水解酸化-生物接觸氧化-光催化氧化工藝處理印染廢水的試驗

于 佳 許吉現 孫廣垠 王 燕

（1、河北工程大學城市建設學院，河北 邯鄲 056038 2、水利部海委引灤工程管理局，河北 唐山 064309）

印染廢水具有濃度高、色度高、pH 高、可生化性差和多變化等五大特征[1]。采用單項的處理方法很難使處理后的出水達到規定的排放標準。國內外對印染廢水的處理進行了大量的研究工作[2-4]，運用多種不同組合方式處理印染廢水。開發經濟、有效的印染廢水處理技術已經成為當今環保行業關注的熱門課題，。根據印染廢水的水質特點，筆者采用水解酸化-生物接觸氧化-光催化氧化組合工藝對自配的印染廢水進行了試驗研究，目的是對實際的生產實踐做指導。

1 廢水水質

該試驗的廢水采用自配的印染廢水，將葡萄糖、淀粉、活性艷藍染料、醋酸、均染劑、元明粉按照一定的比例配制。所配廢水水質為：COD 690～750 mg/L；BOD5210～250 mg/L；色度160～220倍，pH 為7～8。

2 實驗裝置圖

3 工藝淺析

3.1 水解酸化

廢水由源水箱進入水解酸化池后，在厭氧菌的作用下，將難降解的大分子有機物經厭氧水解酸化成小分子有機物。正是由于水解酸化池將不溶性有機物轉變為可溶性有機物，大分子物質分解成小分子有機物，所以它為后續的好氧生物處理創造了有利的條件，同時也降低了處理能耗。

3.2 生物接觸氧化

生物接觸氧化法兼有活性污泥法的特點，它利用固著在填料上的生物膜吸附水中的有機物，并加以氧化分解，使污水得以凈化。經過水解酸化后的廢水，進入生物接觸氧化池，在此階段進一步去除了污染物。

3.3 光催化氧化

在印染廢水處理中的光催化氧化技術是利用了染料化合物對光的吸收，并且光輻射有助于對催化劑的激發和加速光催化反應的進程。

雖然經過前兩步的處理去除了部分有機物，但是出水的CODCr和色度仍然沒有達到預期的目標，為使廢水徹底達標排放,生物接觸氧化池的廢水再經過光催化處理，這樣就保證了處理后廢水的嚴格達標。

4 主要試驗裝置的設計

4.1 水解酸化池

水解酸化池為尺寸為6950 mm×3250mm×3050mm的矩形槽，采用底部進水頂部出水的方式，池內設置間歇攪拌機進行,間歇慢速攪拌,目的是使廢水與污泥充分混合反應,以保證水解酸化池的去除效果。

4.2 生物接觸氧化池

生物接觸氧化池上部尺寸為5280 mm×4280mm×3050mm的矩形，下部為高1500mm的錐形斗。內部裝填塑料立柱型填料填充比為60%，底部設塑料穿孔管，外接空壓機進行鼓風曝氣，DO 基本控制在2～2.5ml/g。池內剩余污泥排入底部的錐形斗內由閥門控制，定期人工排出。

4.3 光催化反應器

試驗設備由塑料板制成，尺寸為1 000 mm×300 mm×200 mm的矩形槽，在反應器上方固定一只長度約900 mm，直徑19 mm，主波長為253.7 nm的ZSZ-30W 型紫外燈，為了增加紫外燈的光照效果，上方加設反光板。在反應器底部固定有穿孔的塑料管，外接空壓機。TiO2采用工業級粉末狀（銳鈦型廣州市創盛化工）。

5 試驗過程分析

5.1 試驗概述

系統于2008年11月開始進行準備工作，2009年3月開始進行設備制作和組裝工作，前期各項工作準備完畢后開始進行污泥馴化等調試工作，污泥馴化歷時47天。2009年6月中旬開始生物相鏡檢比較正常，各項指標都已經達標，可以認為生物膜生長成熟，掛膜啟動成功。其CODCr采用催化快速法所提供的測定方法進行的測定；色度采用稀釋倍數法進行測定。2009年7月至8月經過兩個多月的測量數據，各項指標均符合要求，這說明系統的運行是比較穩定的。

5.2 評價方法

5.2.1 水解酸化+生物接觸氧化段

圖1 和圖2 分別為水解酸化+生物接觸氧化階段運行期間COD 和色度的去除率。水解酸化+生物接觸氧化采用正交試驗以COD的去除率和色度的去除率作為考核指標，并采用了綜合評分法中的指標疊加法，將多個指標轉化為單指標，而后分析各個因素的主次和各個因素的最佳值。對可能影響模型進水效果的因素水力停留時間，氣水比進行影響性分析，由于本試驗中對于CODCr和色度的去除率具有同等重要的要求，采用的是的計算方法。正交試驗結果分析見表一，根據表中極差大小可以看出，影響印染廢水處理效果的因素的主次為：水力停留時間、氣水比。最佳運行結果為：水利停留時間12h,氣水比為25：1。

5.2.2 光催化氧化段

當TiO2催化劑的投加質量濃度為0.5g/L時，CODCr和色度去除率達到最大，當投加量過多時，則會引起光的散射，影響溶液的透光率，從而使反應速度減慢。

CODCr去除率和脫色率隨光催化氧化的光照時間增加而增大，但當光照至一定時間后去除率增長趨于緩慢。可以認為，當光照時間足夠長時，印染廢水中的有機污染物絕大部分降解為CO2、H2O 和其他無機小分子物質。

隨著廢水中H2O2投加量的增大，印染廢水的CODCr去除率和色度去除率增大。在本試驗條件下，當H2O2投加量為4.0 mmol/L時，對CODCr出除率最高，其后去除率下降。

6 結果與討論

水解酸化+生物接觸氧化階段的最佳運行條件：水力停留時間：12h，氣水比 25：1。

TiO2催化劑投加質量濃度為0.5g/L時、光照時間為120min、H2O2的投加量為4.0 mmol/L的條件下，CODCr和色度的去除率最高。本試驗中處理的印染廢水僅僅是含有活性艷藍染料，實際生產中較為常見的是多個工序排出印染廢水的廢水的混合，所以筆者建議后續的實驗中提高模擬廢水的真實性。在廢水中投加少量的H2O2，會增強處理效果，增大光照時間雖然會使CODCr去除率和脫色率增大，但過長的光照時間會導致處理成本增加。在水解酸化＋生物接觸氧化組合工藝后，采用TiO2光催化氧化處理能有效地對印染廢水進行深度處理。取得了良好的效果,出水達到了《紡織染整工業污染物排放標準》(GB 4287-92)中的一級標準，使CODCr和色度顯著降低。由于其操作簡單、所需工作場地小、處理效果徹底、無二次污染、處理之后的水可以回用等特點，因此具有很高的推廣價值。

[1]景曉輝,尤克非,丁欣宇,等.印染廢水處理技術的研究與進展 [J].南通大學學報：自然科學版,2005,4(3):18-22.

[2]王星敏,陳勝福.印染廢水的光催化氧化處理新進展 [J].重慶工商大學學報：自然科學版,2004,21(3):229-232.

[3]魏復盛.水和廢水監測分析方法指南(中冊)[M].北京:中國環境科學出版社,1994.446-448

[4]國家環保局.水和廢水監測分析方法(第三版)[M].北京:中國環境科學出版社,1997.91-93