摘要：針對有機硅廢水的特性,采用鐵炭微電解預處理、水解酸化和接觸氧化組合工藝處理有機硅廢水。廢水經(jīng)鐵炭微電解預處理后COD去除率達40%;水解酸化處理后COD去除率達30%;接觸氧化處理后COD去除率達70%;當系統(tǒng)進水COD為750mg/L時,經(jīng)過組合工藝處理后,出水COD可降至100mg/L以下,達到了工業(yè)廢水排放標準。

關鍵詞：有機硅廢水、鐵炭微電解、水解酸化、接觸氧化、廢水處理、青州譚福環(huán)保設備有限公司

有機硅工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水組成復雜,并且含有大量氯離子和鹽,具有毒性大、難生物降解的特點。目前國內(nèi)外對有機硅廢水處理成功的案例尚未見報道,研究多采用簡單的物化法、化學法或物化法和化學法組合對其進行處理，出水達不到國家一級排放標準。天津某化工有限公司的有機硅廢水的BOD與COD的比值較低,屬于難生化處理廢水;廢水pH較低,采用一般處理方法難以達標排放。

鐵炭微電解法是利用金屬的電化學腐蝕原理對廢水進行處理,采用鐵和炭構成原電池,對生物難處理廢水進行預處理,從而實現(xiàn)大分子有機污染物的開環(huán)、斷鏈,提高廢水的可生化性,以利于后續(xù)生化反應的進行。HSB菌種含有能分解難降解物質的專噬細菌,并且有較好的抗毒性,且能適應廢水的水質突變。對含高濃度COD、低BOD的難處理廢水有很好的處理效果。水解酸化是在無氧條件下,由專性或兼性厭氧菌降解廢水中的有機物,特別是那些在好氧條件下難以降解的有機物,轉化為有機酸或小分子有機物。這樣,不但COD和色度有所降低,而且出水的BOD/COD比值也將大大增加(遠大于0.3),使得廢水的可生化性大大提高,為后續(xù)的好氧處理作用得到最有效的發(fā)揮,從而保證了整個工藝的總體處理效果。為此,本研究對廢水進行動態(tài)模擬實驗,確定了鐵炭微電解——水解酸化——接觸氧化法的工藝路線和設備運行參數(shù),為實際工程設計和運行提供了依據(jù)。

1、方法和設備

1.1、廢水水質特征

廢水取自天津某化工有限公司,該廢水色度低透明,含有CH3C1、硅醇、硅醚等有機物;、Cu2+等無機物。其水質特征為pH為0.5~1.5,COD為650~800mg/L,BOD為95~105mg/L,Cu2+為30~40mg/L。該類廢水處理后須達到國家一級排放標準,即COD<100mg/L,BOD<30mg/L, Cu2+<0.5mg/L，pH為6—9。

1.2、實驗方法

1.2.1、微電解實驗

微電解反應器材質為有機玻璃,容積為6L,內(nèi)裝鐵屑、活性炭共5L,鐵屑先用稀硫酸清洗,再用稀進行活化,在鐵屑裝柱之前與炭混合均勻,反應器底部裝有微型曝氣器,通過控制進水流速來確定反應時間。催化微電解反應器出水進入混凝沉淀池,通過5%的Ca(OH)2溶液調(diào)節(jié)廢水的pH至堿性,可使催化微電解出水中的亞鐵及鐵離子生成Fe(OH)2及Fe(OH)2沉淀,而后該廢水進入生化進行處理。

1.2.2、生化實驗

采用水解酸化加兩級接觸氧化為主的生化處理工藝,水解酸化柱工作容積為5L,一級好氧柱工作容積4L,二級好氧柱工作容積3L;水解酸化柱和兩級好氧柱均裝入填料;生物菌種接種于某焦化污水廠高效耐鹽菌HSB,經(jīng)一周馴化掛膜后加入既定濃度的廢水和N、P營養(yǎng)物,進行生化處理實驗;定期分析水解酸化、一級好氧和二級好氧出水中的COD、BOD和pH值。工藝流程如圖1所示。

1.3、分析方法

COD采用重鉻酸鉀法測定;BOD采用稀釋接種法測定;pH采用電極法測定;Cu2+采用二乙胺基

 二硫代甲酸鈉萃取法。

2、結果與討論

2.1、微電解實驗結果與討論

2.1.1、廢水pH對COD去除率的影響

由于在微電解反應中陰極的反應需要大量的H,所以H的多少直接決定了反應的快慢以及反應的程度。實驗中采用的反應時間為90min,進水pH對COD去除效果的影響如圖2所示。

由圖2可知,隨著廢水pH的升高,鐵炭微電解對COD的去除率逐漸下降,當pH值為0.5~2時對COD的去除率均在達40%以上,當pH值超過3時對COD的去除率在30%以下。由于進水pH很低,會增加鐵屑的用量,而且在后續(xù)反應中產(chǎn)生較多廢渣,增加廢水處理成本。而有機硅廢水為酸性,pH在0.5~1.5,如果回調(diào)pH值,會增加堿的用量,同樣會增加成本。綜合考慮各因素的影響,確定廢水不需要調(diào)節(jié)pH,直接進行微電解處理,此時對COD的去除率>40%。

2.1.2、反應時間對COD去除率的影響

控制催化微電解進水pH值在1左右,考察反應時間對COD去除效果的影響,結果如圖3所示。

由圖3可知,隨著反應時間的增加,對COD的去除率不斷升高,當反應時間>90min后對COD的

 去除率增加減緩,并且廢水的色度明顯增大。綜合考慮各因素的影響,選擇反應時間為90min。

2.1.3、微電解預處理優(yōu)化條件下處理結果

微電解處理一般Fe/C體積比1:1效果,當在pH值為1、反應時間90min條件下,處理結果如圖4所示。

由圖4可知,有機硅廢水經(jīng)過微電解和混凝處理后,當廢水COD在750mg/L左右時,出水COD可降至450mg/L以下,BOD與COD的比值由原來的0.1提高到0.3以上,大大提高了可生化性,為后續(xù)生化處理提供了保證。

2.2、生物處理實驗結果分析

2.2.1、水解酸化段實驗結果

廢水通過水解酸化作用,將廢水中大分子有機物降解為低分子量酸類物質。經(jīng)過近2個月的連續(xù)實驗,水解酸化工段運行比較穩(wěn)定,實驗結果如表1所示。

由表1可知,廢水經(jīng)水解酸化處理后,COD去除率為30%以上,BOD去除率10%以上,廢水的pH值約降低了1,BOD與COD的比值由處理前0.32升至0.41,說明廢水經(jīng)水解酸化后進一步提高了可生化性。

2.2.2、好氧段實驗結果

由于接觸生物氧化具有耐沖擊負荷,污泥量少,維護管理方便等優(yōu)點,所以選用接觸生物氧化作為好氧處理工藝。為了使出水達到一級排放要求,實驗采用兩級好氧進行處理,實驗結果如表2和表3所示。

由表2可知,當一級好氧柱進水COD<300mg/L,BOD5<120mg/L時,一級好氧出水COD在120mg/L左右,BOD5在40mg/L左右,COD去除率平均為57%,BOD去除率平均為65%,出水中BOD與COD的比值平均為0.34。

由表3可知,當有機硅廢水COD為750mg/L,BOD為100mg/L,經(jīng)微電解、水解酸化和兩級接觸氧化處理后,出水COD<100mg/L,BOD<30mg/L,達到工業(yè)廢水一級排放要求,此時最終出水中BOD與COD的比值平均為0.24,說明最終出水可生化降解的有機物已很少。

2.3、鐵炭微電解-強化生物法處理有機硅廢水可行性分析

有機硅廢水為強酸性、難生化的真溶性廢水。因而,單一物化法和傳統(tǒng)生化工藝對有機硅廢水處理效果不佳。本研究利用有機硅廢水酸性的特點,引入微電解反應,利用微電解產(chǎn)生的新生態(tài)鐵離子的混凝作用,部分去除廢水中的污染物,同時利用微電解反應生成的·OH自由基的氧化作用,將廢水中的難降解有機分子氧化分解為易生化的有機分子,提高廢水的生化性。經(jīng)微電解預處理后的廢水,再應用強化生物菌種HSB,經(jīng)過水解酸化、二級接觸氧化進行深度處理,使廢水達到一級排放標準。

3、結論

(1)應用微電解法預處理有機硅廢水不僅可以有效去除污染物和降低有機負荷,而且能提高有機硅廢水的可生化性、降低廢水毒性,有利于后續(xù)生化處理。

(2)當有機硅廢水pH值為0.5~2、COD為750mg/L左右時,在條件下,經(jīng)過微電解處理后，COD去除率>40%,BOD與COD的比值由原來的0.1提高到0.3以上,大大提高了可生化性,為后續(xù)生化處理提供了保證。

 (3)當有機硅廢水進水COD為750mg/L,BOD為100mg/L時,經(jīng)過微電解、水解酸化和兩級接觸氧化處理后,COD和BOD總去除率分別為88%和80%,出水COD<100mg/L,BOD5<30mg/L,達到工業(yè)廢水一級排放要求。