铁—碳内电解强化厌氧/好氧系统处理印染废水的研究

【摘要】：印染废水高浓度、难降解的特性决定了单独使用厌氧法或好氧法难以达到满意的处理效果,而厌氧-好氧法相对于其他生物法具有污染物去除效率高、运行稳定、耐冲击负荷能力强等优点,并且厌氧-好氧组合工艺已经被证明能同时有效地去除印染废水的色度和有机碳。厌氧反应器以相对低的运行成本将废水中的有机污染物降解到一定程度,为后续的好氧处理节省了大量的动力消耗。所以高效厌氧反应器技术成为此工艺处理印染废水的关键。升流式厌氧污泥床(UASB)反应器作为近年来应用最为广泛的高效厌氧反应器,具有结构简单、处理负荷高、无需曝气及搅拌设备、无需污泥回流设备、运行稳定、处理效果好等优点,但仍然受限于颗粒化速度慢等问题。颗粒化进程缓慢的主要原因是产甲烷菌生长缓慢,非常容易受到pH、DO、温度、有毒物质等环境条件的影响。 本课题将铁-碳层(ZVI/AC)内置于UASB反应器,利用零价铁的还原性,通过发生铁-碳内电解反应,创造出适宜产甲烷菌生长的厌氧环境,从而提高厌氧/好氧连续反应器系统的处理效率。在进水COD浓度为5000mg L-1,偶氮染料浓度为100mg L-1,厌氧段水力停留时间为24h的条件下,可以得出以下结论： 1、铁-碳层的加入使UASB反应器的厌氧环境得到很大改善。pH维持在6.3-6.8之间,氧化还原电位始终处在-300mV以下,接近产甲烷菌的最适生长条件,促进了污泥的颗粒化,使厌氧段的COD去除率从60%提高到90%。对于相同的最终出水COD浓度,UASB反应器中铁-碳层的加入使系统的总水力停留时间有了很大程度的缩短。当好氧段水力停留时间为16h时,最终出水COD浓度从230mg L-1下降到80mg L-1。 2、铁-碳内电解反应产生的Fe2+不仅在厌氧段增强了污泥的颗粒化,而且在好氧段转化为Fe3+,与深色的自动氧化产物形成絮凝沉淀,使最终出水的色度降低。当好氧段水力停留时间为16h时,总脱色率从94.82%提高到98.22%。另外,铁-碳内电解反应的某些产物可能促进了好氧段硝化细菌的生长,从而提高了氨氮的去除率。而芳胺的矿化主要发生在厌氧段,且受内电解反应影响不明显。 3、铁-碳内电解反应促进了厌氧段产甲烷菌的生长,同时有利于好氧段某种可能与染料降解有关的细菌的生长。