内电解法处理糠醛废水工程实例*

范毓萍，孙青斌

（1.新乡市凤泉区环境监测站，河南 新乡 453011;2.新乡市环境保护局，河南 新乡 453000）

糠醛(呋喃甲醛)作为石油化工、医药、农药等行业广泛应用的原料，目前还不能化学合成，主要用富含多聚戊糖的玉米芯为原料，经过水解脱水制成。在水解脱水过程中产生大量废水，该废水特点是:(1)温度高。废水的温度达85～90℃。(2)pH值低。废水中醋酸质量分数1.0% ～2.5%，造成废水呈酸性，pH值约为2。(3)有机物含量高。主要含醋酸1.0% ～2.5%、糠醛0.2% ～0.5%。［1］若不经治理直接外排，将对环境造成极大污染。目前处理糠醛废水采用较多的生物技术为UASB厌氧反应器+好氧生物处理，受废水水质特征限制，该工艺运行管理技术性强、稳定性较差，不能得到很好推广。在本工程应用中，采用内电解技术用于处理糠醛废水，运行实践证明，采用“内电解+UASB+BCO+混凝沉淀”处理工艺，运行稳定，出水水质能够满足《污水综合排放标准》(GB 8978–1996)二级排放标准的要求。

1 废水来源及水质

河南某糠醛厂年产量3000吨，实际排放糠醛废水100 t/d，为了消除其对环境的污染，该企业决定建设一套污水处理装置对其进行处理，考虑到生产量的增加及设计安全系数，废水量按120 t/d的规模进行方案设计。工程采用内电解法对废水进行预处理，然后采用UASB+BCO+混凝沉淀联合工艺进行后处理，处理后出水达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)二级排放标准的要求。工程设计废水水质及排放标准见表1。

表1 进水水质及排放标准

2 工艺流程及主要构筑物

2.1 工艺流程

糠醛蒸馏塔产生的废水除一部分回用外，其余全部进入内电解池进行预处理，再与其他生产环节废水进行混合，进入UASB反应器进行厌氧处理，出水进接触氧化池，最后再采用物化处理，使出水水质实现稳定达标。废水处理工艺流程见图1所示。

图1 废水处理工艺流程图

2.2 内电解法工艺原理

内电解法是利用金属的电化学腐蚀原理对废水进行处理。

当将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中，废水作为电解质，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中就形成了无数个微原电池，其中电位低的铁为阳极，电位高的碳为阴极，其反应机理如下:

阳极(Fe):2 Fe→2 Fe2+﹢4e，E0(Fe2+/Fe)=－0.44 V

阴极(C):4 H+﹢ 4e→ 4［H］→2H2(酸性溶液)，E0(H+/H)=0 V

当废水中有氧气时，在电解过程中发生反应如下:

O2+4H++4e→ 2H2O(酸性溶液)，E0(O2/H2O)=1.23 V

总之，在内电解过程中，铁屑和碳粒之间形成无数个微小的原电池，反应生成的新生态Fe2+具有较强的还原能力，能与废水中许多污染物组分发生氧化还原反应，使某些难以生化降解的化学物质转变成容易生化处理的物质，从而提高废水的可生化性。同时Fe2+具有良好的絮凝吸附作用，对废水进行后步处理也起到良好的作用［2］。

2.3 主要构筑物及作用

本工程主要构筑物包括内电解反应池、中和池、UASB反应器、生物接触氧化池、混凝沉淀池等。

1)内电解反应池，有效容积20 m3。内电解是预处理十分重要的一步，当废水进入内电解反应池，废水作为电解质，就构成了成千上万个微电池，以纯铁为阳极，碳化铁为阴极发生电极反应，铁电极本身及其所产生的新生态H和Fe2+等均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应。同时，电池的电极周围存在电场效应，能破坏污染物的分子结构，进而达到了去除废水中的污染物的目的。从而在一定程度上降低废水的COD，进一步提高废水的可生化性，为后续生物处理提供了条件［3］。

2)中和池，有效容积60 m3。主要是使内电解出水与糠醛生产过程其他环节的废水进行混合，同时在中和池进行加药调节混合废水的pH值，使后续厌氧处理保持适宜的酸性状态。

3)UASB反应器，有效容积143 m3。上流式厌氧污泥床反应器(UASB)，主体为无填料的空容器，底部含有大量厌氧污泥。废水由反应器底部以一定的流速自下向上流入，利用厌氧过程产生大量沼气的搅拌作用，与污泥进行充分混合，废水中的有机质被吸附分解［4］。同时反应器中形成沉淀性能非常好的颗粒污泥，能够允许较大的上升流速和很高的容积负荷，在该池中COD的去除率可以高达80%，BOD去除率达90%。

4)生物接触氧化池，有效容积94 m3。生物接触氧化池(BCO)，利用池内的填料与充氧污水广泛接触，使得微生物附着在填料上，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解并部分转化为新的生物膜，在这样新陈代谢状态下，将污水中的有机物去除，废水得到净化，该池中BOD5的去除率可以高达86%。

5)混凝沉淀池，有效容积60 m3。主要作用是提高最终出水的水质，在生物处理工艺最后用混凝气浮单元，以进一步降低有机物含量，去除水中的悬浮物，确保出水水质达标。

3 运行效果

调试运行成功后，对各处理单元进行了连续10天每天连续取样2次的定期监测。各处理单元的处理效果见表2。

表2 各处理单元处理效果mg/L

由表2监测数据可知，废水在内电解过程后，CODcr去除率达到34%，BOD5去除效率达到13%;在混凝沉淀池后，COD去除效率为63%，BOD5去除效率达到34%;污水处理设施对COD的总去除率为99%，BOD5的去除率为99%，SS的去除率为93%，最终出水水质为 COD:50mg/l、BOD5:20mg/l、SS:70mg/l。各项污染因子均达到了GB 8978—1996《污水综合排放标准》二级标准的要求。

4 工程经济分析

4.1 环境效益

本工程建成之后每年去除 COD高达388.5吨，大大减轻了水体污染，为企业的进一步发展铺平了道路;同时也对区域经济发展和生态环境的改善都产生了积极的作用。

4.2 经济技术

该糠醛厂污水处理站设计处理水量120m3/d，工程总造价70万元，其中土建工程27万元，设备投资33万元，设计调试费及其他10万元。废水处理装置的运行费用约为4.5元 /吨废水，主要包括人工费、药剂费、铁碳填料更换费用、电费、设备折旧费等，从经济技术角度分析是可行的。

5 结论

对糠醛废水采用内电解法进行预处理，可以有效提高糠醛废水的可生化性，为后续生化处理奠定了坚实的基础。内电解+UASB+BCO+混凝沉淀工艺处理高浓度糠醛废水，具有工艺技术可靠、出水水质稳定、日常维护简单等特点，符合节能减排的要求，值得在工程实践中推广。

［1］段海霞，刘炯天.糠醛废水处理工程实践［J］.工业水处理，2009，29(10):68－70.

［2］苏会东，孙玉凤，王艳君.微电解－两相厌氧处理糠醛废水研究［J］.沈阳理工大学学报.2005，24(1):53 －64.

［3］卢屿，康春莉，王玮瑜，等.铁屑过滤/生化法处理糠醛废水［J］.中国给水排水，2005，21(5):77 －79.

［4］买文宁.生物化工废水处理技术及工程实例［M］.北京:化学工业出版社，2002.