偶氮胭脂红G废水处理工艺

Posted 2023-01-15 水处理

篇首语：不怕读得少，只怕记不牢。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了偶氮胭脂红G废水处理工艺相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

在工业废水处理中，印染废水属于较难治理的行业性废水。印染废水种类多，成分复杂，主要是以芳烃和杂环化合物为母体，其色度和COD高，排放量和毒性大，可生化性差，对环境的污染严重。尤其是印染废水中的偶氮染料是严重危害环境的污染物，因为它的光降解产物含有致癌的芳族胺。而单纯某一种处理方法往往达不到满意的效果[1-3]。

过去国内印染废水排放执行《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB8978-1992），江苏省先后于2004年和2007年颁布了《江苏省纺织染整工业水污染物排放标准》（DB32／670-2004）和《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》（DB32／Ｔ1072-2007），山东省也于2005年颁布了《纺织染整工业水污染物排放标准》（DB37／533-2005）[4]。因此，寻找可达新排放标准的组合工艺废水处理技术，已成为当前纺织染整工业企业的迫切需要。

1　试验工艺流程与装置

试验采用水解酸化-生物接触氧化-Fenton氧化工艺，原水首先进入水解酸化-生物接触氧化法处理试验装置（见图1），出水再采用Fenton氧化法进一步处理。

反应器为圆柱形，外设保温套，利用循环水使反应器保持预定的温度。反应器高400ｍｍ，直径150ｍｍ，水深330ｍｍ，超高70ｍｍ，单个反应器体积为6Ｌ，3个反应器总体积18Ｌ。接触氧化池底部设微孔曝气盘。

本试验采用青岛思普润水处理有限公司提供的SPR-1型填料，如图2所示。该填料比表面积500ｍ2／ｍ3，比重为0．94～0．97，挂膜后密度接近于水，易流化。

2　试验用水及分析测试方法

2．1　原水水质概况

染料种类多、结构复杂，全世界使用的合成染料达3万多种，80％以上的染料为含偶氮键、多聚芳香环的复杂有机化合物[5]。本试验用水采用自配的模拟偶氮类废水，染料采用偶氮胭脂红Ｇ，其结构式如图3所示。

图1　水解酸化-生物接触氧化法试验装置温度

Ｆｉｇ．1　Ｔｅｓｔ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｌｙｔｉｃ　ａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ａｅｒｏｂｉｃｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ

图2　试验采用的填料

Ｆｉｇ．2　Ｆｉｌｌｅｒ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ

图3　偶氮胭脂红Ｇ的结构式

Ｆｉｇ．3　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　Ａｚｏｃａｒｍｉｎｅ　Ｇ

该染料含有氨基和磺酸基等亲水性基团，故水溶性较好，难于被一般絮凝剂絮凝沉淀。模拟废水成分见表1。

表1　模拟印染废水成分

Ｔａｂ．1　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｄｙｅｉｎｇ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ

2．2　分析测试方法

COD：重铬酸盐法；染料浓度：紫外分光光度法；色度：稀释倍数法；ｐＨ值：玻璃电极法；ＤＯ：采用溶氧仪测定。

3　水解酸化-生物接触氧化法处理试验过程与结果

试验采用接种培驯法，污泥取自武汉市龙王嘴污水处理厂二沉池回流污泥，刚取回的污泥呈黑褐色，略有异味。2011年3月1日，将污泥和填料装入反应器中，接触氧化池进行48ｈ闷曝。与此同时，向接触氧化池中投加葡萄糖150mg/L、碳酸铵50mg/L、磷酸二氢钾25mg/L；向水解酸化池中加入葡萄糖150mg/L、碳酸铵25mg/L、磷酸二氢钾12．5mg/L。挂膜期间，利用保温套通入循环水，使反应器内水温保持在20℃左右。2天后向反应器中连续进水，流量为1L/h。刚开始进水染料浓度为2．50mg/L，COD为208．43mg/L，以后逐步增加，最后进水染料浓度达到35．67mg/L，COD达到832．53mg/L。在整个试验过程中通过调节气量的大小使两级生物接触氧化池的出水ＤＯ稳定在2～4mg/L，满足好氧和兼性微生物生长对氧气的需求。挂膜期间进水和出水COD见表2。

表2　生化装置进出水COD值及去除率

Ｔａｂ．2　COD　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｒａｔｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｔ　ａｎｄ　ｅｆｆｌｕｅｎｔｏｆ　ｔｈｅ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ

由表2可见，运行初期，反应器对COD的去除效果较差，随着时间的推进，反应器对COD的去除率逐渐增加，最终达到61．70％，其中水解池对COD的去除量占总去除量的23．60％，一级接触氧化池对COD的去除量占总去除量的32．11％，二级接触氧化池对COD的去除量占总去除量的6％。水解酸化池能够提高废水的可生化性，促进后续接触氧化池的处理效果。

由于染料废水色度大，偶氮胭脂红Ｇ又具有一定的毒性，所以染料浓度逐步增加。挂膜期间进出水染料浓度、色度见表3、表4。

表3　生化装置进出水染料浓度及去除率

Ｔａｂ．3　Ｄｙｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｒａｔｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｔａｎｄ　ｅｆｆｌｕｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ

表4　生化装置进出水色度及色度去除率

Ｔａｂ．4　Ｃｈｒｏｍａ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｒａｔｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｔ　ａｎｄｅｆｆｌｕｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ

由表3、表4可见，反应器对染料的去除效果较好，染料的去除率在初期就达到了70．80％，最终达到88．28％；色度的去除率在初期就达到了92．31％，最终达到93．95％，去除率较高，其中水解池对色度的去除量占总去除量的25．91％，一级接触氧化池对色度的去除量占总去除量的60．75％，二级接触氧化池对色度的去除量占总去除量的7．29％。

4　Fenton氧化法处理水解酸化-生物接触氧化法试验装置出水

由于印染废水色度大，有机物浓度高，单纯生化处理出水水质难以达标，需要进行后续处理，本试验采用Fenton氧化法处理生化装置出水。

采用烧杯试验，每次反应废水体积为250ｍＬ，30％ H2O2按1∶100比例稀释，硫酸亚铁溶液浓度为0．01mol/L。利用正交试验确定最佳操作条件，影响因素为H2O2投加量、FeSO4投加量、反应时间和反应初始ｐＨ值。由于Fenton氧化法脱色效果很好，处理水色度均在40倍以下，满足纺织染整工业水污染物排放国家标准（GB4287-92）中的一级标准，因此正交试验以COD去除率为评价指标。正交试验结果见表5。

表5　Fenton氧化法处理生化装置出水正交试验结果

Ｔａｂ．5　Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　Fenton　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓｔｏ　ｔｒｅａｔ　ｔｈｅ　ｅｆｆｌｕｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ

由表5中极差大小可见，影响废水处理效果的因素主次顺序为：FeSO4投加量——H2O2投加量——反应时间——ｐＨ值。Fenton氧化法处理生化装置出水最佳操作条件为：处理250ｍＬ废水，0．01mol/LFeSO4溶液投加量40 ｍＬ，30％H2O2按1∶100比例稀释后投加量35ｍＬ，反应时间15ｍｉｎ，反应初始ｐＨ值＝3．5。处理水COD小于60mg/L，色度小于30倍，不但满足纺织染整工业水污染物排放国家标准（GB4287-92）中的一级标准，而且满足要求更高的江苏省和山东省纺织染整工业水污染物排放地方标准。。

5　结语

水解酸化-生物接触氧化-Fenton氧化工艺处理偶氮胭脂红Ｇ废水是可行的。当进水COD为832．53mg/L、色度为1042倍时，出水COD小于60mg/L，色度小于30倍，不但满足纺织染整工业水污染物排放国家标准（GB4287-92）中的一级标准，而且满足要求更高的江苏省和山东省纺织染整工业水污染物排放地方标准。