环境工程毕业论文

本科生毕业论文（设计）题 目: 微电解水解酸化|接触氧化工艺 处理染化废水的研究 姓 名: * * 学 院: 资源与环境科学学院 专 业: 环境工程 班 级: * 学 号: * 指导教师: * 职称: * 2008 年5月12日目 录摘要2关键词2Abstract2Keywords2引言 21材料与方法31.1实验废水31.2实验流程31.3实验污泥的接种与驯化 31.3.1水解酸化反应器接种31.3.2生物接触氧化法挂膜方法31.4实验装置3141微电解反应器3142水解酸化反应器4143接触氧化反应器41.5实验步骤 42结果与分析42.1微电解处理42.2生物段处理42.2.1水解酸化处理52.2.2接触氧化处理 63讨论7致谢7参考文献8图1流程图3图2微电解反应器示意图4图3水解酸化反应器示意图4图4接触氧化反应器示意图4图5 CODCr去除率与进水pH关系6表1废水水质 3表2微电解处理结果 5表3水解酸化反应器处理结果 6表4接触氧化反应器处理结果 7微电解-水解酸化/接触氧化工艺处理染化废水的研究环境工程专业学生 *指导教师 *摘要：染料化工废水有高浓度、高色度、高盐度和含有大量难降解有机物等特点，而且成分复杂、水质变化比较大，难以直接进行生物处理。本文采用微电解-水解酸化/接触氧化工艺对染料化工废水进行了处理研究，实验结果表明：经过微电解处理后废水的悬浮性有机污染物得到很好的去除，去除率达到73%-81%；且去除效果与pH有关，在pH值1.6-3.0范围内，pH值越低，效果越好；经微电解和水解酸化处理后，废水的可生化性得到大幅度的提高，平均从0.23提高到0.45。关键词：微电解；水解酸化/接触氧化；染化废水Research on the Treatment of Dyestuff Wastewater by the Process of Microelectrolysis-Hydrolytic Acidification/Contact OxidationStudent majoring in Environmental Engineering *Tutor *Abstract：Dyestuff wastewater has the features of high concentration, deep color, high salinity, containing a lot of refractory organic, and it is complicated, has large changes in water quality and hard to treat with biochemical methods directly. In this paper, the process of microelectrolysis-hydrolytic acidification/ contact oxidation was used in the research dyestuff wastewater treatment. It can be found in the result that after the treatment of microelectrolysis, the suspended organic pollutants was well removed, the removal rate reached 82%-96%; the remove effect had a pH relationship, between the pH value of 1.6-3.0, pH value at the end of the more effective the better the micro-electrolysis and acid hydrolysis processing; after the treatment of microelectrolysis and hydrolytic acidification, the wastewater was more biological, the BOD5/ CODCr was increased averagely from 0.23 to 0.45.Key words:Microelectrolysis; Hydrolytic acidification/ Contact oxidation; Dyestuff Wastewater我国的染料工业发展迅速，年生产染料能力达10万多吨，造成了严重的环境污染。染料化工废水有高浓度、高色度、高盐度和含有大量难降解有机物等特点,而且成分复杂、水质变化比较大，一般难以直接进行生物处理1。微电解(micro-electrolysis)技术,又称为内电解，其工作原理是在含有酸性电解质的水溶液中，铁屑和碳粒之间形成无数个微小的原电池，并在其作用空间构成一个电场；通过反应生成的新生态Fe2+具有较强的还原能力，使某些氧化态的有机物还原成还原态，并使部分难降解环状有机物环裂解，生成相对易降解的开环有机物，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，另外新生成的H也有较强的还原能力，对氧化态有机物也有还原作用2。微电解技术是在20世纪70年代应用到废水治理中的3。该工艺技术自诞生开始，即在美、苏、日等国家引起广泛重视，已有很多的专利，并取得了一些实用性的成果 3。而我国从20世纪80年代开始这一领域的研究，也已有不少文献报导。特别是近几年来，进展较快，在印染废水、电镀废水、石油化工废水及含砷含氰废水的治理方面相继有研究报导，有的已投入实际运行4,5。目前，微电解处理技术的研究与应用主要针对某一种或某一类工业废水，尚未形成系统的理论与技术染化废水是生化难降解废水，可以把微电解作为预处理手段，实现大分子有机污染物的断链、发色与助色基团的脱色，提高废水的可生化性，便于后续生化反应的进行7。经过微电解处理过的染化废水，再采用水解酸化/接触氧化工艺进行处理，通过微电解和水解酸化二重预处理，大大提高染化废水的可生化性6,7。微电解工艺能很好的去除染化废水的悬浮有机物8，提高废水的可生化性，对染料脱色有良好的效果，具有适用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉及操作维护方便等优点，并且使用废铁屑为原料，也不需消耗电力资源，具有“以废治废”的意义9,10,11，在预处理染化废水这样的生化难降解工业废水方面，具有良好的工业应用前景。1 材料与方法11 实验废水采用分散深蓝HGL和分散大红BWFL生产废水，母液和洗涤废液混合后作为实验用水，废水成分复杂，主要污染物为SS和苯环类物质。废水水质见表1表1 废水水质项目pHCODCr/mgL-1BOD5/mgL-1SS/mgL-1色度/倍母液24100115035005000洗涤废水55001200200420120500300100012 实验流程实验的具体流程如图1所示，实验的主要过程包括三部分，依次是微电解、水解酸化和接触氧化处理过程。所制造废液的母液经初沉后和洗涤液混合均匀，然后进入微电解床开始处理过程。微电解反应器的出水在进入水解酸化反应器之前添加石灰乳调节其pH。初沉混合池微电解床水解酸化接触氧化母液洗涤水石灰乳出水图1 流程图13 实验污泥的接种和驯化131 水解酸化反应器接种接种江心洲污水处理厂的厌氧污泥，先用500mg/L的葡萄糖活化，然后添加少量经微电解处理的废水，并视污泥生长情况,逐步提高废水的添加量,最终达到预定负荷。132 生物接触氧化法挂膜方法接种江心洲污水处理厂的好氧污泥，加500mg/L葡萄糖活化，到填料上挂上膜基，手感稍有滑腻感时，添加少量水解酸化池的出水，并逐步加大水量，直到所要求的负荷。14 实验装置1.4.1 微电解反应器采用直径为100mm，高度为1000mm的有机玻璃柱，其中填有铁屑和焦炭，比例为11，填料装柱后通2h的1%稀盐酸活化，见图2。图2 微电解反应器示意图1.4.2 水解酸化反应器直径200mm，高1400mm的有机玻璃柱(出水高度可调)，见图3。图3 水解酸化反应器示意图1.4.3 接触氧化反应器直径200mm，高1400mm的有机玻璃柱(出水高度可调)，内挂半软性填料，见图3。图4 接触氧化反应器示意图1.5 实验方法处理前观察混合废水的颜色情况，用稀释倍数法（以下测定色度同样用此方法）测定其色度并记录, 分别用重铬酸钾法和五日培养法（以下测定BOD和COD均用这两种方法）测定进水的COD和BOD并记录。(1)废水进入微电解反应器自下而上流过填料层，加盐酸调节进水的pH，用pH计测定进水的pH值并记录；废水在反应器中停留60min；控制出水pH在56之间，同样测定出水的pH并记录。观察出水的颜色的变化情况，测定其色度、BOD和COD的状况，记录下出水的色度、BOD5和CODCr。(2) 微电解反应器的出水加入石灰乳调节pH，控制pH在78之间，然后进入水解酸化反应器，停留3h，测定处理前后BOD5和CODCr并记录。(3)最后废水进入接触氧化反应器，停留16h后出水，测定进出水的BOD5和CODCr并记录，观察最后出水水质情况。加盐酸调节微电解反应器进水的pH，重复实验，记录数据。2 结果与分析21 微电解处理微电解处理的结果见表2。表2 微电解处理结果进水出水pH色度/倍CODCr/mgL-1BOD5/mgL-1BOD5CODCrpH色度/倍CODCr/mgL-1BOD5/mgL-1BOD5CODCr1.8350033508430.255.751506202250.362.0355035208060.235.701807202630.372.2345038508290.225.852408462930.352.4360034807680.225.653609213130.342.6340035407780.225.854509323270.352.8355036007590.215.806309893340.34 表中数据表明，经微电解处理后，废水的色度明显降低，效果理想；废水的BOD5和CODCr的去除率分别在73%81%和56%73%之间，去除效果良好；BOD5/CODCr由平均0.23上升到平均0.35，可生化性大大得到改善。CODCr 的去除效果非常理想，其原因可能是废水含有大量的粒径很小的悬浮染料颗粒，其粒径很小，且其表面带有相同的电荷，在初沉池中不易沉淀下来，而在经过微电解床时，在电场的作用下，产生电凝集反应而沉积在电极表面而去除。同时更重要的是，污水经微电解反应后生成了大量的Fe2+，由于新生态具有较强的还原能力，使染料废水中有机物的发色基团如-NO2、-NO等还原成还原态的-NH2，从而使颜色变浅或消失；而且，在后续工艺加石灰乳后，生成了絮凝性能良好的Fe(OH)2，通过凝集、电中和、网捕和架桥等作用，使水中比较细小的染料颗粒凝集成粒径比较大的颗粒而沉淀下来。图2中的曲线能很好说明这一作用，可以看出pH值在1.6-3.0的范围内，其值越低，COD的去除效果越好。这是因为pH低，H+浓度高，反应生成的Fe2+也较多，有利于发色基团的还原，同时Fe(OH)2生成也较多，有利于后段的絮凝反应。图5 CODCr去除率与进水pH关系22 生物段处理221 水解酸化处理通过观察，驯化成熟的水解酸化污泥呈深褐色，污泥沉降性能良好，污泥絮体中微生物存在形成以菌胶团为主，其结构紧密程序一般，游离细菌较少，未观察到其它生物。污泥指数(SVI)在100150之间。 经过水解酸化处理后的结果见表3。表3 水解酸化处理结果CODCr/mgL-1BOD5/mgL-1出水BOD5/CODCr进水出水进水出水6054462202190.496104502161980.446094602082040.445984532182100.466124592101950.426084482071960.44水解酸化法是介于好氧和厌氧之间的方法，传统的厌氧方法放弃后面的产甲烷和产乙酸阶段，缩短其停留时间在23小时之间就行成了水解酸化法。该方法不需要严格的厌氧，所以不需要密闭，也不需要搅拌。利用厌氧反应前面的水解酸化阶段，可以使废水中有机大分子物质被细胞外酶分解为小分子，这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用，可改善废水的可生化性，因此该方法广泛地应用于有机废水的预处理12。水解酸化的具体作用原理如下13：（1）水解阶段在发酵菌所分泌的胞外酶的参与下，有机颗粒物转变为低分子溶解性化合物，蛋白质降解为氨基酸，碳水化合物转化为溶解性糖，脂类被转化为长链脂肪和甘油。（2）酸化阶段在水解阶段产生的溶解性化合物被发酵细菌所吸收，经过酸化被分解成简单有机物，如挥发性脂肪酸、乙酸、乳酸和无机物CO2、H2、NH3、H2S等。酸性发酵由很广的细菌种进行，大部分是专性厌氧菌，但也有些是兼性的，并可通过氧化途径代谢有机物；这能消耗掉水里的溶解氧，利于专性厌氧菌的繁殖。水解酸化阶段对悬浮性物质的去除效果较好，但由表3看，此段CODCr去除率并不高。其原因是在该工艺中水解酸化进水经微电解处理后水中的悬浮性物质已经很少,此段去除的CODCr主要为溶解性有机物, 所以其CODCr去除率不高，只有25%左右,但是其BOD5/CODCr比进一步从0.35左右提高到0.44左右，进一步提高了废水的可生化性。由此看出把水解酸化用作好氧工艺前的预处理，可以提高废水的可生化性，降低后段好氧处理的难度，缩短曝气时间，减少运行成本。222 接触氧化处理生物接触氧化反应器正常运转后，其填料上挂上厚厚的一层生物膜，呈浅灰色，手感很粘，镜检发现生物膜是由大量的丝状菌和菌胶团组成，厚度达1.52mm，同时还发现数量相当多的原生动物如钟虫和少量的绿藻。经接触氧化处理后的结果见表4。表4 接触氧化处理结果停留时间/h污泥负荷/kgm-3d-1进水/ mgL-1出水/mgL-1CODCrBOD5CODCrBOD5160.524462019527160.5145019810829160.5546020810426160.504532149824160.5345920610928160.5444819610125生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生膜法之间的生物处理工艺，兼有活性污泥法与生物膜法优点，能保持池中较高的污泥浓度，容积负荷高，同时，污泥浓度高，能有效稀释有机物浓度，降低其生物毒性，提高系统的耐冲击负荷能力。从表4可见污泥容积负荷平均为0.53kg/m3d，接近一般的易降解工业污水生物处理的负荷，而处理的效果相当理想，当CODCr进水在440460mg/L之间，BOD5在195210mg/L之间时，出水的CODCr仅为100mg/L左右，BOD5仅为25mg/L左右。最终出水的CODCr和BOD5能达到国家纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-92)，这说明采用微电解和水解酸化二重预处理，提高废水的可生化性这一措施是可行的。3 讨论(1)经过微电解处理后，废水的BOD5/CODCr平均由0.23上升到0.35，色度从3500倍左右降到150630之间，说明对于染化废水，用微电解作为预处理手段可以很好的达到淡化色度，去除悬浮有机物，提高废水可生化性的效果，为后续工艺提供良好的处理条件。在经过微电解和水解酸化两重处理后，废水的可生化性得到进一步的提高，其BOD5/CODCr平均从0.23提高到0.45，由此看出把水解酸化用作好氧工艺前的预处理，提高废水的可生化性，其作用是明显的。(2)微电解处理中，COD的去除效果与进水pH有关，pH在1.6-3.0范围内是时，其值越低，效果越好。(3)经过最后的接触氧化处理后，出水CODCr和BOD5指标都达到了国家纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-92)一级标准，说明整个工艺流程在实际染化废水的处理中有很好的应用前景。致谢本论文是在指导老师*老师的精心指导下完成的。*老师在论文的选题和实验过程中都给我很大的帮助，给我以莫大的启发，特此表示感谢，同时感谢学院给我提供了相关的实验设备和材料。