灵捷微电解技术在印染废水处理中的应用

张海峰+张砚军

摘 要：印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、pH值变化大、生化性差、水质变化剧烈等特点，随化纤织物的发展和印染后整理技术的进步，使PVA浆料、新型助剂等难以生化降解的有机物大量进入废水中，增加了处理难度，是污水处理行业公认的难题。必须采取针对性预处理技术有效去除废水毒性物质对生物的抑制作用，将难生化废水转变为易生化废水，方可实现达标排放。无锡后墅污水厂改进工艺采用灵捷微电解技术成功实现红豆集团印染废水的达标处理要求。

关键词：印染废水 灵捷微电解技术 废水处理

中图分类号：TQ028.8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（b）-0111-02

印染废水具有水量大、水质复杂、色度高、难降解有机物浓度高等特性，目前普遍采用的生物法处理难度大[1]，脱色及CODCr去除效果较差，往往附加化学氧化、活性碳吸附[2]、投加大量混凝剂等脱色除臭工艺，工艺流程复杂，基建投资大，运行管理费用高，还可能造成二次污染，同时难以保持出水水质的稳定。特别是随着印染技术的进步，更多有机染料和化工组分的使用，更是增加其治理难度。传统工艺处理此类废水要想达到更严格的环保要求势必要改进原有处理工艺，而灵捷微电解技术将此难题迎刃而解。

后墅污水厂采用灵捷微电解技术+UASB+好氧+接触氧化的工艺后，通过实际运行数据表明，吨水运行成本略微增加，灵捷微电碱性材料[3]在印染废水的预处理过程中能够有效去除部分CODCr，降低色度，并且显著提高废水的可生化性，再配合原有生化工艺，最终实现出水排放要求。污水厂改造后至今稳定运行一年，微电材料不钝化、不板结没有出现传统铁碳微电材料[4]的弊端。

1 项目概况

后墅污水厂处理能力为8 000 m3/d，主要处理红豆集团的印染废水。原工艺为：调节池+厌氧池+好氧池+生化沉淀池+接触氧化+物化沉淀池+砂滤池。

在原调节池（原调节池分前后两座）第一座末端设置提升泵；将原接触氧化池（原接触氧化池分6格）其中两格改造为灵捷微电反应池，灵捷微电反应池共计四座（三用一备）内设布水及曝气管线，按照灵捷微电碱性材料的安放要求每座反应池内摆放40組，共计160组。调节池内废水经泵提升至灵捷微电反应池，按照进水、反应、排水的顺序三座反应池交替进行，反应后的出水排入第二座调节池内，然后进入后续原有生化系统。反应池内均设有在线pH计，与系统PLC连接。其中，进水时间、反应时间、排水时间、pH值均由PLC及电动阀门控制，可根据处理效果调节。

灵捷微电碱性材料呈粉末状，粒径小于100目，与传统铁碳微电材料相比具有更大的比表面积。灵捷微电碱性材料的作用主要有以下两点。

1.1 氧化还原作用

负极（阳极）：Zn+2OH--2e→ZnO+H2O EO（Zn/Zn2+）=0.40 V

正极（阴极）：2MnO2+2H2O+2e→2MnOOH+2OH-EO（Mn4+/Mn3+）=1.00 V

在碱性条件下微电材料中的Zn和MnO2存在一定的电位差，会产生大量具有较强的氧化能力的-OH，破坏长链有机物分子结构使其变为短链有机物从而降低某些有机物对后续生化菌的抑制作用、增加可生化性、降低后续生化难度，甚至直接氧化某些短链有机物，实现CODCr的去除；同时也能破坏印染废水中有机物的显色基团，达到去除色度的目的；并且NH4+存在时：NH4++e+MnO2→MnOOH+NH3↑经曝气从而去除部分氨氮。足量的粉状微电解材料表面形成无数的微电池回路，因而两极发生一系列超强的链式连锁反应，通过分子催进剂的作用，使反应进入自催化循环过程。

1.2 曝气反应

针对该废水特点，采取了曝气的混合搅拌方式强化了灵捷微电解氧化还原的关键作用机理，使微电极、废水及氧气各项物质充分接触，极大的提高了微电解的反应强度，同时曝气使空气和水强烈碰撞，将空气中的氧充分溶解于水中，将废水中以气体氨为主的挥发性物质放逐到空气中，因此产生的气、液、固三相物质充分地接触、混合和碰撞，在短时间内将灵捷微电解反应作用发挥极致。

2 成本效益分析

灵捷微电解技术的使用增加电费成本E1=25kW×0.7元/ kW·h÷333m3/h =0.05元/m3。

灵捷微电碱性材料增加成本E2=0.027元/m3。

由于废水本身pH值符合灵捷微电解技术要求，故省去加碱费用。总计吨水运行成本与原有工艺相比增加0.077元。

灵捷微电解技术对现有废水CODCr的去除率按照20%计算，进水CODCr 900 mg/L，日进水量按照8 000 m3计算，即每天有1 440 kg CODCr不经过现有工艺而得到处理。

（1） 如果用现有生化法处理同等量的CODCr将产生504 kg（含水率70%）的干污泥，现污水厂污泥吨处理费用为400元，每天节省201.6元。

（2） 按照污水厂提供的数据，使用灵捷微电解技术以后系统每天减少大约2.5 t污泥，污泥吨处理费用400元，每天节省1 000元。

后墅污水厂使用灵捷微电解技术改进处理工艺后吨水运行成本增加0.077元，但每年节省污泥处置费用约43.2万元。

3 结论

通过无锡后墅污水厂改造前后原水与厌氧池进水水质的对比分析可以得出以下结论。

（1）改造前原水BOD5/CODCr平均值为26.7%，使用灵捷微电解技术后BOD5/CODCr平均值为32.5%，或提高5.8%。

（2）改造后经过灵捷微电解技术处理，废水色度去除明显。

（3）经灵捷微电解技术处理后CODCr得以去除，平均去除率为21.2%。

（4）增加灵捷微电解技术后吨水运行成本增加0.077元，每年节省污泥处置费用43.2万元。

使用灵捷微电解技术后能去除部分CODCr，提高印染废水BOD5/CODCr，降低色度，降低后续生化负荷，最终确保出水稳定达标。

参考文献

[1] 赵建夫，顾国维.染料工业废水的内电解混凝处理研究[J].同济大学学报，1993，21（3）：339-342.

[2] Slokar YM，Marechal AML.Methods of decoloration of textile wastewateIs[J].Dyes and Pigments，1998，37（4）：335-356.

[3] 魏焕曹.一种用于碱性条件下废水处理的微电极：中国ZL201210452101.3[P].2012-11-12.

[4] 孙华，洪英，高廷耀.铁碳床、复合生物反应器处理染料废水[J].中国给水排水，2001（5）：65-67.

[5] 魏焕曹，盛君杰，何自求.一种在碱性条件下处理废水的微电解工艺：中国，ZL201210451019.9[P].2012-10-09.