摘要：本文對(duì)印染高濃度有機(jī)廢水的特性做了簡(jiǎn)單分析，列舉了廢水處理方法，從處理效果、運(yùn)行成本、操作簡(jiǎn)便等方面綜合考慮后，提出了Fe/C微電解-Fenton氧化-生物接觸氧化的處理工藝，并對(duì)各工序進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)得出了最佳工藝運(yùn)行條件，結(jié)果表明在Fe/C微電解池的pH值為3.5，鐵碳體積比為2∶1，反應(yīng)時(shí)間為 1 h;Fenton氧化池中H2O2用量在 2 mL/L，反應(yīng)時(shí)間為30 min時(shí)，組合工藝達(dá)到了最佳處理效果，出水可達(dá)標(biāo)排放。


印染作為紡織品加工的一個(gè)重要環(huán)節(jié)在生產(chǎn)過程中會(huì)排放大量的廢水，資料顯示每印染加工 1 t紡織品會(huì)產(chǎn)生100 ～ 150 t廢水，且廢水具有水質(zhì)波動(dòng)較大、有機(jī)物含量高、色度深、可生化性差等特點(diǎn)，如果不加以處理直接排放，將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染以及資源的浪費(fèi)。本文從實(shí)際運(yùn)行出發(fā)，通過模擬實(shí)驗(yàn)意在摸索出一套經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、有效的處理工藝，為印染行業(yè)廢水的治理提供一些參考。

1 印染廢水的來源及水質(zhì)指標(biāo)

印染廢水主要來源于印染加工過程中的煮練、漂白、染色、印花、堿減量等工序，顏色多呈褐色，水質(zhì)呈堿性，含有纖維素、有機(jī)染料等，難以被微生物降解。印染廢水主要水質(zhì)指標(biāo)如表 1 所示。

2 印染廢水的處理方法及工藝選擇

2.1 印染廢水的處理方法

(1)物理法

常用的物理方法有氣浮、吸附、膜分離等，這些方法操作簡(jiǎn)單，污染較小，可實(shí)現(xiàn)污染物從液相到固相中的轉(zhuǎn)移。在上世紀(jì)80年代時(shí)由于當(dāng)時(shí)的印染廢水中的污染物含量較少，物理法對(duì)其具有一定的處理效果。但是隨著印染工業(yè)的迅速發(fā)展，大量新型整理劑、染料的使用雖然提高了印染加工水平，但是印染廢水中污染物成分更加復(fù)雜，單靠簡(jiǎn)單的物理法并不能使廢水處理到達(dá)標(biāo)排放的標(biāo)準(zhǔn)。

(2)化學(xué)法

化學(xué)法是通過向廢水中投加化學(xué)試劑使之與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變污染物的化學(xué)性質(zhì)，將其降解無害化的一種處理方式。化學(xué)法具有操作簡(jiǎn)便，處理效率高，適用范圍廣的特點(diǎn)，但是受處理劑價(jià)格的影響，其運(yùn)行成本較高，且在處理過程中往往會(huì)引入其他污染元素。常用的化學(xué)法有化學(xué)氧化法和電化學(xué)氧化法。

(3)生化法

生化處理(生物化學(xué)處理)技術(shù)是廢水處理的一個(gè)主要技術(shù)，它主要是通過微生物自身的生長(zhǎng)繁殖活動(dòng)將廢水中的有機(jī)物進(jìn)行分解，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物去除的同時(shí)獲得自身所需要的能量。根據(jù)微生物降解過程中是否需氧，可將其分為好氧生物處理技術(shù)和厭氧生物處理技術(shù)兩大類。其具有有機(jī)物降解效率高、污染小、出水指標(biāo)好的特點(diǎn)。但其處理的對(duì)象主要是易降解的有機(jī)物，對(duì)可生化性較差的印染廢水處理效果不好，同時(shí)其對(duì)色度的去除也不理想，如單獨(dú)使用生化處理工藝處理印染廢水，則出水很難達(dá)標(biāo)排放。

2.2 處理工藝的選擇

由以上分析可以看出，針對(duì)印染高濃度有機(jī)廢水單獨(dú)使用某種處理工藝很難處理達(dá)標(biāo)，必須采用多種組合工藝聯(lián)合處理。經(jīng)過對(duì)印染廢水水質(zhì)指標(biāo)的分析，并綜合考慮各處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn)后，決定采用Fe/C微電解-Fenton氧化-生物接觸氧化組合工藝作為本次工作的首選工藝進(jìn)行研究。

印染廢水進(jìn)入微電解池，在酸性環(huán)境下原電池生成的新生態(tài)H能破壞帶顏色物質(zhì)的顯色結(jié)構(gòu)，并使大分子物質(zhì)裂解為小分子物質(zhì)，從而達(dá)到脫色的要求，提高污水的可生化性。在Fenton氧化池羥基自由基(?OH)能夠使大分子有機(jī)物開環(huán)或斷鏈，最終形成水和二氧化碳，出水進(jìn)入接觸氧化池進(jìn)行好氧生化處理，最終實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

選擇該組合工藝主要是基于以下幾個(gè)方面考慮：

(1)Fe/C微電解和Fenton氧化屬于成熟工藝，其對(duì)難降解有機(jī)物的去除和提高廢水可生化性的能力已經(jīng)在實(shí)踐中得到證明;

(2)Fe/C微電解反應(yīng)后多余的Fe2+可被Fenton氧化工序利用，既避免了Fe2+增加廢水的色度，又節(jié)省了Fenton氧化工序的運(yùn)行成本;

(3)生物接觸氧化工藝耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行方便，產(chǎn)泥量較少，沒有污泥膨脹，同時(shí)不用污泥回流。

3 各工序的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

以秦皇島某印染廠的生產(chǎn)綜合廢水為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)各處理工序進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，目的是通過實(shí)驗(yàn)研究得出各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的最佳運(yùn)行參數(shù)，其中Fe/C微電解工序主要以去除色度和降低CODCr為考慮因素;Fenton氧化池主要是以Fe/C微電解工序剩余Fe2+為基礎(chǔ)的條件下，通過實(shí)驗(yàn)得出H2O2的最佳用量，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的進(jìn)一步降解;物化工序的最終目的是將廢水的有機(jī)物含量和可生化性指標(biāo)處理到能夠滿足后續(xù)生化處理工藝的正常運(yùn)行。

3.1 Fe/C微電解

Fe/C微電解法主要通過形成的鐵碳原電池進(jìn)行廢水處理，可以應(yīng)用在電鍍、石化、印染、醫(yī)藥等多種工業(yè)廢水處理方面，主要是去除部分難生物降解的有機(jī)物，并且可以改變其中一些難降解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及形態(tài)，提高原廢水可生化性。研究表明，F(xiàn)e/C微電解法對(duì)污染物的去除中，主要的影響因素包括：pH值、鐵碳體積比和反應(yīng)時(shí)間。故對(duì)各影響因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，以求能夠確定對(duì)工藝最佳運(yùn)行參數(shù)。

(1)pH值的影響

取等量的廢水于燒杯中，用體積分?jǐn)?shù)為10%的硫酸調(diào)節(jié)水樣的pH值，按照2∶1的比例投加Fe和C，1 h后測(cè)試水樣的CODCr和色度。

Fenton法是一種高級(jí)氧化處理技術(shù)，雙氧水在亞鐵離子的催化作用下分解成?OH，而?OH能夠無選擇性地與任何有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，使之開環(huán)或斷鏈，特別適合處理難降解有機(jī)物，其最終產(chǎn)物為水和二氧化碳，不會(huì)污染水體。

考慮到在Fe/C微電解工序中色度的去除已經(jīng)基本達(dá)到排放要求，故在此只將CODCr的去除率作為要求考察指標(biāo)。

向等量的水樣中投入不同量的H2O2，反應(yīng)30 min后測(cè)試水樣的CODCr，確定H2O2的最佳用量。之后，向等量的水樣中投入最佳用量的H2O2，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理效果的影響。

H2O2的最佳用量為 2 mL/L，最佳反應(yīng)時(shí)間為30 min。此時(shí)，CODCr的去除率為55%，去除率不高主要是因?yàn)镕e/C微電解后的廢水中Fe2+的余量沒有達(dá)到Fenton反應(yīng)的最佳條件，但55%的去除率已經(jīng)足以保證后續(xù)接觸氧化工藝的有機(jī)負(fù)荷要求。

3.3 可生化性及聯(lián)合運(yùn)行

為了檢測(cè)物化工序是否達(dá)到降解色度、有機(jī)物和提高廢水可生化性的目的，對(duì)微電解和Fenton工藝聯(lián)合運(yùn)行出水做了 3 次指標(biāo)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果的平均值見表 2。

由表 2 數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過物化處理后的廢水可生化性及有機(jī)物濃度已經(jīng)完全滿足好氧生化反應(yīng)運(yùn)行要求。按照上述實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)Fe/C微電解池和Fenton氧化池的運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)對(duì)其出水pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)使其在 6 ～ 9，按照20%、40%、60%、80%、100%的體積比逐漸將原水引入生物接觸氧化池，經(jīng)過20 d的調(diào)試待各個(gè)工序運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定后對(duì)出水指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明出水CODCr平均值為48 mg/L，色度為15倍，處理效果達(dá)到了城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

采用Fe/C微電解-Fenton氧化-生物接觸氧化組合工藝處理印染高濃度有機(jī)廢水是可行的，其對(duì)難降解有機(jī)物和色度均有較強(qiáng)的去除效果，同時(shí)Fe/C微電解-Fenton氧化工藝的聯(lián)合處理方式最大限度地發(fā)揮了各自優(yōu)勢(shì)，避免了單一工藝造成的二次污染和資源的浪費(fèi)，符合實(shí)際生產(chǎn)的需要，為印染高濃度有機(jī)廢水的處理提供了一條新的捷徑。