1、本科生畢業論文（設計）題 目: 微電解水解酸化|接觸氧化工藝 處理染化廢水的研究 姓 名: * * 學 院: 資源與環境科學學院 專 業: 環境工程 班 級: * 學 號: * 指導教師: * 職稱: * 2008 年5月12日目 錄摘要2關鍵詞2abstract2keywords2引言 21材料與方法31.1實驗廢水31.2實驗流程31.3實驗污泥的接種與馴化 31.3.1水解酸化反應器接種31.3.2生物接觸氧化法掛膜方法31.4實驗裝置3141微電解反應器3142水解酸化反應器4143接觸氧化反應器41.5實驗步驟 42結果與分析42.1微電解處理42.2生物段處理42.2.1水解酸化處

2、理52.2.2接觸氧化處理 63討論7致謝7參考文獻8圖1流程圖3圖2微電解反應器示意圖4圖3水解酸化反應器示意圖4圖4接觸氧化反應器示意圖4圖5 codcr去除率與進水ph關系6表1廢水水質 3表2微電解處理結果 5表3水解酸化反應器處理結果 6表4接觸氧化反應器處理結果 7微電解-水解酸化/接觸氧化工藝處理染化廢水的研究環境工程專業學生 *指導教師 *摘要：染料化工廢水有高濃度、高色度、高鹽度和含有大量難降解有機物等特點，而且成分復雜、水質變化比較大，難以直接進行生物處理。本文采用微電解-水解酸化/接觸氧化工藝對染料化工廢水進行了處理研究，實驗結果表明：經過微電解處理后廢水的懸浮性有機污染

3、物得到很好的去除，去除率達到73%-81%；且去除效果與ph有關，在ph值1.6-3.0范圍內，ph值越低，效果越好；經微電解和水解酸化處理后，廢水的可生化性得到大幅度的提高，平均從0.23提高到0.45。關鍵詞：微電解；水解酸化/接觸氧化；染化廢水research on the treatment of dyestuff wastewater by the process of microelectrolysis-hydrolytic acidification/contact oxidationstudent majoring in environmental engineering *t

4、utor *abstract：dyestuff wastewater has the features of high concentration, deep color, high salinity, containing a lot of refractory organic, and it is complicated, has large changes in water quality and hard to treat with biochemical methods directly. in this paper, the process of microelectrolysis

5、-hydrolytic acidification/ contact oxidation was used in the research dyestuff wastewater treatment. it can be found in the result that after the treatment of microelectrolysis, the suspended organic pollutants was well removed, the removal rate reached 82%-96%; the remove effect had a ph relationsh

6、ip, between the ph value of 1.6-3.0, ph value at the end of the more effective the better the micro-electrolysis and acid hydrolysis processing; after the treatment of microelectrolysis and hydrolytic acidification, the wastewater was more biological, the bod5/ codcr was increased averagely from 0.2

7、3 to 0.45.key words:microelectrolysis; hydrolytic acidification/ contact oxidation; dyestuff wastewater我國的染料工業發展迅速，年生產染料能力達10萬多噸，造成了嚴重的環境污染。染料化工廢水有高濃度、高色度、高鹽度和含有大量難降解有機物等特點,而且成分復雜、水質變化比較大，一般難以直接進行生物處理1。微電解(micro-electrolysis)技術,又稱為內電解，其工作原理是在含有酸性電解質的水溶液中，鐵屑和碳粒之間形成無數個微小的原電池，并在其作用空間構成一個電場；通過反應生成的新生態fe

8、2+具有較強的還原能力，使某些氧化態的有機物還原成還原態，并使部分難降解環狀有機物環裂解，生成相對易降解的開環有機物，從而提高廢水的可生化性；同時fe2+具有良好的絮凝吸附作用，另外新生成的h也有較強的還原能力，對氧化態有機物也有還原作用2。微電解技術是在20世紀70年代應用到廢水治理中的3。該工藝技術自誕生開始，即在美、蘇、日等國家引起廣泛重視，已有很多的專利，并取得了一些實用性的成果 3。而我國從20世紀80年代開始這一領域的研究，也已有不少文獻報導。特別是近幾年來，進展較快，在印染廢水、電鍍廢水、石油化工廢水及含砷含氰廢水的治理方面相繼有研究報導，有的已投入實際運行4,5。目前，微電解處

9、理技術的研究與應用主要針對某一種或某一類工業廢水，尚未形成系統的理論與技術染化廢水是生化難降解廢水，可以把微電解作為預處理手段，實現大分子有機污染物的斷鏈、發色與助色基團的脫色，提高廢水的可生化性，便于后續生化反應的進行7。經過微電解處理過的染化廢水，再采用水解酸化/接觸氧化工藝進行處理，通過微電解和水解酸化二重預處理，大大提高染化廢水的可生化性6,7。微電解工藝能很好的去除染化廢水的懸浮有機物8，提高廢水的可生化性，對染料脫色有良好的效果，具有適用范圍廣、處理效果好、使用壽命長、成本低廉及操作維護方便等優點，并且使用廢鐵屑為原料，也不需消耗電力資源，具有“以廢治廢”的意義9,10,11，在預

10、處理染化廢水這樣的生化難降解工業廢水方面，具有良好的工業應用前景。1 材料與方法11 實驗廢水采用分散深藍hgl和分散大紅bwfl生產廢水，母液和洗滌廢液混合后作為實驗用水，廢水成分復雜，主要污染物為ss和苯環類物質。廢水水質見表1表1 廢水水質項目phcodcr/mgl-1bod5/mgl-1ss/mgl-1色度/倍母液24100115035005000洗滌廢水55001200200420120500300100012 實驗流程實驗的具體流程如圖1所示，實驗的主要過程包括三部分，依次是微電解、水解酸化和接觸氧化處理過程。所制造廢液的母液經初沉后和洗滌液混合均勻，然后進入微電解床開始處理過程。

11、微電解反應器的出水在進入水解酸化反應器之前添加石灰乳調節其ph。初沉混合池微電解床水解酸化接觸氧化母液洗滌水石灰乳出水圖1 流程圖13 實驗污泥的接種和馴化131 水解酸化反應器接種接種江心洲污水處理廠的厭氧污泥，先用500mg/l的葡萄糖活化，然后添加少量經微電解處理的廢水，并視污泥生長情況,逐步提高廢水的添加量,最終達到預定負荷。132 生物接觸氧化法掛膜方法接種江心洲污水處理廠的好氧污泥，加500mg/l葡萄糖活化，到填料上掛上膜基，手感稍有滑膩感時，添加少量水解酸化池的出水，并逐步加大水量，直到所要求的負荷。14 實驗裝置1.4.1 微電解反應器采用直徑為100mm，高度為1000mm

12、的有機玻璃柱，其中填有鐵屑和焦炭，比例為11，填料裝柱后通2h的1%稀鹽酸活化，見圖2。圖2 微電解反應器示意圖1.4.2 水解酸化反應器直徑200mm，高1400mm的有機玻璃柱(出水高度可調)，見圖3。圖3 水解酸化反應器示意圖1.4.3 接觸氧化反應器直徑200mm，高1400mm的有機玻璃柱(出水高度可調)，內掛半軟性填料，見圖3。圖4 接觸氧化反應器示意圖1.5 實驗方法處理前觀察混合廢水的顏色情況，用稀釋倍數法（以下測定色度同樣用此方法）測定其色度并記錄, 分別用重鉻酸鉀法和五日培養法（以下測定bod和cod均用這兩種方法）測定進水的cod和bod并記錄。(1)廢水進入微電解反應器

13、自下而上流過填料層，加鹽酸調節進水的ph，用ph計測定進水的ph值并記錄；廢水在反應器中停留60min；控制出水ph在56之間，同樣測定出水的ph并記錄。觀察出水的顏色的變化情況，測定其色度、bod和cod的狀況，記錄下出水的色度、bod5和codcr。(2) 微電解反應器的出水加入石灰乳調節ph，控制ph在78之間，然后進入水解酸化反應器，停留3h，測定處理前后bod5和codcr并記錄。(3)最后廢水進入接觸氧化反應器，停留16h后出水，測定進出水的bod5和codcr并記錄，觀察最后出水水質情況。加鹽酸調節微電解反應器進水的ph，重復實驗，記錄數據。2 結果與分析21 微電解處理微電解處

14、理的結果見表2。表2 微電解處理結果進水出水ph色度/倍codcr/mgl-1bod5/mgl-1bod5codcrph色度/倍codcr/mgl-1bod5/mgl-1bod5codcr1.8350033508430.255.751506202250.362.0355035208060.235.701807202630.372.2345038508290.225.852408462930.352.4360034807680.225.653609213130.342.6340035407780.225.854509323270.352.8355036007590.215.80630989334

15、0.34 表中數據表明，經微電解處理后，廢水的色度明顯降低，效果理想；廢水的bod5和codcr的去除率分別在73%81%和56%73%之間，去除效果良好；bod5/codcr由平均0.23上升到平均0.35，可生化性大大得到改善。codcr 的去除效果非常理想，其原因可能是廢水含有大量的粒徑很小的懸浮染料顆粒，其粒徑很小，且其表面帶有相同的電荷，在初沉池中不易沉淀下來，而在經過微電解床時，在電場的作用下，產生電凝集反應而沉積在電極表面而去除。同時更重要的是，污水經微電解反應后生成了大量的fe2+，由于新生態具有較強的還原能力，使染料廢水中有機物的發色基團如-no2、-no等還原成還原態的-n

16、h2，從而使顏色變淺或消失；而且，在后續工藝加石灰乳后，生成了絮凝性能良好的fe(oh)2，通過凝集、電中和、網捕和架橋等作用，使水中比較細小的染料顆粒凝集成粒徑比較大的顆粒而沉淀下來。圖2中的曲線能很好說明這一作用，可以看出ph值在1.6-3.0的范圍內，其值越低，cod的去除效果越好。這是因為ph低，h+濃度高，反應生成的fe2+也較多，有利于發色基團的還原，同時fe(oh)2生成也較多，有利于后段的絮凝反應。圖5 codcr去除率與進水ph關系22 生物段處理221 水解酸化處理通過觀察，馴化成熟的水解酸化污泥呈深褐色，污泥沉降性能良好，污泥絮體中微生物存在形成以菌膠團為主，其結構緊密程

17、序一般，游離細菌較少，未觀察到其它生物。污泥指數(svi)在100150之間。 經過水解酸化處理后的結果見表3。表3 水解酸化處理結果codcr/mgl-1bod5/mgl-1出水bod5/codcr進水出水進水出水6054462202190.496104502161980.446094602082040.445984532182100.466124592101950.426084482071960.44水解酸化法是介于好氧和厭氧之間的方法，傳統的厭氧方法放棄后面的產甲烷和產乙酸階段，縮短其停留時間在23小時之間就行成了水解酸化法。該方法不需要嚴格的厭氧，所以不需要密閉，也不需要攪拌。利用厭氧

18、反應前面的水解酸化階段，可以使廢水中有機大分子物質被細胞外酶分解為小分子，這些小分子的水解產物能夠溶解于水并透過細胞膜為細菌所利用，可改善廢水的可生化性，因此該方法廣泛地應用于有機廢水的預處理12。水解酸化的具體作用原理如下13：（1）水解階段在發酵菌所分泌的胞外酶的參與下，有機顆粒物轉變為低分子溶解性化合物，蛋白質降解為氨基酸，碳水化合物轉化為溶解性糖，脂類被轉化為長鏈脂肪和甘油。（2）酸化階段在水解階段產生的溶解性化合物被發酵細菌所吸收，經過酸化被分解成簡單有機物，如揮發性脂肪酸、乙酸、乳酸和無機物co2、h2、nh3、h2s等。酸性發酵由很廣的細菌種進行，大部分是專性厭氧菌，但也有些是兼

19、性的，并可通過氧化途徑代謝有機物；這能消耗掉水里的溶解氧，利于專性厭氧菌的繁殖。水解酸化階段對懸浮性物質的去除效果較好，但由表3看，此段codcr去除率并不高。其原因是在該工藝中水解酸化進水經微電解處理后水中的懸浮性物質已經很少,此段去除的codcr主要為溶解性有機物, 所以其codcr去除率不高，只有25%左右,但是其bod5/codcr比進一步從0.35左右提高到0.44左右，進一步提高了廢水的可生化性。由此看出把水解酸化用作好氧工藝前的預處理，可以提高廢水的可生化性，降低后段好氧處理的難度，縮短曝氣時間，減少運行成本。222 接觸氧化處理生物接觸氧化反應器正常運轉后，其填料上掛上厚厚的一

20、層生物膜，呈淺灰色，手感很粘，鏡檢發現生物膜是由大量的絲狀菌和菌膠團組成，厚度達1.52mm，同時還發現數量相當多的原生動物如鐘蟲和少量的綠藻。經接觸氧化處理后的結果見表4。表4 接觸氧化處理結果停留時間/h污泥負荷/kgm-3d-1進水/ mgl-1出水/mgl-1codcrbod5codcrbod5160.524462019527160.5145019810829160.5546020810426160.504532149824160.5345920610928160.5444819610125生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生膜法之間的生物處理工藝，兼有活性污泥法與生物膜法優點，能保持池中較高的污泥濃度，容積負荷高，同時，污泥濃度高，能有效稀釋有機物濃度，降低其生物毒性，提高系統的耐沖擊負荷能力。從表4可