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印染廢水芬頓+活性炭濾池深度處理方法

1、引言

      隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生了諸多難降解的廢水，其中尤如紡織染整等所產(chǎn)生的廢水具有難降解、重金屬殘留等特點，此類工業(yè)廢水進入環(huán)境水體后對水體生物甚至人類健康產(chǎn)生嚴重的危害。為了去除廢水中難降解有機物可生化性，并對其中部分難降解有機物進行降解，芬頓工藝被廣泛應用。芬頓工藝能對很多種類的有機物進行氧化降解，這是由于芬頓反應的本質(zhì)是H2O2在Fe2+的催化作用下能生成氧化還原電位僅次于F2的•OH，能有效將難降解的高分子有機物氧化成小分子有機物，并降解部分有機物。

      印染等工業(yè)廢水不僅存在難降解的問題，還存在諸如銻等毒害污染物的殘留。為保證水體生態(tài)安全，在控制出水常規(guī)污染物濃度的同時，印染廢水排放對銻等有毒有害污染物提出了控制要求。

      紡織染整行業(yè)的工業(yè)廢水排放量居中國工業(yè)廢水排放量第三，將印染廢水深度處理后經(jīng)過超濾車間后進行中水回用能夠有效緩解水資源短缺，但是普通深度處理對水質(zhì)的改善程度有限。本文的印染廢水芬頓+活性炭濾池深度處理方法具有低成本、處理高效的特點，經(jīng)處理后的廢水可以達標排放。

2、技術(shù)路線

      該工藝流程為：在調(diào)節(jié)池進行芬頓反應前pH調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)池尾端進行催化劑投加；在芬頓反應池前期進行雙氧水投加，在芬頓反應池中后期根據(jù)水質(zhì)條件進行PFS投加，在芬頓反應池尾端投加堿液對出水pH進行調(diào)節(jié)；在沉淀池的混凝段進行PAC投加并在隨后進行PAM投加，發(fā)生混凝反應，在沉淀池的沉淀段進行泥水分離；其中，芬頓/混凝/沉淀處理階段還包括：在污泥調(diào)理池對沉淀池泥水分離得到的污泥部分進行預處理后回流至芬頓反應池和沉淀池的混凝段，利用回流絮體在芬頓反應池發(fā)生酸性預混凝反應，利用回流絮體在沉淀池發(fā)生二次中性混凝反應。

      2.1 芬頓/混凝/沉淀處理階段

      （1）在芬頓/混凝/沉淀處理階段按照以下工藝參數(shù)進行：在調(diào)節(jié)池進行芬頓反應前pH調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)池尾端進行催化劑投加；在芬頓反應池前期（5-10min）進行雙氧水投加，曝氣量0.5~0.6m3（/h•m3）池容或1.5~1.8m3（/h•m2）池表面積（池深度以3m計，后同），在芬頓反應池中后期（3-3.5h）根據(jù)水質(zhì)條件進行PFS（0~0.6％）以及化學污泥（3％~5％）投加，曝氣量0.9~1.0m3（/h•m3）池容，在芬頓反應池尾端（4h后）投加堿液對出水pH進行調(diào)節(jié)，曝氣量0.6~0.9m3（/h•m3）池容；在沉淀池的混凝段進行PAC（0.3~0.5mmol/L，0.8％~1％）投加并在隨后進行PAM（0.2~0.5mg/L）以及化學污泥（3％~5％）的投加，發(fā)生混凝反應，在沉淀池的沉淀段進行泥水分離。

      （2）芬頓反應池前期進行較弱的機械或鼓泡攪拌，中后期投加PFS后進行較強的機械或鼓泡攪拌，尾端投加堿液后進行中等強度（強度介于較弱和較強之間）的攪拌。形成非均勻式曝氣，不僅能夠有效避免由于過量曝氣削弱芬頓試劑處理效果，而且能夠最大化節(jié)約曝氣攪拌成本。

      （3）芬頓/混凝/沉淀系統(tǒng)包括混凝/絮體回用強化混凝系統(tǒng)以及沉淀系統(tǒng)，混凝/絮體回流包括混凝反應、絮體回流吸附、PAM助凝等，能夠節(jié)約藥劑成本，降低污泥產(chǎn)生量。芬頓/混凝/沉淀系統(tǒng)的投藥系統(tǒng)前段采用正常芬頓反應投藥系統(tǒng)，中后段投加PFS進行酸性混凝，并投加絮體進行吸附助凝，尾端投加堿液后進行中和反應出水。

      2.2 生物活性過濾處理階段

在生物活性炭濾池對沉淀池的出水進行生物降解、吸附過濾處理。生物活性炭濾池包括鐵氧化物填料以及生物活性炭填料。生物處理池對高效沉淀池出水進行COD、銻、濁度及色度、苯胺等進一步去除。污泥調(diào)理池對芬頓及混凝后的污泥部分進行預處理后回流至各階段。

3、工藝影響因素探討

      （1）減弱芬頓反應前中期攪拌強度。一般工業(yè)條件下，芬頓反應過程采用鼓泡攪拌過程；大幅度攪動容易加快過氧化氫的分解，并降低亞鐵鹽離子的催化效率，造成其生成容易產(chǎn)生出使芬頓出水發(fā)黃的鐵離子。由于芬頓反應過程僅需保證反應體系混勻過程，因此對于實際鼓泡攪拌中，應盡量減小過曝氣過程對芬頓試劑效率的影響。

      （2）短暫增強芬頓反應中后段攪拌強度增加或增大鼓泡量。芬頓反應條件處于酸性條件，當水解度較高時，被發(fā)現(xiàn)鐵鹽水合物對銻等重金屬混凝去除的效果更優(yōu)。芬頓反應中將亞鐵氧化為三價鐵，但由于混凝反應所需要的G值高于芬頓反應，因此將改變芬頓反應中攪拌強度，在芬頓反應中后段短時間增加攪拌強度，將芬頓與混凝反應結(jié)合，形成新型芬頓反應，并且由于具有較高的曝氣強度，能夠有效將殘留的過氧化氫分解，降低出水環(huán)境風險。

      （3）芬頓-混凝化學污泥預處理后回流。芬頓/混凝反應后，所產(chǎn)生的化學污泥中含有大量鐵的水合氧化物，該水合氧化物被發(fā)現(xiàn)具有良好的重金屬吸附特性，吸附速率高，并且具有較高的助凝作用，考慮到如果單獨將該水合氧化物直接用于處理含重金屬的廢水，所需的攪拌設備管理運行費用以及構(gòu)筑物的占地費用等，將該水合氧化物回流到新型芬頓混凝部分以及高效沉淀池混凝部分，不僅能有效提高對銻等重金屬的去除，也能明顯降低出水色度及濁度。能有效降低芬頓反應容易產(chǎn)生出水發(fā)黃等風險。

      將芬頓/混凝后的化學污泥進行沉降分離后，超聲攪拌后能有效增強污泥吸附效果，具有較高的利用價值。

      （4）芬頓/混凝-生物活性炭濾池聯(lián)用。芬頓反應能有效將大分子難降解有機物氧化為小分子有機物，但單純芬頓反應對有機物的降解存在一定限度，面對日益嚴格的工業(yè)廢水排放標準，單純的芬頓反應難以使出水COD穩(wěn)定達標，因此，結(jié)合生物活性炭濾池能對小分子有機物進一步降解的機理，將新型芬頓反應后的出水經(jīng)過高效沉淀池后，通過生物活性炭二次生物降解、吸附過濾后出水。

      （5）生物活性炭濾池填料中添加磁鐵礦等鐵氧化物。針對單純生物活性炭濾池運行過程中容易堵塞、生物膜難以形成等問題，通過加入磁鐵礦等礦石，重新對生物活性炭進行排布，有效降低污染物對生物膜的堵塞風險；并且由于磁鐵礦能溶解出微量亞鐵離子及鐵離子等，對生物具有一定促進作用以及對出水中的重金屬進行進一步去除。

      印染廢水按上述工藝處理達到了排放標準，在工程實踐中，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

4、小結(jié)

      （1）芬頓反應能有效將大分子難降解有機物氧化為小分子有機物，但單純芬頓反應對有機物的降解存在一定限度，面對日益嚴格的工業(yè)廢水排放標準，單純的芬頓反應難以使出水COD穩(wěn)定達標，因此，結(jié)合生物活性炭濾池能對小分子有機物進一步降解的機理，將新型芬頓反應后的出水經(jīng)過高效沉淀池后，通過生物活性炭二次生物降解、吸附過濾后出水。利用活性炭的吸附及微生物降解作用共同去除有機物，能最大發(fā)揮活性炭的吸附作用，又能通過生物降解降低活性炭吸附負荷，延長活性炭使用周期，減少炭的再生頻率，降低運行成本。

      （2）利用芬頓反應以及混凝反應所產(chǎn)生化學污泥進行預處理后回流，不僅能夠提高混凝劑使用效率，而且能夠降低混凝劑用量及降低化學污泥處理成本。可以采用出水在線監(jiān)測鐵離子、COD。

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