摘要:以南寧市某污水處理廠為例，分析了污水處理廠惡臭產生源、主要成分及產生速率，預測惡臭對廠界及周圍居民點的影響程度，并提出了相應的控制措施。

關鍵詞:污水處理廠;惡臭;環(huán)境影響評價;控制措施

鐵碳微電解具有使用范圍廣、工藝簡單、處理效果好等特點,尤其對于高鹽度,高COD以及色度較高的工業(yè)廢水的處理較其他工藝具有更加明顯的優(yōu)勢。難生物降解的廢水經鐵碳微電解工藝處理后B/C大大提高,有利于后續(xù)生物處理效果的提高。國內一般將該工藝用于廢水的預處理,或者與其他工藝聯合以達到去除污染物的目的。

1　鐵碳微電解的作用機理

鐵碳微電解工藝的電解材料一般采用鑄鐵屑和活性炭或者焦炭,當材料浸沒在廢水中時,發(fā)生內部和外部2方面的電解反應。一方面鑄鐵中含有微量的碳化鐵,碳化鐵和純鐵存在明顯的氧化還原電勢差,這樣在鑄鐵屑內部就形成了許多細微的原電池,純鐵作為原電池的陽極,碳化鐵作為原電池的陰極;此外,鑄鐵屑和其周圍的炭粉又形成了較大的原電池,因此利用微電解進行廢水處理的過程實際上是內部和外部雙重電解的過程,或者稱之為存在微觀和宏觀的原電池反應[1]。

電極反應生成的產物(如新生態(tài)的H+)具有很高的活性能夠跟廢水中多種組分發(fā)生氧化還原反應,許多難生物降解和有毒的物質都能夠被有效地降解;同時,金屬鐵能夠和廢水中金屬活動順序排在鐵之后的重金屬離子[2]發(fā)生置換反應其次,經鐵碳微電解處理后的廢水中含有大量的Fe2+,將廢水調至中性經曝氣之后則生成絮凝性極強的Fe(OH)3,能夠有效吸附廢水中的懸浮物及重金屬離子如Cr3+[3],其吸附性能遠遠高于一般的Fe(OH)3絮凝劑[4]。鐵碳微電解就是通過以上各種作用達到去除水中污染物的目的。

2　鐵碳微電解技術在廢水處理中的應用進展

2.1　在印染廢水處理中的應用

印染廢水中的有機污染物主要來源于染料及染整添加劑,近年來由于印染技術的不斷進步和有機合成染料新產品的不斷出現,使得印染廢水具有pH低,色澤深,毒性大,生物可降解性差等特點[5]。因此,鐵碳微電解用于印染廢水的處理體現出了其他工藝不可比擬的優(yōu)勢。

梁耀開[6]等人采用如圖1所示的裝置分別對色度300 倍,COD為602 mg/L,pH為9.76和色度700倍,COD為1 223 mg/L,pH為5.76的2種印染廢水進行處理,結果發(fā)現,當鐵碳體積比為1∶1,pH為3.0左右,反應時間20-30 min時,對色度的去除率能夠達到95%以上,同時COD的去除率也能達到60%-70%。 

圖1　鐵碳微電解法試驗裝置

1調節(jié)池; 2泵; 3轉子流量計; 4反應柱;5沉淀池

羅旌生,李川[7,8]等人用鐵碳微電解法處理印染廢水, 結果表明,pH為1,接觸時間20-30 min,色度去除率能達到 90%以上,COD去除率也能達到60%左右。

對于COD很高或者出水要求較高的印染廢水,單純用鐵碳微電解工藝處理并不能達到要求,常使之與其他的生物處理工藝相結合,作為生物處理的預處理。吳小寧[9]等人對原水COD為11 000 mg/L, pH為6,色度為8 000倍的印染廢水采用鐵碳微電解法進行預處理,當鐵粉粒徑為18目,焦炭粒徑為2-4 mm,鐵粉和焦炭比為1∶1,水力停留時間為60- 90 min時,脫色率達到了90%以上, BOD/COD值從原來的 0.23提高到0.59,大大提高了后續(xù)生物處理的COD去除率。

2.2　在造紙廢水處理中的應用

造紙廢水主要來源于制漿過程中的蒸煮、清洗、篩分、漂白。廢水中含有大量的木質素等難生物降解的物質,許多造紙企業(yè)經過一級物化、二級生化處理后出水的CODCr、色度等各項指標不能達到國家造紙工業(yè)水污染物排放一級標準。

任擁政等[1]針對用白腐菌-厭氧-好氧生物法處理造紙黑液的出水色度過高,而COD也不能達標的現象,利用鐵碳微電解反應柱對出水進行脫色與去除COD的研究,發(fā)現在常溫下,鐵炭質量比2∶1,初始pH值4.5-5.5之間,反應時間30-40 min,最終色度與COD的去除率分別達到94.2% 與68.9%,出水達到了行業(yè)排放標準。

喬瑞平等人[10]采用強化的鐵碳微電解對制漿造紙二級出水進行深度處理,在鐵碳微電解反應體系中加入適量的 H2O2,使電解產生的Fe2+與H2O2形成Fenton試劑,與鐵碳微電解協同作用,強化微電解反應后用Ca(OH)2調節(jié)出水的 pH值至中性,并與電解液中的Fe2+和Fe3+生成Fe(OH)2和 Fe(OH)3絮體,進一步網捕水中的CODCr并去除了水中的 Fe2+和Fe3+以及SO42-等離子,使溶液的色度進一步得到改善。研究結果表明,當溶液初始pH值為3.0、活性炭投加量 8.0 g/L、鑄鐵屑40.0 g/L、H2O27.17 mmol/L以及反應時間 60 min, Ca(OH)2投入量為8.0 g/ L時,總CODCr和色度去除率分別達到75%和95%,達到了國家造紙工業(yè)水污染物排放一級標準(GB3544-2001)。

2.3　在焦化廢水處理中的應用

目前我國對焦化廢水的處理主要是A/O和A-A/O工藝,但是由于出水中含有高濃度的氨氮、高毒性的CN和 SCN-以及難以生物降解的有機物等,對微生物均有抑制作用。因此,有人利用微電解技術對A2/O進水或者出水分別進行預處理和深度處理,最后使出水達到了國家一級排放標準。陳芳艷[11]利用鐵碳微電解和Fenton試劑聯合氧化法對焦化廢水進行預處理的試驗研究,通過單因素實驗法確定了最佳工藝條件,在鐵碳比為4,用量分別為300 mg/L和75 mg/L,H2O2的用量為1 000 mg/L,pH值為3,反應時間為20 min時,COD、NH3-N、CN-和色度的去除率分別為61.2%、 74%、56.2%和74.3%。B/C由0.189提高到0.387,大大降低了后續(xù)生物處理的有機負荷并提高了生物處理的效率。

2.4　在炸藥廢水處理中的應用

炸藥廢水中含有第恩梯(TNT)、黑索今(RDX)等劇毒物質,污染物量雖不多,但是會對環(huán)境造成嚴重危害。國內外尚未有成熟的工藝對此進行處理,普通的吸附、焚燒、生物降解和水解法處理效果較差,很難達標排放。張曉慧[12]等對西北某軍工廠炸藥廢水用鐵碳微電解法進行了處理實驗。采用的微電解反應器柱高82 cm,內徑7 cm ,內裝有一定體積比的鐵屑和焦炭,鑄鐵屑在使用前用熱堿液浸泡除油。實驗結果顯示,在pH值為2-3,鐵碳比為1∶1,停留時間為90 min時,炸藥廢水的COD和NH3-N的去除率分別為 86%和70%,且B/C提高到0.37,經過生物處理廢水中的污染物得到了進一步的去除。

2.5　在制藥廢水處理中的應用

目前,制藥廢水處理面臨的主要問題是污染物種類多, 濃度高且成分復雜,沖擊負荷大,部分廢水中抗生素的存在抑制生化處理時微生物的生長,可生化性差,色度高等特點。李欣,石建軍,夏靜芬,史敬偉[13-16]等對含有硝基苯、氯硝柳胺、草甘磷、抗生素的制藥廢水利用鐵碳微電解法進行處理,結果表明,鐵碳微電解法對各種成分的制藥廢水COD、色度都有較好的去除效果,同時B/C有所提高。

除上述之外,還有學者對含油廢水[17]、垃圾滲濾液[2], 高鹽度廢水[18]等利用鐵碳微電解法進行處理,并對結果進行研究和探討。

3　微電解技術存在的問題以及將來研究的主要方向

3.1　微電解技術存在的問題

(1)運用該技術進行廢水處理,長時間運行后會有有機物在鐵電極上沉積,形成一層鈍化膜,阻礙了鐵電極與碳形成穩(wěn)定的原電池。此外,鐵碳填料容易板結,阻礙了廢水與填料的有效接觸,形成短流,從而降低了廢水的處理效果。

(2)成本較高。鐵碳電極反應在酸性條件下進行才能達到較好的效果,因此在反應之前需將廢水pH值調至3-4, 反應結束后pH值為5.7左右,一般為了除去廢水中存在的 Fe2+和Fe3+,需要加堿將出水pH值調至弱堿性,并利用形成的Fe(OH)3對水中有機物進一步地吸附去除。因此,大大提高了廢水處理的成本。此外,鐵碳微電解反應器的填料需要及時補充反應消耗的鐵,也進一步增加了勞動力成本。

3.2　將來研究的主要方向

(1)設計新型的鐵碳微電解反應器。通過改進和優(yōu)化鐵碳微電解反應器內部的結構和運行方式,不僅能夠使反應更加穩(wěn)定,而且能夠避免鐵碳填料的板結。

(2)與其他工藝聯用。與其他工藝聯用不僅能夠提高對污染物的去除率,而且相對降低了運行的成本,有望在廢水的深度處理中得以實現。如在鐵碳微電解反應過程中加入雙氧水使其與電解產生的Fe2+形成Fenton試劑,大大提高了去除率。還有人將該工藝與生物法相結合進行了初步嘗試, 今后在此方面需要進行進一步的深入研究。

參考文獻
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