水解酸化-生物接触氧化-光催化氧化工艺处理印染废水的试验

于 佳 许吉现 孙广垠 王 燕

（1、河北工程大学城市建设学院，河北 邯郸 056038 2、水利部海委引滦工程管理局，河北 唐山 064309）

印染废水具有浓度高、色度高、pH 高、可生化性差和多变化等五大特征[1]。采用单项的处理方法很难使处理后的出水达到规定的排放标准。国内外对印染废水的处理进行了大量的研究工作[2-4]，运用多种不同组合方式处理印染废水。开发经济、有效的印染废水处理技术已经成为当今环保行业关注的热门课题，。根据印染废水的水质特点，笔者采用水解酸化-生物接触氧化-光催化氧化组合工艺对自配的印染废水进行了试验研究，目的是对实际的生产实践做指导。

1 废水水质

该试验的废水采用自配的印染废水，将葡萄糖、淀粉、活性艳蓝染料、醋酸、均染剂、元明粉按照一定的比例配制。所配废水水质为：COD 690～750 mg/L；BOD5210～250 mg/L；色度160～220倍，pH 为7～8。

2 实验装置图

3 工艺浅析

3.1 水解酸化

废水由源水箱进入水解酸化池后，在厌氧菌的作用下，将难降解的大分子有机物经厌氧水解酸化成小分子有机物。正是由于水解酸化池将不溶性有机物转变为可溶性有机物，大分子物质分解成小分子有机物，所以它为后续的好氧生物处理创造了有利的条件，同时也降低了处理能耗。

3.2 生物接触氧化

生物接触氧化法兼有活性污泥法的特点，它利用固着在填料上的生物膜吸附水中的有机物，并加以氧化分解，使污水得以净化。经过水解酸化后的废水，进入生物接触氧化池，在此阶段进一步去除了污染物。

3.3 光催化氧化

在印染废水处理中的光催化氧化技术是利用了染料化合物对光的吸收，并且光辐射有助于对催化剂的激发和加速光催化反应的进程。

虽然经过前两步的处理去除了部分有机物，但是出水的CODCr和色度仍然没有达到预期的目标，为使废水彻底达标排放,生物接触氧化池的废水再经过光催化处理，这样就保证了处理后废水的严格达标。

4 主要试验装置的设计

4.1 水解酸化池

水解酸化池为尺寸为6950 mm×3250mm×3050mm的矩形槽，采用底部进水顶部出水的方式，池内设置间歇搅拌机进行,间歇慢速搅拌,目的是使废水与污泥充分混合反应,以保证水解酸化池的去除效果。

4.2 生物接触氧化池

生物接触氧化池上部尺寸为5280 mm×4280mm×3050mm的矩形，下部为高1500mm的锥形斗。内部装填塑料立柱型填料填充比为60%，底部设塑料穿孔管，外接空压机进行鼓风曝气，DO 基本控制在2～2.5ml/g。池内剩余污泥排入底部的锥形斗内由阀门控制，定期人工排出。

4.3 光催化反应器

试验设备由塑料板制成，尺寸为1 000 mm×300 mm×200 mm的矩形槽，在反应器上方固定一只长度约900 mm，直径19 mm，主波长为253.7 nm的ZSZ-30W 型紫外灯，为了增加紫外灯的光照效果，上方加设反光板。在反应器底部固定有穿孔的塑料管，外接空压机。TiO2采用工业级粉末状（锐钛型广州市创盛化工）。

5 试验过程分析

5.1 试验概述

系统于2008年11月开始进行准备工作，2009年3月开始进行设备制作和组装工作，前期各项工作准备完毕后开始进行污泥驯化等调试工作，污泥驯化历时47天。2009年6月中旬开始生物相镜检比较正常，各项指标都已经达标，可以认为生物膜生长成熟，挂膜启动成功。其CODCr采用催化快速法所提供的测定方法进行的测定；色度采用稀释倍数法进行测定。2009年7月至8月经过两个多月的测量数据，各项指标均符合要求，这说明系统的运行是比较稳定的。

5.2 评价方法

5.2.1 水解酸化+生物接触氧化段

图1 和图2 分别为水解酸化+生物接触氧化阶段运行期间COD 和色度的去除率。水解酸化+生物接触氧化采用正交试验以COD的去除率和色度的去除率作为考核指标，并采用了综合评分法中的指标叠加法，将多个指标转化为单指标，而后分析各个因素的主次和各个因素的最佳值。对可能影响模型进水效果的因素水力停留时间，气水比进行影响性分析，由于本试验中对于CODCr和色度的去除率具有同等重要的要求，采用的是的计算方法。正交试验结果分析见表一，根据表中极差大小可以看出，影响印染废水处理效果的因素的主次为：水力停留时间、气水比。最佳运行结果为：水利停留时间12h,气水比为25：1。

5.2.2 光催化氧化段

当TiO2催化剂的投加质量浓度为0.5g/L时，CODCr和色度去除率达到最大，当投加量过多时，则会引起光的散射，影响溶液的透光率，从而使反应速度减慢。

CODCr去除率和脱色率随光催化氧化的光照时间增加而增大，但当光照至一定时间后去除率增长趋于缓慢。可以认为，当光照时间足够长时，印染废水中的有机污染物绝大部分降解为CO2、H2O 和其他无机小分子物质。

随着废水中H2O2投加量的增大，印染废水的CODCr去除率和色度去除率增大。在本试验条件下，当H2O2投加量为4.0 mmol/L时，对CODCr出除率最高，其后去除率下降。

6 结果与讨论

水解酸化+生物接触氧化阶段的最佳运行条件：水力停留时间：12h，气水比 25：1。

TiO2催化剂投加质量浓度为0.5g/L时、光照时间为120min、H2O2的投加量为4.0 mmol/L的条件下，CODCr和色度的去除率最高。本试验中处理的印染废水仅仅是含有活性艳蓝染料，实际生产中较为常见的是多个工序排出印染废水的废水的混合，所以笔者建议后续的实验中提高模拟废水的真实性。在废水中投加少量的H2O2，会增强处理效果，增大光照时间虽然会使CODCr去除率和脱色率增大，但过长的光照时间会导致处理成本增加。在水解酸化＋生物接触氧化组合工艺后，采用TiO2光催化氧化处理能有效地对印染废水进行深度处理。取得了良好的效果,出水达到了《纺织染整工业污染物排放标准》(GB 4287-92)中的一级标准，使CODCr和色度显著降低。由于其操作简单、所需工作场地小、处理效果彻底、无二次污染、处理之后的水可以回用等特点，因此具有很高的推广价值。

[1]景晓辉,尤克非,丁欣宇,等.印染废水处理技术的研究与进展 [J].南通大学学报：自然科学版,2005,4(3):18-22.

[2]王星敏,陈胜福.印染废水的光催化氧化处理新进展 [J].重庆工商大学学报：自然科学版,2004,21(3):229-232.

[3]魏复盛.水和废水监测分析方法指南(中册)[M].北京:中国环境科学出版社,1994.446-448

[4]国家环保局.水和废水监测分析方法(第三版)[M].北京:中国环境科学出版社,1997.91-93