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印染废水芬顿+活性炭滤池深度处理方法

1、引言

      随着工业的迅速发展，产生了诸多难降解的废水，其中尤如纺织染整等所产生的废水具有难降解、重金属残留等特点，此类工业废水进入环境水体后对水体生物甚至人类健康产生严重的危害。为了去除废水中难降解有机物可生化性，并对其中部分难降解有机物进行降解，芬顿工艺被广泛应用。芬顿工艺能对很多种类的有机物进行氧化降解，这是由于芬顿反应的本质是H2O2在Fe2+的催化作用下能生成氧化还原电位仅次于F2的•OH，能有效将难降解的高分子有机物氧化成小分子有机物，并降解部分有机物。

      印染等工业废水不仅存在难降解的问题，还存在诸如锑等毒害污染物的残留。为保证水体生态安全，在控制出水常规污染物浓度的同时，印染废水排放对锑等有毒有害污染物提出了控制要求。

      纺织染整行业的工业废水排放量居中国工业废水排放量第三，将印染废水深度处理后经过超滤车间后进行中水回用能够有效缓解水资源短缺，但是普通深度处理对水质的改善程度有限。本文的印染废水芬顿+活性炭滤池深度处理方法具有低成本、处理高效的特点，经处理后的废水可以达标排放。

2、技术路线

      该工艺流程为：在调节池进行芬顿反应前pH调节，在调节池尾端进行催化剂投加；在芬顿反应池前期进行双氧水投加，在芬顿反应池中后期根据水质条件进行PFS投加，在芬顿反应池尾端投加碱液对出水pH进行调节；在沉淀池的混凝段进行PAC投加并在随后进行PAM投加，发生混凝反应，在沉淀池的沉淀段进行泥水分离；其中，芬顿/混凝/沉淀处理阶段还包括：在污泥调理池对沉淀池泥水分离得到的污泥部分进行预处理后回流至芬顿反应池和沉淀池的混凝段，利用回流絮体在芬顿反应池发生酸性预混凝反应，利用回流絮体在沉淀池发生二次中性混凝反应。

      2.1 芬顿/混凝/沉淀处理阶段

      （1）在芬顿/混凝/沉淀处理阶段按照以下工艺参数进行：在调节池进行芬顿反应前pH调节，在调节池尾端进行催化剂投加；在芬顿反应池前期（5-10min）进行双氧水投加，曝气量0.5~0.6m3（/h•m3）池容或1.5~1.8m3（/h•m2）池表面积（池深度以3m计，后同），在芬顿反应池中后期（3-3.5h）根据水质条件进行PFS（0~0.6％）以及化学污泥（3％~5％）投加，曝气量0.9~1.0m3（/h•m3）池容，在芬顿反应池尾端（4h后）投加碱液对出水pH进行调节，曝气量0.6~0.9m3（/h•m3）池容；在沉淀池的混凝段进行PAC（0.3~0.5mmol/L，0.8％~1％）投加并在随后进行PAM（0.2~0.5mg/L）以及化学污泥（3％~5％）的投加，发生混凝反应，在沉淀池的沉淀段进行泥水分离。

      （2）芬顿反应池前期进行较弱的机械或鼓泡搅拌，中后期投加PFS后进行较强的机械或鼓泡搅拌，尾端投加碱液后进行中等强度（强度介于较弱和较强之间）的搅拌。形成非均匀式曝气，不仅能够有效避免由于过量曝气削弱芬顿试剂处理效果，而且能够最大化节约曝气搅拌成本。

      （3）芬顿/混凝/沉淀系统包括混凝/絮体回用强化混凝系统以及沉淀系统，混凝/絮体回流包括混凝反应、絮体回流吸附、PAM助凝等，能够节约药剂成本，降低污泥产生量。芬顿/混凝/沉淀系统的投药系统前段采用正常芬顿反应投药系统，中后段投加PFS进行酸性混凝，并投加絮体进行吸附助凝，尾端投加碱液后进行中和反应出水。

      2.2 生物活性过滤处理阶段

在生物活性炭滤池对沉淀池的出水进行生物降解、吸附过滤处理。生物活性炭滤池包括铁氧化物填料以及生物活性炭填料。生物处理池对高效沉淀池出水进行COD、锑、浊度及色度、苯胺等进一步去除。污泥调理池对芬顿及混凝后的污泥部分进行预处理后回流至各阶段。

3、工艺影响因素探讨

      （1）减弱芬顿反应前中期搅拌强度。一般工业条件下，芬顿反应过程采用鼓泡搅拌过程；大幅度搅动容易加快过氧化氢的分解，并降低亚铁盐离子的催化效率，造成其生成容易产生出使芬顿出水发黄的铁离子。由于芬顿反应过程仅需保证反应体系混匀过程，因此对于实际鼓泡搅拌中，应尽量减小过曝气过程对芬顿试剂效率的影响。

      （2）短暂增强芬顿反应中后段搅拌强度增加或增大鼓泡量。芬顿反应条件处于酸性条件，当水解度较高时，被发现铁盐水合物对锑等重金属混凝去除的效果更优。芬顿反应中将亚铁氧化为三价铁，但由于混凝反应所需要的G值高于芬顿反应，因此将改变芬顿反应中搅拌强度，在芬顿反应中后段短时间增加搅拌强度，将芬顿与混凝反应结合，形成新型芬顿反应，并且由于具有较高的曝气强度，能够有效将残留的过氧化氢分解，降低出水环境风险。

      （3）芬顿-混凝化学污泥预处理后回流。芬顿/混凝反应后，所产生的化学污泥中含有大量铁的水合氧化物，该水合氧化物被发现具有良好的重金属吸附特性，吸附速率高，并且具有较高的助凝作用，考虑到如果单独将该水合氧化物直接用于处理含重金属的废水，所需的搅拌设备管理运行费用以及构筑物的占地费用等，将该水合氧化物回流到新型芬顿混凝部分以及高效沉淀池混凝部分，不仅能有效提高对锑等重金属的去除，也能明显降低出水色度及浊度。能有效降低芬顿反应容易产生出水发黄等风险。

      将芬顿/混凝后的化学污泥进行沉降分离后，超声搅拌后能有效增强污泥吸附效果，具有较高的利用价值。

      （4）芬顿/混凝-生物活性炭滤池联用。芬顿反应能有效将大分子难降解有机物氧化为小分子有机物，但单纯芬顿反应对有机物的降解存在一定限度，面对日益严格的工业废水排放标准，单纯的芬顿反应难以使出水COD稳定达标，因此，结合生物活性炭滤池能对小分子有机物进一步降解的机理，将新型芬顿反应后的出水经过高效沉淀池后，通过生物活性炭二次生物降解、吸附过滤后出水。

      （5）生物活性炭滤池填料中添加磁铁矿等铁氧化物。针对单纯生物活性炭滤池运行过程中容易堵塞、生物膜难以形成等问题，通过加入磁铁矿等矿石，重新对生物活性炭进行排布，有效降低污染物对生物膜的堵塞风险；并且由于磁铁矿能溶解出微量亚铁离子及铁离子等，对生物具有一定促进作用以及对出水中的重金属进行进一步去除。

      印染废水按上述工艺处理达到了排放标准，在工程实践中，取得了良好的社会效益和经济效益。

4、小结

      （1）芬顿反应能有效将大分子难降解有机物氧化为小分子有机物，但单纯芬顿反应对有机物的降解存在一定限度，面对日益严格的工业废水排放标准，单纯的芬顿反应难以使出水COD稳定达标，因此，结合生物活性炭滤池能对小分子有机物进一步降解的机理，将新型芬顿反应后的出水经过高效沉淀池后，通过生物活性炭二次生物降解、吸附过滤后出水。利用活性炭的吸附及微生物降解作用共同去除有机物，能最大发挥活性炭的吸附作用，又能通过生物降解降低活性炭吸附负荷，延长活性炭使用周期，减少炭的再生频率，降低运行成本。

      （2）利用芬顿反应以及混凝反应所产生化学污泥进行预处理后回流，不仅能够提高混凝剂使用效率，而且能够降低混凝剂用量及降低化学污泥处理成本。可以采用出水在线监测铁离子、COD。

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