高效氧化技术与微生物技术耦合去除工业废水中锰、铬、氨氮

许金精

(广西云检科技有限公司，广西 南宁 530007)

高效氧化技术与微生物技术耦合去除工业废水中锰、铬、氨氮

许金精

(广西云检科技有限公司，广西 南宁 530007)

利用锰盐深加工工业废水作为研究对象，采用微电解、双氧水、臭氧复合氧化技术对重点污染指标锰、铬、氨氮进行前期预处理，通过考查3种氧化预处理技术对废水中锰、铬、氨氮的去除率，确定了该工艺的可行性，解决了高含量锰、铬、氨氮对生物处理的严重抑制问题。充分发挥了生化系统对污水处理的应用，实现氧化技术与微生物技术完美耦合，最终锰、铬、氨氮去除率均达到99%。排放浓度与排放总量均满足国家相关企业排污要求。

氧化技术；微生物耦合；锰；铬；氨氮

锰、铬、氨氮是环境水质污染的重要监测指标之一，国家明文规定了工厂排污口锰及化合物最高排放质量浓度为2.0 mg/L、铬做为一类污染物最高排放浓度为六价铬0.5 mg/L、氨氮最高排放浓度15 mg/L[1]。相对于其他工业废水中的重金属，锰、铬、氨氮的去除极为复杂，近年来处理工业废水中锰、铬、氨氮已成为水处理热点，研究的思路各不相同。据文献报道，单一处理方法有詹旭的高岭土吸附剂去除含锰废水中锰离子的实验研究[2]；有李保华的离子交换法回收锰矿废水中锰的研究[3]；晏志军的改性分子筛处理废水中铬离子[4]。赵庆良的化学沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮[5]。联合处理方法有曾辉平的含高浓度铁锰及氨氮的地下水生物净化效能与工程应用研究[6]；杨家玲的冶金工业废水中铬、镍、铁的回收[7]；田文华的沸石滤料曝气生物滤池去除COD和氨氮[8]；等等。这一系列的研究成果，为去除废水中的锰、铬、氨氮的确有很大的促进作用。

对于体系复杂的锰盐深加工工业废水。锰、铬、氨氮都比较高， 使用任何一种单一的工艺去除效果都不理想，本文作者提出的以微电解联合高效氧化技术预处理与生物技术耦合的多种复合工艺处理锰盐深加工废水中锰、铬、氨氮。实验结果表明锰、铬、氨氮在逐级的处理工艺中，锰、铬、氨氮去除率先后均达95%以上.最终均能达标排放。

1 实验部分

1.1 实验原理

微电解是将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。这些细微电池是以电位低的铁成为阳极,电位高的碳做阴极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。由于铁离子有混凝作用,他与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸，形成比较稳定的絮凝物(铁泥)而去除。本技术方案采用催化铁碳微电解，即利用铁碳填料中添加的催化剂成分，强化微电解作用，提高微电解效率，针对水体中的锰、铬、氨氮，选择复合填料组分及材料微观结构，目的提高水体中锰、铬、氨氮的分离效果。

采用双氧水与臭氧复合的高效氧化技术，氧化水中的有机质，起到净化水的作用。在含有金属离子的污水中，使得金属离子被氧化成高价的难溶解氧化物，并通过絮凝沉降分离。目的是在此处理单元最大程度的提高金属离子的去除率，为后续水体脱氮提供技术条件和水质基础；为达标排放及水质回用奠定基础。

经微电解和高效复合的氧化处理后的水体中，生物接触氧化法可以充分发挥同类微生物种群的协同作用，克服不同微生物种群间的拮抗作用，大大提高处理效率。采用外加碳源的生化处理技术，提高硝化与反硝化工艺，将水体中的氨氮脱除，降低至排放标准。

1.2 主要设备

自行组装的微电解装置一套，高效氧化装置一套，气液混合泵两台，臭氧发生器一台，生化培养系统一套，广泛试纸1～14，精密试纸3.8～5.0，电子称一台。

1.3 主要试剂

聚合氯化铝或聚合氯化铝铁(PAC)溶液，浓度为10%；聚丙烯酰胺(PAM)溶液，浓度为0.6%～1%；双氧水(H2O2)30%；工业级氢氧化钠；工业级硫酸；美国利蒙高效菌种等。

1.4 实验步骤

往组装好的微电解装置中装好40 L实验废水，刻好废水位标记，调节pH=5～5.5左右，打开空压机，打开曝气开关，微电解90 min，打开通往絮凝池的开关，放出已经微电解处理的废水，保持水位在4 L不变，打开通往絮凝池的曝气开关，将配置好的10%PAC按15 g/400 mL水投放；配制好的1%PAM按1 g/400 mL水投入，曝气约5 min，停曝气静置约30 min，取水样；连接好汽液混泵，抽上清液过臭氧池，以空气作为氧源，同时打开氧气开关，打开臭氧装置，打开臭氧开关，循环90 min，加10% PAC 12 mL；加1%PAM 6 mL。曝气搅拌10 min，静置约30 min，取水样，清液每天加5 L到已培养好生化系统装置中，直到置换完全部的生化池的水，送检。

1.5 分析方法

氨氮的测定：纳氏试剂分光光度法(HJ 535-2009)。

铁、锰的测定：火焰原子吸收分光光度法(GB 11911-89)。

六价铬的测定：二苯碳酰二肼分光光度法(GB 7467-87)。

2 实验结果分析

2.1 预处理对锰、铬、氨氮去除率的影响

调节原液pH=4.5～5.0，进行曝气处理，处理时间为2～2.5 h，检测结果见表1。

表1 微电解技术对锰、铬、氨氮去除率的影响

由表1可知：在经历了微电解预处理工艺后，锰的去除率可达70%；铬的去除达80%左右；氨氮去除效果不明显。

2.2 二级氧化处理对锰、铬、氨氮去除率的影响

向微电解预处理过后的液体中加入适量NaOH使其溶液pH=8.5～9.5，按照1:600比例加入双氧水，曝气混合1～3 min，再按照1∶200比例加入浓度为10%的PAC，曝气混合均匀，最后按1∶600比例加入浓度为0.6%～1.0%的PAM，曝气混合3～5 min，停止曝气，静置20～30 min；检测结果见表2。

表2 微电解+双氧水氧化对锰、铬、氨氮去除率的影响

由表2可知：经过一级微电解预处理后，选择添加少量的双氧水氧化。进行二级处理，锰的去除率可达98%；铬与氨氮去除效果没有明显变化。

2.3 三级氧化处理对锰、铬、氨氮去除率的影响

取第2步中液体的上清液，运用臭氧发生器产生的臭氧，经气液混合泵，使溶液与臭氧能充分接触反应，反应时间45～60 min。水样送检结果见表3。

表3 高效氧化技术处理对锰、铬、氨氮去除率的影响

由表3可知：经历了臭氧高效氧化，锰与铬的去除率均达99%的理想实验效果。氨氮的去除效果并不理想.但是在该阶段，锰与铬已达到了可以进入生化系统的浓度。

2.4 生化系统对锰、铬、氨氮去除率的影响

生化系统培养好菌种，添加适宜的碳源，合理调配周期，通过稀释与接种法处理废水。送检结果见表4。

表4 生化系统对锰、铬、氨氮去除率的影响

由表4可知：经历了生化系统后，废水的浓度与金属总量均达到标准排放值。

3 结 论

采用微电解、双氧水、臭氧复合氧化技术对锰盐深加工业废水进行预处理，解决了高含量锰、铬、氨氮对生物处理的严重抑制问题。充分发挥了生化系统对污水处理的应用，实现氧化技术与微生物技术完美耦合，最终锰、铬、氨氮去除率均达到99%。排放浓度与排放总量均满足国家相关企业排污要求。

[1] GB8978-1996. 中华人民共和国国家标准污水综合排放标准[S].

[2] 詹旭， 罗泽， 马腾. 高岭土吸附剂去除含锰废水中锰离子的实验研究[J]. 地质科技情报，2005，24(1)：95-97.

[3] 李保华，刘洋，李鑫，等. 离子交换法回收锰矿废水中锰的研究[J]. 广东化工，2010，37(11)：109-110.

[4] 晏志军，杨建利，刘静，等. 改性分子筛处理废水中铬离子[J]. 工业催化，2011，19(12)：74-77.

[5] 赵庆良，李湘中. 化学沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮[J]. 环境科学，1999，20(5)：90-92.

[6] 曾辉平. 含高浓度铁锰及氨氮的地下水生物净化效能与工程应用研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学，2010.

[7] 杨家玲. 冶金工业废水中铬、镍、铁的回收[J]. 工业水处理，1988, 8(5): 50-51.

[8] 田文华，文湘华，钱易. 沸石滤料曝气生物滤池去除COD和氨氮[J]. 中国给水排水，2002, 18(12): 13-15.

The Coupling of Efficient Oxidation Technology & Microbial Technology in the Removal of Manganese, Chromium, Ammonia Nitrogen in Industrial Waste Water

XU Jinjing

(GuangxiCloudDetectionTechnologyCo.Ltd.,Nanning,Guangxi530007,China)

By using manganese salt in deep processing of industrial wastewater as a research object, we will take micro electrolysis, hydrogen peroxide, ozone oxidation technology for the key pollution indicators of manganese, including chromium, ammonia nitrogen into pretreatment. In examining three kinds of technology of oxidation pretreatment in waste water of manganese, including chromium, ammonia nitrogen removal rate to determine the feasibility of this technology. We try to solve the high content of manganese, chromium, ammonia nitrogen for biological treatment of severe rejection problem. In giving full play to the application of biochemical system for sewage treatment, we have achieved perfect coupling oxidation technology and microbial technology. Eventually, we know that manganese, chromium, ammonia nitrogen removal rate can achieve 99%. The discharge concentration and total emissions can satisfy the requirements of relevant national enterprise pollution.

Oxidation technology; Microbes coupled; Manganese; Chromium; Ammonia nitrogen

2017-03-23

许金精(1977-)，女，广西大新人，工程师，研究方向：环境监测与治理，手机：13878731917，E-mail：3556959606@qq.com.

X703

B

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.03.043