Fenton生物接触氧化处理综合电镀废水王刚

广东化工2011年第7期·114·，谢超2(1．湖南永清水务有限公司，湖南长沙410005；2．湖南有色金属研究院环保所，湖南长沙410015)[摘要]电镀综合废水由于水量大、水质复杂导致处理难度大、处理成本高的困难。在分析废水水质特点和传统处理工艺的基础上，采用Fenton–生物接触氧化工艺对电镀综合废水进行处理，运行结果表明，该联合工艺对污染物具有显著和高效的去除效果，出水COD≤80mg/L，Cu2+≤0.5mg/L，Ni2+≤0.5mg/L，Cr6+≤0.4，氰化物≤0.4mg/L，各项水质指标均优于《广东省水污染物排放限制》(DB44/26-2001)第二时段的一级标准。[关键词]Fenton；生化处理；电镀；冲洗废水[中图分类号]X703.1[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2011)07-0114-02TreatmentofElectroplatingPlantWastewaterbyFentonreagentandBiologicalContactOxidationProcessWangGang1,XieChao2(1.HunanYonkerWaterCo.,Ltd.,Changsha410005；2.HunanResearchInstituteofNonferrousMetals,Changsha410015,China)Abstract:WastewaterfromtheElectroplatingPlantwasakindofwastewaterdifficulttobetreatedandthetreatmentcostsisexpensive.AlargeamountofwastewaterwasdischargedintheElectroplatingPlant.Componentsofwastewaterarecomplicatedwithmanykindsofpollutantsexistinginthewastewater.Combinedwithwaterqualityandtraditionaltreatmentmethod.FentonreagentandBiologicalContactOxidationProcesshadbeenusedtotreatthewastewater.Applyingresultsinengineeringshowedthatthetreatmentprocessnotonlyhadsignificantandhighlyefficientremovalperformance,butthetreatedwastewaterwasbetterthantheAcriterionofstandardof“dischargelimitsofwaterpollutants”inGuangdongProvince(DB44/26-2001),COD≤80mg/L,Cu2+≤0.5mg/L，Ni2+≤0.5mg/L，Cr6+≤0.4，CN-≤0.4mg/Lintheeffluentwater.Keywords:Fentonreagent；biologicalcontactoxidationprocess；electroplate；cleanwastewater电镀是利用电化学的方法对金属和非金属表面进行装饰、防护及获取某些新性能的一种工艺过程。废水含有Cr6+和Cu2+等重金属离子，且含有氰化物，废水可生化性小，处理难度较大，文章采用Fenton氧化技术与生物接触氧化技术组合的方法处理电镀综合废水，达到了较好的效果。1废水水质废水直接来源于电镀车间，废水主要是车间冲洗废水，废水水质复杂，含有氰化物、重金属污染物和有机污染物等。废水水质参数见表1。表1废水水质Tab.1Wastewaterquality废水名称水量/(m3·d-1)pHCu2+/(mg·L-1)Ni2+/(mg·L-1)CN-/(mg·L-1)Cr6+/(mg·L-1)COD/(mg·L-1)电导率/(ūs·cm-2)车间冲洗废水1002.5~460201025007000~10002废水处理工艺及工艺说明传统的电镀废水处理方法有化学沉淀法、离子交换法、电解法、化学氧化法和反渗透等。化学沉淀法技术成熟、工艺简单，但药剂费用高、含重金属离子污泥造成二次污染，处理不彻底；离子交换法出水的水质好、设备较简单及操作易于控制，但树脂易饱和或中毒及成本高；化学氧化法反应效率高、处理效果好，设备相对简单，但药剂成本高；反渗透能耗较低、效率高及操作管理简单，但对预处理要求严格及密封性高。结合传统废水处理方法的优缺点和电镀综合车间冲洗废水的有机物浓度高、重金属离子含量高、电导率高和含有毒物质等的水质特点，本废水处理工艺如图1所示。采用Fenton氧化+BAF法联合工艺对电镀综合废水进行处理。进水调节池Fenton混凝沉淀生物接触氧化稀硫酸pH=2.5-3.5碱pH=9.5-10PACPAM二沉池稀硫酸pH=6-9出水图1工艺流程Fig.1Processworkflow废水首先采用Fenton高级氧化法进行预处理，H2O2在碱性条件下不稳定，容易分解，而在酸性条件下是稳定的，几乎不分解。当有Fe2+存在时，则发生以下化学反应：Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OHH2O2在Fe2+的催化作用下能生成具有很强氧化能力的·OH自由基，它可以将废水中的CN-氧化成CO2和N2，同时·OH自由基将其中存在的有机物的碳碳双键进行加成，促使双键分裂，改变其分子结构，将其讲解为CO2和H2O，从而降低废水中的COD浓度。废水经Fenton氧化预处理后进行混凝沉淀处理，调节pH在9.5~10.5范围内并加入PAC、PAM进行混凝沉淀，可将大量的Cu2+、Ni2+和剩余的铁离子等金属离子以氢氧化物的形式沉淀而得到去除。废水中重金属离子和氰化物的毒性，导致单一生物法处理不能达标排放，而单一的物理法或化学法成本高且又无法实现达标排放的要求(尤其是COD指标)，因此本工艺采用采用物化法作为预处理工艺，再与生物法联合处理废水。废水经物化预处理既减少了进入生化系统的重金属离子浓度及氰化物浓度，又可提高废水的可生化性。好氧生物接触氧化生化系统进一步降解COD至排放要求。3主要反应单元设计3.1调节池调节池内设穿孔曝气管，以防止悬浮物沉淀。调节池HRT为12h。调节池设置液位控制器控制废水提升泵的开启。3.2Fenton氧化池[收稿日期]2011-04-15[作者简介]王刚(1983-)，男，湖南长沙人，学士，助理工程师，主要从事水处理工程设计。2011年第7期广东化工第38卷总第219期·115·Fenton氧化池由pH调节池和反应池两池合建而成，首先在pH调节池中通过在线pH仪表控制硫酸加药计量泵调节氧化池内pH为2.5~3之间，氧化池内HRT=1.5h。3.3好氧生物接触氧化池好氧生物接触氧化池分为2格，设计HRT为8h，填料BOD负荷取0.8kgBOD5/(m3·d)，填料层高度为2.7m，曝气气水比为20∶1。在好氧条件下，附着在填料表面的微生物较好的消耗、分解废水中大部分的有机物。3.4自动控制废水处理系统电气控制采用控制值班室主电控柜、现场控制箱、上位计算机人机界面监控等三地控制方式，通过上位计算机可视化人机界面及相关控制程序对整个废水处理系统工艺流程进行自动化监控和管理，实现整个废水处理站的自动化运行。4结果与讨论4.1Fenton处理效果Fe2+与H2O2的浓度存在一个最佳配比，当H2O2浓度一定而Fe2+浓度超过最佳配比值时，Fe2+会抑制反应进行，这是因为Fe2+浓度的升高虽然能促进烃基自由基生成，但也会与其反应，造成烃基自由基的复合儿率增大，使之不能有效地与有机物反应。由于Fenton试剂法在酸性条件下均能保证较好的除污效果，结合文献资料，原水pH宜控制在2.5~3.5。反应时间为60min，然后调节pH沉淀后，测定COD。在原水pH为2.5~3.5，COD为300mg/L左右、反应时间为60min的条件下，考察了H2O2(30%)的投量对Fenton试剂法处理效果的影响，结果见图2。05010015020025030035040045001020304050607080COD去除率/%H2O2投加量n(Fe2+)=100mg/L图2H2O2投加量对芬顿试剂法处理效果的影响Fig.2EffectofH2O2contenttoremovalefficiencyofFentonmethod随着H2O2投加投加量增加COD的去除效率大大提高，当其投加量250mg/L时，对COD去除率的提高甚微，此时的n(Fe2+)∶n(H2O2)约为1∶1.7。故试验过程中Fenton试剂反应器内H2O2的投量宜为250mg/L，去除率趋于稳定(约50%)。采用Fenton试剂强化处理废水调节pH沉淀后，可大大提高处理效果，对原水COD的去除率可达到70%，出水氰化物浓度在1.5mg/L以下(见图3)，同时出水B/C值也提高到0.4以上，为该废水的进一步处理创造了有利条件。4.2接触氧化处理效果生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。在处理过程中，液相中溶解的有机物和氧进入生物膜，生物膜上的微生物对这些有机物分解，并不断新陈代谢，从而达到连续处理废水的目的。本项目取某城镇污水处理厂浓缩池污泥装入生物接触氧化池，同时加入预处理后出水闷曝。在闷曝过程中，每隔12h更换上清液一次(更换量为全池容积的30%)，弃去上清液，补充废水，继续曝气。从第5天开始间歇进水，并逐步提高进水流量。8d后在软性填料上开始挂有微生物菌胶团和大量游离细菌，继而改间歇进水为连续进水，15d后出水清澈，生物膜变厚，说明驯化完成，挂膜成功。稳定运行结果如图4所示，COD下降到80mg/L以下，去除率己稳定在70%以上，出水达标排放。0246810121416123456789CN-浓度/(mg·L-1)运行时间/d进水CN-浓度出水CN-浓度图3芬顿试剂法对氰化物去除效果Fig.3Fentonreagentforcyanideremoval024681012141618200100200300400500进水COD浓度COD去除率%出水COD浓度驯化时间/dCOD浓度/(mg·L-1)0102030405060708090100COD去除率/%图4生物接触氧化处理前后COD变化Fig.4CODchangesbeforeandafterBiologicalcontactoxidationprocess4.3整体处理效果该联合工艺自投入使用后，运行稳定，处理效果较好，该工业园废水处理后全因子达标，各工艺单元处理后的指标及总出水各项指标见表2。由表可得，经该联合工艺处理后的综合电镀废水出水各项指标均符合《广东省水污染物排放限制》(DB44/26-2001)第二时段的一级标准。废水处理费用为2.84元/t(不含折旧费)。表2水质监测结果Tab.2Waterqualitymonitoringresults监测指标序号监测点pHCu2+/(mg·L-1)Ni2+/(mg·L-1)Cr6+/(mg·L-1)氰化物/(mg·L-1)COD/(mg·L-1)电导率/(ūs·cm-2)1调节池2.5~4≤94≤18≤1.8≤10≤5007000~100002Fenton混凝沉淀池后9.0~11211.512507000~90003接触氧化二沉池6.2~6.80.50.50.60.4805000~65005结论(1)运行结果表明，应用Fe