是由膜分离技术与生物反应器相结合的生物化学反应系统，是一种新型的水 处理技术。膜生物反应器最早出现在酶制剂工业中。1 9 6 5 年，美国的s m i t h 等提出了利用活 性污泥法和超滤结合处理城市污水的方法；h w i n n e n 等于1 9 9 6 年对膜生物反应器对大分子难 降解有机物的降解作用进行了研究。近些年来，国内科技人员对膜生物反应器也进行了大量的 研究工作。 第一章绪论 膜生物反应器应用在印染废水处理中，主要优点是：膜生物反应器中活性污泥浓度很高 儿s s 般在9 9 l ，对废水中有机物的去除效率远高于普通活性污泥法；印染废水中的难降解 有机物可以通过高浓度的污泥吸附和膜分离截留在反应器内，有利于其进步被降解。 但是，由于膜带i 造技术、膜分离工艺和膜清洗的不完善，使膜生物反应器在废水处理领域 中的应用推广受到了限制。 1 。3 4 小结 目前，含有机染料废水的处理方法很多，但各自都有一定的优缺点，各自均不能彻底地使 有机染料矿化，必须采用多种方法的联用，取长补短，使处理效率不断提高，并有效降低处理 的成本，为彻底根治有机染料的环境污染服务。 东南大学工程硕士学位论文 第二章研究内容与试验设计 2 i 研究目的和研究内容 本课题是根据扬州市染料化工厂综合废水处理的实际工程技术问题拟定的。 扬州市染料化工厂是以生产阳离子染料为主的化工企业，生产过程中产生大量有色高浓度 有机废水，现有废水处理设施采用混凝沉淀生物接触氧化工艺，设计要求出水c o d 。和色度 达到污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 - - 8 8 ) 中染料行业二级标准，即c o d 一 9 9 0 9 6 ) 、聚合硫酸铁( p f s ) 、9 n a o h 溶液、1 ：2 0 硫酸等 注：以上试验的比较参数为c o d 及c o d 去除率。 3 2 2 试验装置 实验装置 采用d z l 型磁力搅拌装置，磁鱼代替搅拌浆。 第三章染料废水化学馒凝预处理t 艺试验研究 3 3 试验结果分析 试验步骤：三芳基甲烷类阳离子染料废水呈弱酸性，本次试验首先调节p h 值到9 ，然 后进行混凝试验，对比混凝剂硫酸铝和p f s 。并确定混凝剂的最佳投加量。 试验发现，在调节p h 过程中，不断有s s 析出；当p h = 9 时，不投加任何混凝剂，废 水中也产生大量的絮体，自然沉淀后废水的c 0 1 ) 仅为2 4 4 5 m g 1 ，c o d 去除率高达7 5 7 ， 色度在3 2 0 0 倍，去除率为8 7 5 。 分析原因，三芳香基甲烷类阳离子染料( 如酸性湖蓝a ，分子量为6 8 0 ) ，在碱性条件 下其与水中的离子等结合后水溶性减小，形成絮体析出，同时由于其分子量较大，在 絮体生成和沉降过程中形成吸附和共聚效应，因此废水中有机污染物得以有效去除。 a 、硫酸铝混凝试验 硫酸铝配置浓度为2 0 m g m l ，折合a 1 ：0 。为3 0 6 m g m l 。 ( 1 ) 混凝剂投加量的确定( 以a 1 。0 3 计) ： j 粤 谣 8 n n 8 5 a 0 , 7 5 n 7 0 n 5 5 * o 鸯 。5 5 柏 n 5 0 o 5 0 4 0 0 3 5 n 3 0 图3 2 硫酸铝投加量与c o d 去除率的关系( p h = 9 ) 东南人学工程顺。 学位论立 图3 3 硫酸铝投加量与色度去除率的关系( p h = 9 ) 图3 2 、图3 3 表明。在p h 值为9 的条件下c o d 、色度的去除效果十分理想，其去除 率随着混凝剂投加量的增加而提高，当混凝剂投加量为4 0 0 0 m g 1 ( 折合a l 。魄计 6 1 2 2 4 m g 1 ) ，处理后c o d 为4 2 5 6 m g 1 ，去除率达到8 5 ，色度为1 2 8 倍，去除率达到 9 6 。分析原因主要是：三芳基甲烷类阳离子染料分子量较大，通过投加混凝剂，电中和 使废水中染料分子形成的胶体脱稳，絮凝成为大的絮体沉淀加以去除。 ( 2 ) p h 条件的确定 图3 4p h 值与c o d 的去除效果( a 1 ：0 ，6 1 2 2 4 m g 1 ) 第三章染料废水化学混凝预处理工艺试验研究 图3 5p h 值与色度的去除效果( a 1 2 0 36 1 2 2 4 m g ) 图3 4 、图3 5 表明，在p h 值较低的情况下，投加混凝剂对色度、c o d 的去除都不理 想，对c o d 和色度的实际去除率比p h 值为9 时不投加混凝剂的条件还要差；根据铝盐在 废水中豹存在形态分析，并与试验的具体情况加以比较，p h 值在9 时，混凝剂投加对c o d 和色度的去除比较理想。 b 、聚铁( p f s ) 混凝试验 p f s 溶液配置为2 0 m g m l 。 ( 1 ) 混凝剂投加量的确定 图3 6p f s 投加量与c o d 去除率的关系( p h = 9 ) 东南大学工程硕上学位论文 图3 7p f s 投加量与色度去除率的关系( p h = 9 ) 图3 6 、3 7 表明，p h 为9 的条件下，p f s 投加量为2 4 0 0 r a g 1 的时，对于c 0 1 ) 、色度 去除效果比较理想，其处理后c o d 为6 2 8 8 m g 1 ，去除率为7 4 3 ，色度为1 6 0 倍，去除 率为9 5 。 ( 2 ) p h 条件的确定 图3 8p h 值与c o d 的去除效果( p f s2 4 0 0 m g 1 ) 第二三章染料废水化学混凝预处理工艺试验研究 图3 9p h 值与色度的去除效果( p f s2 4 0 0 r a g 1 ) 图3 8 、3 9 表明，在p f s 投加量为2 4 0 0 m g 1 的条件下，p h 在9 1 0 时对c o d 、色度 的去除效果比较稳定，考虑到后续生化处理对p h 值的要求，实际运行时其混凝反应的p h 条件应该控制在9 。 3 4 小结 1 ) 该企业的三芳基甲烷类染料废水p h 调整至9 时，废水中的染料分子在碱性条件下， 从废水中析出，产生絮状沉淀；原废水的c o d 和色度分别为1 0 0 8 1 0 4 m g 1 和2 5 6 0 0 倍， 沉淀后出水c o d 为2 4 4 5 m g 1 ，色度降至3 2 0 0 倍，去除率分别达标7 5 7 、8 7 5 。 2 ) 混凝试验的最佳p h 条件为9 ，硫酸铝投加量4 0 0 0 m g 1 ( 以a 1z 如计6 1 2 2 4 m g 1 ) 处理后c o d 为4 2 5 。6 m g 1 ，去除率达到8 5 ，色度为1 2 8 倍，去除率达到9 6 ；聚铁( p f s ) 投加量为2 4 0 0 m g 1 时，处理后c o b 为6 2 8 8 m g 1 ，去除率为7 4 3 ，色度为1 6 0 倍，去除 率为9 5 。 从最佳处理效果分析，硫酸铝可以取得比p f s 更好的效果；但是，从药剂投加量、处 理成本、以及后续的污泥处置等角度考虑，采用p f s 是更理想的选择。 3 ) 根据后续生化处理的需要，本次试验确定采用p f s 为混凝剂，反应条件控制在p h 9 ，加药量为2 4 0 0 m g 1 。 东南人学工程硕士学位论文 第四章染料废水微电解预处理工艺试验研究 4 1 微电解处理的原理及其在染料废水中的应用 4 1 1 微电解工艺简介 微电解是利用金属腐蚀原理，形成原电池对废水进行处理的良好工艺，又称内电解法、 铁屑过滤法等。用两种具有不同电极电位的金属或非金属相互接触在一起，当浸没在导电 介质中时，便形成原电池，产生电场。在电场作用下，废水中的胶体粒子和杂质可通过电 极沉积、凝聚和氧化还原而被除去，从而使废水得到净化。该工艺是在2 0 世纪