鐵炭微電解 - Fenton - 生物接觸氧化法處理土霉素廢水-

1、鐵炭微電解技術(shù)處理工業(yè)廢水,因其工藝簡單、操作方便且可達(dá)到以廢治廢的目的而在近年來受到廣泛重視。利用鐵炭微電解工藝處理焦化廢水、農(nóng)藥廢水、硝化廢水等的研究逐漸增多1-2。但單獨的微電解處理能力有限,若對微電解出水再進(jìn)行Fenton 試劑強化處理則可大大改善對有機物的去除效果3-6,并且可以重復(fù)利用Fe 2+。本文采用Fenton 試劑強化鐵炭微電解與生物接觸氧化技術(shù)組合的方法處理高濃度難生化的土霉素有機廢水,達(dá)到了較好的效果。1試驗部分1.1試驗水質(zhì)試驗用水取自平頂山某土霉素制藥廠的總排污口。生產(chǎn)廢水主要由發(fā)酵罐沖洗廢水、壓濾機沖洗廢水、產(chǎn)品分離提取后的剩余母液組成,廢水中含有發(fā)酵菌絲體、糖類

2、、脂肪類、蛋白質(zhì)類以及抗生素等污染物,污染負(fù)荷高,污染成分復(fù)雜,并有抗菌性。另外,水量小且水質(zhì)變化較大,廢水中含有過氧化物、醇類、酮類、苯類、醛類等多種有機物,可生化程度極低。土霉素廢水水質(zhì)為:COD 55006200mg ·L -1,BOD 59001100mg ·L -1,SS 質(zhì)量濃度9301020mg ·L -1,pH 56,B/C <0.2。1.2試驗裝置與流程由于該廢水有機物濃度高、成分復(fù)雜、可生化性較差,直接進(jìn)行生化處理不能取得較理想的處理效果。因此采用鐵碳微電解與Fenton 反應(yīng)組合工藝預(yù)處理高濃度的有機廢水,以進(jìn)一步提高廢水的可生化性,然

3、后采用生物接觸氧化法處理。具體工藝流程如圖1所示。鐵炭微電解反應(yīng)器的有效高度為0.8m ,內(nèi)徑為300mm ,內(nèi)裝按一定比例投加的鐵刨花和炭,投加比例為m (Fe:m (C=1:2。試驗材料:鐵屑,取自校金工實驗室,粒徑為1mm 左右;炭質(zhì)材料采用柱狀顆?；钚蕴?直徑12mm ,長度23mm 。鐵屑先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%8%的NaOH 溶液浸泡30min ,去除鐵屑表面的灰塵及油漬。沖洗干凈后,再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的HCl 溶液浸泡至大量的氣泡產(chǎn)生,使鐵屑活化。將其浸泡在原水中達(dá)到吸附平衡后烘干使用,以消除吸附對試驗的影響。利用空氣壓縮機從下部鼓入空氣,可有效解決鐵炭微電解反應(yīng)器中填料板結(jié)、電子受體不

4、足等問題。Fenton 試劑反應(yīng)器:有機玻璃制成的圓形池子,高度為0.3m ,內(nèi)徑500mm ,在其內(nèi)按n (Fe 2+:n(H 2O 2約為1:2投加H 2O 2,并利用空氣壓縮機進(jìn)行曝氣,鐵炭微電解-Fenton -生物接觸氧化法處理土霉素廢水朱新鋒1,2,張樂觀2(1.河南城建學(xué)院,河南平頂山467001;2.華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,湖北武漢430074摘要:采用了鐵炭微電解-Fenton -生物接觸氧化工藝對高濃度難生化處理的土霉素廢水進(jìn)行處理。結(jié)果表明,當(dāng)原水COD 在6000mg ·L -1左右、pH=2.2時,鐵炭微電解反應(yīng)50min 后COD 的去除率達(dá)到40

5、%,再對鐵炭微電解出水投加質(zhì)量濃度220mg ·L -1的H 2O 2(30%進(jìn)行Fenton 試劑法處理,COD 的去除率達(dá)到75%以上,然后進(jìn)入生物接觸氧化反應(yīng)池,出水能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞:土霉素廢水;鐵炭微電解;Fenton 試劑;生物接觸氧化法中圖分類號:X703.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1000-3770(201002-0109-03收稿日期:2009-06-22作者簡介:朱新鋒(1978-,男,講師,博士研究生,主要從事環(huán)境工程方面研究;聯(lián)系電話:138*;E-mail :zhuxinfengÁÂÃÄÅÆ&

6、#199;ÈÉÁÂÃÄÅÃ ÅÃÄÆÇÅ Å Å ÂFig.1Flow chart of experimental process第36卷第2期2010年2月水處理技術(shù)TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT Vol.36No.2Feb.,2010109既起到攪拌作用,又可以使從鐵炭微電解反應(yīng)器中流失的鐵屑進(jìn)一步反應(yīng),提高處理效率。生物接觸氧化裝置:由有機玻璃管制成,總高0.8mm ,直徑為500mm 。氧化

7、池底部裝有曝氣頭進(jìn)行曝氣,池中裝有TA-型的立體彈性填料。1.3測定指標(biāo)與方法COD :重鉻酸鉀法;BOD 5:5日培養(yǎng)法;pH :酸度計;SS :重量法;Fe 2+:鄰菲啰啉分光光度法。2結(jié)果與討論2.1鐵炭微電解的處理效果土霉素廢水由反應(yīng)器底部自下而上流過填料層,以保證廢水與填料之間有充足的接觸時間。廢水在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間為2h ,出水從反應(yīng)器上部流入沉淀池。當(dāng)進(jìn)水調(diào)節(jié)pH 為2.2時,處理結(jié)果如圖2所示,出水COD 在3500mg ·L -1左右,去除率穩(wěn)定在40%左右。同時測定得到微電解出水的pH 在4左右。2.2Fenton 試劑法的處理效果由于Fe 2+在Fenton

8、試劑反應(yīng)過程中起激發(fā)作用,其濃度對Fenton 試劑的處理效果影響較大。Fe 2+與H 2O 2的濃度存在一個最佳配比,當(dāng)H 2O 2濃度一定而Fe 2+濃度超過最佳配比值時,Fe 2+會抑制反應(yīng)進(jìn)行,這是因為Fe 2+濃度的升高雖然能促進(jìn)羥基自由基生成,但也會與其反應(yīng),造成羥基自由基的復(fù)合幾率增大,使之不能有效地與有機物反應(yīng)。結(jié)合原水pH 對鐵炭微電解出水Fe 2+濃度的影響,試驗確定原水pH 宜控制在2.2,出水Fe 2+質(zhì)量濃度約為150mg ·L -17。由于Fenton 試劑法在酸性條件下均能保證較好的除污效果,當(dāng)原水pH 為2.2時鐵炭微電解后出水pH 約為4,故無需調(diào)節(jié)

9、pH 就可直接進(jìn)行試驗,反應(yīng)時間為50min ,然后調(diào)節(jié)pH 沉淀后,測定COD 。在鐵炭微電解出水COD 為3500mg ·L -1左右、反應(yīng)時間為50min 的條件下,考察了H 2O 2(30%的投量對Fenton 試劑法處理效果的影響,結(jié)果見圖3。鐵炭微電解出水投加H 2O 2后,COD 的去除效率大大提高;當(dāng)其投加量>200mg ·L -1時,對COD 去除率的提高甚微,此時的n (Fe 2+:n (H 2O 2約為1:2。故試驗過程中Fenton 試劑反應(yīng)器內(nèi)H 2O 2的投量宜為220mg ·L -1,去除率趨于穩(wěn)定(約70%左右。采用Fento

10、n 試劑強化處理鐵炭微電解出水調(diào)節(jié)pH 沉淀后,可大大提高處理效果,對原水COD 的去除率可由40%提高到75%以上,同時出水B/C 值也提高到0.4以上,為該廢水的進(jìn)一步處理創(chuàng)造了有利條件7。2.3生物接觸氧化處理試驗采用好氧生物接觸氧化法對Fenton 試劑強化處理,鐵炭微電解出水調(diào)節(jié)pH 沉淀后出水進(jìn)行進(jìn)一步處理。生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝,其特點是在池內(nèi)設(shè)置填料,池底曝氣對污水進(jìn)行充氧,并使池體內(nèi)污水處于流動狀態(tài),以保證污水與污水中的填料充分接觸,避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。在處理過程中,液相中溶解的有機物和氧進(jìn)入生物膜,生物膜

11、上的微生物對這些有機物分解,并不斷新陳代謝,從而達(dá)到連續(xù)處理廢水的目的。取平頂山市污水處理廠的絮狀污泥裝入生物接觸氧化池,同時加入預(yù)處理后出水悶曝。在悶曝過程中,每隔12h 更換上清液一次(更換量為全池容積的30%,棄去上清液,補充廢水,繼續(xù)曝氣。從第5天開始連續(xù)進(jìn)水,并逐步提高進(jìn)水流量和濃度。8d 后在軟性填料上開始掛有微生物菌膠團和大量游離細(xì)菌;15d 后出水清澈,生物膜變厚,說明馴化完成,掛膜成功。穩(wěn)定運行結(jié)果如圖4所示,COD 下降到130mg ·L -1以下,去除率已穩(wěn)定在90%以上,出水能夠達(dá)標(biāo)排放。501001502002503003504000102030405060

12、7080C O D n n n /%H ÁO Án n n /m g ÁL ÁÁ圖3H 2O 2投加量對Fenton 試劑法處理效果的影響Fig.3Effects of H 2O 2dosage on Fenton reagent treatment012345678930003500400045005000550060006500C O D /m g ÁLÁÂÁÁÂÁÂÃÁÃÂÁÂÃÁ

13、Á圖2微電解處理前后廢水COD 的變化Fig.2Comparison of COD in wastewater between that usingmicro-electrolysis and without micro-electrolysis水處理技術(shù)第36卷第2期1103結(jié)論土霉素廢水經(jīng)過鐵炭微電解處理后,COD 的去除率>40%,出水Fe 2+質(zhì)量濃度為150mg ·L -1左右,pH 為4左右,滿足Fenton 試劑法對Fe 2+的需求。H 2O 2(30%投加量為220mg ·L -1時,COD 的去除率可達(dá)75%以上,并可提高廢水的可生化性到0

14、.4以上。采用生物接觸氧化法處理鐵炭微電解-Fenton 處理后出水,生物接觸氧化穩(wěn)定運行后,對預(yù)處理后廢水中的COD 去除率達(dá)到了90%以上。土霉素廢水經(jīng)微電解-Fenton -生物接觸氧化工藝處理后,出水COD 在103125mg ·L -1之間,出水水質(zhì)可達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。參考文獻(xiàn):1賴鵬,趙華章,王超,等.鐵炭微電解深度處理焦化廢水的研究J.環(huán)境工程學(xué)報,2007,3(1:15-20.2劉福達(dá),何延青,劉俊良,等.電化學(xué)法預(yù)處理高濃度農(nóng)藥廢水的試驗研究J.中國給水排水,2006,22(9:56-58.3V Kavitha,K Palanivelu.Destruction

15、of cresols by Fenton oxidation processJ.Water Research,2005,39(13:3062-3072.4楊曉燕,陳雷,陸雪梅,等.微電解-芬頓法預(yù)處理吡蟲啉農(nóng)藥生產(chǎn)廢水J.南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2008,30(3:30-33.5李春程.微電解-Fenton 法處理含油廢乳化液J.環(huán)境工程,2008,26(3:51-54.6趙懷穎,葉亞平,溫艷軍,等.動態(tài)微電解-Fenton 試劑法處理高濃度增塑劑廢水的試驗研究J.工業(yè)水處理,2008,28(5:31-34.7張樂觀,朱新鋒.鐵炭微電解/Fenton 試劑預(yù)處理土霉素廢水的研究J.環(huán)境工

16、程學(xué)報,2008,2(5:59-61.STUDY ON OXYTETRACYCLINE WASTEWATER BY FERRIC-CARBON MICROELECTROLYSIS ANDFENTON REAGENT AND BIOLOGICAL CONTACT OXIDATION PROCESSZhu Xinfeng 1,2,Zhang Leguan 2(1.Henan University of Urban Construction,Pingdingshan 467001,China;2.School of Environmental Science &Engineering,Hua

17、zhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,ChinaAbstract:The oxytetracycline wastewater was treated by combined techniques of ferric-carbon microelectrolysis,Fenton reagent and biological contact oxidation .The results shown that the removal ratio of COD can be about 40%in the condition

18、 that original COD is about 6000mg ·L -and pH=2.2and time of ferric-carbon inner electrolysis reaction is 50min.Then after adding 220mg ·L -1H 2O 2(30%in per Liter wastewater,the removal ratio of COD becomes over 75%.Finally,wastewater that pretreated by above methods was treated by biolog

19、ical contact oxidation process .In the end;the final effluents can be suit for the national wastewater discharge standard.Keywords:oxytetracycline wastewater;ferric-carbon microelectrolysis;Fenton reagent;biological contact oxidation process12345620040060080010001200ÁÂÃÁÂ

20、95;ÁÄÃÁÂÃC O D /m g ÁLÁ····圖4生物接觸氧化處理前后COD 的變化Fig.4Change of wastewater COD of bio-contact oxidation(上接第108頁TREATMENT OF ARTIFICIAL SULFIDE-BEARING WASTEWATER BYA MICROBIAL FUEL CELLMao Yanping,Cai Lankun,Zhang Lehua,Song Yanting,Huang Guangtuan,Liu Yongdi(School of Resources and Environmental Engineering,East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China Abstract:A microbial fuel cell (MFCwas used to treat sulfide-bearing wastewater,which showed that sulfide could be oxidized to elemental sulfur or sul