印染高浓度有机废水处理工艺

北极星环保网讯:摘要：本文对印染高浓度有机废水的特性做了简单分析，列举了废水处理方法，从处理效果、运行成本、操作简便等方面综合考虑后，提出了Fe/C微电解-Fenton氧化-生物接触氧化的处理工艺，并对各工序进行了模拟实验得出了最佳工艺运行条件，结果表明在Fe/C微电解池的pH值为3.5，铁碳体积比为2∶1，反应时间为  1 h;Fenton氧化池中H2O2用量在 2 mL/L，反应时间为30 min时，组合工艺达到了最佳处理效果，出水可达标排放。

印染作为纺织品加工的一个重要环节在生产过程中会排放大量的废水，资料显示每印染加工 1 t纺织品会产生100 ～ 150  t废水，且废水具有水质波动较大、有机物含量高、色度深、可生化性差等特点，如果不加以处理直接排放，将造成严重的环境污染以及资源的浪费。本文从实际运行出发，通过模拟实验意在摸索出一套经济、简便、有效的处理工艺，为印染行业废水的治理提供一些参考。

1 印染废水的来源及水质指标

印染废水主要来源于印染加工过程中的煮练、漂白、染色、印花、碱减量等工序，颜色多呈褐色，水质呈碱性，含有纤维素、有机染料等，难以被微生物降解。印染废水主要水质指标如表  1 所示。

2 印染废水的处理方法及工艺选择

2.1 印染废水的处理方法

(1)物理法

常用的物理方法有气浮、吸附、膜分离等，这些方法操作简单，污染较小，可实现污染物从液相到固相中的转移。在上世纪80年代时由于当时的印染废水中的污染物含量较少，物理法对其具有一定的处理效果。但是随着印染工业的迅速发展，大量新型整理剂、染料的使用虽然提高了印染加工水平，但是印染废水中污染物成分更加复杂，单靠简单的物理法并不能使废水处理到达标排放的标准。

(2)化学法

化学法是通过向废水中投加化学试剂使之与污染物发生化学反应，改变污染物的化学性质，将其降解无害化的一种处理方式。化学法具有操作简便，处理效率高，适用范围广的特点，但是受处理剂价格的影响，其运行成本较高，且在处理过程中往往会引入其他污染元素。常用的化学法有化学氧化法和电化学氧化法。

(3)生化法

生化处理(生物化学处理)技术是废水处理的一个主要技术，它主要是通过微生物自身的生长繁殖活动将废水中的有机物进行分解，实现有机物去除的同时获得自身所需要的能量。根据微生物降解过程中是否需氧，可将其分为好氧生物处理技术和厌氧生物处理技术两大类。其具有有机物降解效率高、污染小、出水指标好的特点。但其处理的对象主要是易降解的有机物，对可生化性较差的印染废水处理效果不好，同时其对色度的去除也不理想，如单独使用生化处理工艺处理印染废水，则出水很难达标排放。

2.2 处理工艺的选择

由以上分析可以看出，针对印染高浓度有机废水单独使用某种处理工艺很难处理达标，必须采用多种组合工艺联合处理。经过对印染废水水质指标的分析，并综合考虑各处理工艺的优缺点后，决定采用Fe/C微电解-Fenton氧化-生物接触氧化组合工艺作为本次工作的首选工艺进行研究。

印染废水进入微电解池，在酸性环境下原电池生成的新生态H能破坏带颜色物质的显色结构，并使大分子物质裂解为小分子物质，从而达到脱色的要求，提高污水的可生化性。在Fenton氧化池羟基自由基(?OH)能够使大分子有机物开环或断链，最终形成水和二氧化碳，出水进入接触氧化池进行好氧生化处理，最终实现达标排放。

选择该组合工艺主要是基于以下几个方面考虑：

(1)Fe/C微电解和Fenton氧化属于成熟工艺，其对难降解有机物的去除和提高废水可生化性的能力已经在实践中得到证明;

(2)Fe/C微电解反应后多余的Fe2+可被Fenton氧化工序利用，既避免了Fe2+增加废水的色度，又节省了Fenton氧化工序的运行成本;

(3)生物接触氧化工艺耐冲击负荷能力强，运行方便，产泥量较少，没有污泥膨胀，同时不用污泥回流。

3 各工序的优化实验

以秦皇岛某印染厂的生产综合废水为实验对象，对各处理工序进行优化实验，目的是通过实验研究得出各个工艺环节的最佳运行参数，其中Fe/C微电解工序主要以去除色度和降低CODCr为考虑因素;Fenton氧化池主要是以Fe/C微电解工序剩余Fe2+为基础的条件下，通过实验得出H2O2的最佳用量，实现有机物的进一步降解;物化工序的最终目的是将废水的有机物含量和可生化性指标处理到能够满足后续生化处理工艺的正常运行。

3.1 Fe/C微电解

Fe/C微电解法主要通过形成的铁碳原电池进行废水处理，可以应用在电镀、石化、印染、医药等多种工业废水处理方面，主要是去除部分难生物降解的有机物，并且可以改变其中一些难降解物质的结构及形态，提高原废水可生化性。研究表明，Fe/C微电解法对污染物的去除中，主要的影响因素包括：pH值、铁碳体积比和反应时间。故对各影响因素进行单因素实验，以求能够确定对工艺最佳运行参数。

(1)pH值的影响

取等量的废水于烧杯中，用体积分数为10%的硫酸调节水样的pH值，按照2∶1的比例投加Fe和C，1 h后测试水样的CODCr和色度。

Fenton法是一种高级氧化处理技术，双氧水在亚铁离子的催化作用下分解成?OH，而?OH能够无选择性地与任何有机物发生反应，使之开环或断链，特别适合处理难降解有机物，其最终产物为水和二氧化碳，不会污染水体。

考虑到在Fe/C微电解工序中色度的去除已经基本达到排放要求，故在此只将CODCr的去除率作为要求考察指标。

向等量的水样中投入不同量的H2O2，反应30  min后测试水样的CODCr，确定H2O2的最佳用量。之后，向等量的水样中投入最佳用量的H2O2，考察反应时间对处理效果的影响。

H2O2的最佳用量为 2 mL/L，最佳反应时间为30  min。此时，CODCr的去除率为55%，去除率不高主要是因为Fe/C微电解后的废水中Fe2+的余量没有达到Fenton反应的最佳条件，但55%的去除率已经足以保证后续接触氧化工艺的有机负荷要求。

3.3 可生化性及联合运行

为了检测物化工序是否达到降解色度、有机物和提高废水可生化性的目的，对微电解和Fenton工艺联合运行出水做了 3 次指标检测，检测结果的平均值见表  2。

由表 2  数据可知，经过物化处理后的废水可生化性及有机物浓度已经完全满足好氧生化反应运行要求。按照上述实验测试数据调节Fe/C微电解池和Fenton氧化池的运行参数，同时对其出水pH值进行调节使其在  6 ～ 9，按照20%、40%、60%、80%、100%的体积比逐渐将原水引入生物接触氧化池，经过20  d的调试待各个工序运行参数稳定后对出水指标进行监测，结果表明出水CODCr平均值为48  mg/L，色度为15倍，处理效果达到了城镇污水处理厂污染物排放标准的一级A标准。

4 结论

采用Fe/C微电解-Fenton氧化-生物接触氧化组合工艺处理印染高浓度有机废水是可行的，其对难降解有机物和色度均有较强的去除效果，同时Fe/C微电解-Fenton氧化工艺的联合处理方式最大限度地发挥了各自优势，避免了单一工艺造成的二次污染和资源的浪费，符合实际生产的需要，为印染高浓度有机废水的处理提供了一条新的捷径。

延伸阅读：

工业印染废水处理方法及其原理分析