微電解-催化氧化-SBR法處理染料廢水試驗研究
Testing Study on Electrolysis-Catalytic Oxidation-SBR Process? for Treating Dyeing Wastewater?
李川（南京林業大學森林資源與環境學院南京210037）?
夏潔（美國奧克拉何瑪州勞頓市工程部）?
摘要對微電解-催化氧化-SBR法處理染料廢水進行了實驗研究。通過探討體系的最佳條件，得出結果。用微電解-催化氧化-SBR法處理染料水，其COD?Cr?和色度的去除率都達到90%以上，排放水的COD?Cr?值小於200mg/L，色度小於100，達到國家二級排放標準（pH6~9，色度為100，COD?Cr?為200）。?
關鍵詞微電解法催化氧化SBR法染料廢水色度CODcr?
AbstractResearch on electrolysis-catalytic oxidation-SBR process to treat dyeing wastewater were conducted.
Treatment effectiveness under optimal conditions were analyzed and results were discussed.With the
electrolysis-catalytic oxidation-SBR process,the study showed approximately 90% removal rate for both
chroma and COD?Cr?.After the treatment,with less than 200mg/L in COD?Cr? and less than 100
in chroma,the effluent reached national second discharge level.?
Key wordsElectrolysis ProcessCatalytic OxidationSBR ProcessDyeing WastewaterChromaCOD?Cr?
1前言
染料在紡織廠、染化廠和造紙廠中廣泛使用。目前，投放市場的染料全世界多達3萬多種，每年排放到環境中的染料就高達60多萬噸?〔1〕?。合成的染料因其結構復雜、品種繁多、化學穩定性高而生物可降解性低，且多數還有三致作用，從而成為重要的環境汙染物?〔2〕?。目前國內外常用的處理方法有物理化學法和生物法。國內對染料化工廢水的處理壹般采用傳統的二級生物處理法，廢水經二級處理後，雖然能改善出水水質，但其對色度和難降解有機物的去除效果甚差；發達國家處理染料化工廢水時常用三級處理法，即在常規生物處理之後再進行活性碳的吸附處理。三級處理雖然能有效的去除染料化工廢水中的有機物和色度，但處理費用十分昂貴，難以在我國普遍應用。本試驗對這壹難題進行了探討，希望找到適合我國國情的治理染料廢水的方法。?
2試驗方法與裝置
2.1試驗設計
本試驗采用微電解、催化氧化和生物處理法相串聯的工藝處理染料化工廢水。?
微電解是利用Fe+C構成原電池來處理廢水的?〔4〕?；催化氧化是以特定的氧化劑在催化劑的作用下，通過化學反應而達到處理的目的；SBR法，即序批式活性汙泥法亦稱厭氧——好氧間歇式活性汙泥法，是通過好氧、缺氧交替進行的汙水處理工藝?〔5〕?。?
2.2廢水水質與特點?
試驗廢水全部取自於鎮江市某化工廠。該廠以生產染料及中間體為主，主要產品有鄰氨基苯甲醚、2-氨基，4-硝基甲苯、間硝基苯甲酸、2-硝基，4-甲基苯胺、對硝基苯胺等產品。該廠在生產過程中排出大量廢水，COD?Cr?值為5600mg/L，BOD?5為358mg/L，色度在800左右，pH為2~3。廢水BOD?5/COD?Cr?值為0.064，可生化性很差。?
2.3工藝流程
該廠廢水經兩級物化後進入生化階段，主要流程見圖1。?
圖1微電解-催化氧化-SBR法處理染料廢水工藝流程
該工藝預處理池主要是去除焦油及部分懸浮物；調節勻質池進行液位控制；中和反應池中加入石灰中和，調節pH值；中間水池起到緩沖的作用。?
3廢水處理工藝
3.1微電解
試驗對壹些影響測試結果的因素，諸如停留時間，pH，鐵碳比，染料廢水初始色度，活性炭活化等分別進行了具體研究，研究發現降低pH值，延長停留時間，適宜的鐵碳比，活性炭表面的活化都有利於進壹步提高脫色率。於是選擇壹個最佳條件組合（停留時間為20min,pH值為1，鐵碳比為7，活性炭經活化）來進行重復實驗，觀察色度去除情況，見表1。?
表1綜合實驗結果?
次數進水色度（倍）出水色度（倍）脫色率/%
18005593
28004095
38005094
48004594
58005094
平均值8004894?
表1結果表明，綜合實驗效果很好，且重復性好。微電解法對 色度有很好的去除率，但對COD的去除率卻不理想，無論條件如何改變，其COD去除率壹般為30%~40%，BOD?5/CODcr=358/3650=0.10，可生化性較差，仍不能直接進入生物處理階段，故必須進行進壹步物化，以去除COD。?
3.2催化氧化?
催化氧化是以特定的氧化劑在催化劑的作用下，通過化學反應使廢水中呈溶解狀態的無機物質和有機物質氧化成微毒、無毒的物質，或轉化成容易與水分離的形態，從而達到處理的目的。本實驗使用的氧化劑是ClO?2，催化劑是氧化鎳。?
為了探索催化氧化的最佳試驗條件，以出水的COD?Cr?作為指標，按L?9（3?4）正交表進行正交試驗，列表2?〔6〕?。?
表2正交水平因素?
水平ClO?2加入量（A）pH（B）曝氣量（C）反時間應（D）
K?10.170.2L/h1h
K?20.540.4L/h2h
K?3110.6L/h3h
按正交表的條件進行實驗，用極差分析來分析結果，發現pH值為主要因素，其次為ClO?2的加入量，再次曝氣量，而反應時間的影響較小。?
根據實驗選定pH為1，ClO?2加入量為?0.5%，?曝氣量為0.6L/h，反應時間為1h，做五次重復實驗，所得結果見表3。?
表3重現性實驗結果?
次數12345平均值
COD?Cr?/mg·L?-1?858877864881874871
經處理後廢水CDO?Cr?為871mg/L，去除率為76%，BOD?5/COD?Cr?=0.41，廢水的可生化性明顯上升，可利用生化手段來進 行最終的處理。3.3SBR法?
經物化處理後的廢水在集水池內混合，經勻質後，由泵提升至SBR反應池。SBR反應池是廢水處理的主體構築物。?
按正交表L?9（3?4）設了四個因素，三個水平。現設pH、溫度、曝氣、周期，四因素的三個水平分別K?1、K?2、K?3，列表4。?
表4正交水平因素?
水平pH（A）溫度（B）曝氣（C）周期（D）
K?14.018℃0.02L/min8h
K?25.019℃0.03L/min10h
K?36.020℃0.04L/min12h
用正交實驗法發現溫度是影響SBR法處理效果的壹個重要因素，其次是pH值、曝氣、周期?〔5〕?。選定pH為5，溫度為20℃，COD?Cr?負荷4.05kg/m?3·d、曝氣0.03L/min時，反應 時間為12h，做五次重復實驗，見表5。?
表5重現性實驗結果?
次數進水COD?Cr?出水COD?Cr?COD?Cr?去除率/%
187213485
286016581
388218379
487415682
586714483
平均值87115682
由表5可見，經SBR法處理後廢水COD?Cr?為156mg/L，去除率為82%。?
4結論
（1）微電解技術可以有效的去除染料廢水的色度（去除率達94%以上）。降低pH值，延長停留時間，適宜的鐵碳比，活性炭表面的活化都有利於進壹步提高脫色率，但條件的選擇應結合工程實際。?
（2）催化氧化可大幅度降低COD?Cr?值，去除率達76%，且廢水的可生化性提高，有利於後續的生化反應。反應時的pH值、加藥量、曝氣量、反應時間都是影響處理效果的因素，其重要性依次降低。?
（3）SBR工藝簡單易行，有效去除COD?Cr?，使廢水達國家二級標準排放。溫度是影響SBR法處理效果的壹個重要因素，其次是pH值、曝氣、周期。?
（4）用微電解-催化氧化-SBR流程處理染料廢水，其COD?Cr?和色度的去除率都達到90%以上，排放水的COD?Cr?值小於200mg/L，色度小於100，達到國家二級排放標準。