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摘要：针对有机硅废水的特性,采用铁炭微电解预处理、水解酸化和接触氧化组合工艺处理有机硅废水。废水经铁炭微电解预处理后COD去除率达40%;水解酸化处理后COD去除率达30%;接触氧化处理后COD去除率达70%;当系统进水COD为750mg/L时,经过组合工艺处理后,出水COD可降至100mg/L以下,达到了工业废水排放标准。

关键词：有机硅废水、铁炭微电解、水解酸化、接触氧化、废水处理、青州谭福环保设备有限公司

有机硅工业生产中产生的废水组成复杂,并且含有大量氯离子和盐,具有毒性大、难生物降解的特点。目前国内外对有机硅废水处理成功的案例尚未见报道,研究多采用简单的物化法、化学法或物化法和化学法组合对其进行处理，出水达不到**一级排放标准。天津某化工有限公司的有机硅废水的BOD与COD的比值较低,属于难生化处理废水;废水pH较低,采用一般处理方法难以达标排放。

铁炭微电解法是利用金属的电化学腐蚀原理对废水进行处理,采用铁和炭构成原电池,对生物难处理废水进行预处理,从而实现大分子有机污染物的开环、断链,提高废水的可生化性,以利于后续生化反应的进行。HSB菌种含有能分解难降解物质的专噬细菌,并且有较好的抗毒性,且能适应废水的水质突变。对含高浓度COD、低BOD的难处理废水有很好的处理效果。水解酸化是在无氧条件下,由专性或兼性厌氧菌降解废水中的有机物,特别是那些在好氧条件下难以降解的有机物,转化为有机酸或小分子有机物。这样,不但COD和色度有所降低,而且出水的BOD/COD比值也将大大增加(远大于0.3),使得废水的可生化性大大提高,为后续的好氧处理作用得到**有效的发挥,从而保证了整个工艺的总体处理效果。为此,本研究对废水进行动态模拟实验,确定了铁炭微电解——水解酸化——接触氧化法的工艺路线和设备运行参数,为实际工程设计和运行提供了依据。

1、方法和设备

1.1、废水水质特征

废水取自天津某化工有限公司,该废水色度低透明,含有CH3C1、硅醇、硅醚等有机物;盐酸、Cu2+等无机物。其水质特征为pH为0.5~1.5,COD为650~800mg/L,BOD为95~105mg/L,Cu2+为30~40mg/L。该类废水处理后须达到**一级排放标准,即COD<100mg/L,BOD<30mg/L, Cu2+<0.5mg/L，pH为6—9。

1.2、实验方法

1.2.1、微电解实验

微电解反应器材质为有机玻璃,容积为6L,内装铁屑、活性炭共5L,铁屑先用稀硫酸清洗,再用稀盐酸进行活化,在铁屑装柱之前与炭混合均匀,反应器底部装有微型曝气器,通过控制进水流速来确定反应时间。催化微电解反应器出水进入混凝沉淀池,通过5%的Ca(OH)2溶液调节废水的pH至碱性,可使催化微电解出水中的亚铁及铁离子生成Fe(OH)2及Fe(OH)2沉淀,而后该废水进入生化进行处理。

1.2.2、生化实验

采用水解酸化加两级接触氧化为主的生化处理工艺,水解酸化柱工作容积为5L,一级好氧柱工作容积4L,二级好氧柱工作容积3L;水解酸化柱和两级好氧柱均装入填料;生物菌种接种于某焦化污水厂**耐盐菌HSB,经一周驯化挂膜后加入既定浓度的废水和N、P营养物,进行生化处理实验;定期分析水解酸化、一级好氧和二级好氧出水中的COD、BOD和pH值。工艺流程如图1所示。

1.3、分析方法

COD采用重铬酸钾法测定;BOD采用稀释接种法测定;pH采用电极法测定;Cu2+采用二**基

 二硫代甲酸钠萃取法。

2、结果与讨论

2.1、微电解实验结果与讨论

2.1.1、废水pH对COD去除率的影响

由于在微电解反应中阴极的反应需要大量的H,所以H的多少直接决定了反应的快慢以及反应的程度。实验中采用的反应时间为90min,进水pH对COD去除效果的影响如图2所示。

由图2可知,随着废水pH的升高,铁炭微电解对COD的去除率逐渐下降,当pH值为0.5~2时对COD的去除率均在达40%以上,当pH值超过3时对COD的去除率在30%以下。由于进水pH很低,会增加铁屑的用量,而且在后续反应中产生较多废渣,增加废水处理成本。而有机硅废水为酸性,pH在0.5~1.5,如果回调pH值,会增加碱的用量,同样会增加成本。综合考虑各因素的影响,确定废水不需要调节pH,直接进行微电解处理,此时对COD的去除率>40%。

2.1.2、反应时间对COD去除率的影响

控制催化微电解进水pH值在1左右,考察反应时间对COD去除效果的影响,结果如图3所示。

由图3可知,随着反应时间的增加,对COD的去除率不断升高,当反应时间>90min后对COD的

 去除率增加减缓,并且废水的色度明显增大。综合考虑各因素的影响,选择反应时间为90min。

2.1.3、微电解预处理优化条件下处理结果

微电解处理一般Fe/C体积比1:1效果**,当在pH值为1、反应时间90min条件下,处理结果如图4所示。

由图4可知,有机硅废水经过微电解和混凝处理后,当废水COD在750mg/L左右时,出水COD可降至450mg/L以下,BOD与COD的比值由原来的0.1提高到0.3以上,大大提高了可生化性,为后续生化处理提供了保证。

2.2、生物处理实验结果分析

2.2.1、水解酸化段实验结果

废水通过水解酸化作用,将废水中大分子有机物降解为低分子量酸类物质。经过近2个月的连续实验,水解酸化工段运行比较稳定,实验结果如表1所示。

由表1可知,废水经水解酸化处理后,COD去除率为30%以上,BOD去除率10%以上,废水的pH值约降低了1,BOD与COD的比值由处理前0.32升至0.41,说明废水经水解酸化后进一步提高了可生化性。

2.2.2、好氧段实验结果

由于接触生物氧化具有耐冲击负荷,污泥量少,维护管理方便等优点,所以选用接触生物氧化作为好氧处理工艺。为了使出水达到一级排放要求,实验采用两级好氧进行处理,实验结果如表2和表3所示。

由表2可知,当一级好氧柱进水COD<300mg/L,BOD5<120mg/L时,一级好氧出水COD在120mg/L左右,BOD5在40mg/L左右,COD去除率平均为57%,BOD去除率平均为65%,出水中BOD与COD的比值平均为0.34。

由表3可知,当有机硅废水COD为750mg/L,BOD为100mg/L,经微电解、水解酸化和两级接触氧化处理后,出水COD<100mg/L,BOD<30mg/L,达到工业废水一级排放要求,此时**终出水中BOD与COD的比值平均为0.24,说明**终出水可生化降解的有机物已很少。

2.3、铁炭微电解-强化生物法处理有机硅废水可行性分析

有机硅废水为强酸性、难生化的真溶性废水。因而,单一物化法和传统生化工艺对有机硅废水处理效果不佳。本研究利用有机硅废水酸性的特点,引入微电解反应,利用微电解产生的新生态铁离子的混凝作用,部分去除废水中的污染物,同时利用微电解反应生成的·OH自由基的氧化作用,将废水中的难降解有机分子氧化分解为易生化的有机分子,提高废水的生化性。经微电解预处理后的废水,再应用强化生物菌种HSB,经过水解酸化、二级接触氧化进行深度处理,使废水达到一级排放标准。

3、结论

(1)应用微电解法预处理有机硅废水不仅可以有效去除污染物和降低有机负荷,而且能提高有机硅废水的可生化性、降低废水毒性,有利于后续生化处理。

(2)当有机硅废水pH值为0.5~2、COD为750mg/L左右时,在**条件下,经过微电解处理后，COD去除率>40%,BOD与COD的比值由原来的0.1提高到0.3以上,大大提高了可生化性,为后续生化处理提供了保证。

 (3)当有机硅废水进水COD为750mg/L,BOD为100mg/L时,经过微电解、水解酸化和两级接触氧化处理后,COD和BOD总去除率分别为88%和80%,出水COD<100mg/L,BOD5<30mg/L,达到工业废水一级排放要求。