保险（xiǎn）粉废水处理工艺

山东91视频网环境科技有限（xiàn）公司生产的（de）保险粉（fěn）是一种强还原剂，广泛应用于纺织工业的还原性染色、还原清洗、漂白以及有机（jī）合成、木浆造纸等领域〔1〕。20世纪90年代后，随着保险粉制备新工艺在中（zhōng）国的（de）形成与成熟，以及纺织工业的迅速发展，我国（guó）保险粉生产能力得到迅（xùn）猛提高〔2〕，成为保险粉出口大国。目前（qián），全国保险粉（fěn）年产量大约40万t。而每生产1 t保险粉需排放盐析废水8 t〔3〕，废水（shuǐ）排放量急剧（jù）增大。保险粉产业排放的（de）废（fèi）水的COD高达105 mg/L以上，且污（wū）染物种类繁（fán）多（duō），主要包括甲酸钠、焦亚硫酸钠、二氧化硫、甲醇和环氧乙烷等，此外还含（hán）有甲酸甲酯、Bunte 盐、亚硫酸钠等副产物〔2〕，其水质的物化（huà）性质较（jiào）特殊（shū），可（kě）生化性差，处理难度大。目（mù）前，对保险（xiǎn）粉（fěn）废水的处理主要采用物化（huà）手（shǒu）段，如化学氧化、酶催（cuī）化氧化、光催化氧化、混凝Fenton法等（děng）〔2, 3, 4, 5, 6〕。采用上述方法处理保险粉废水，存（cún）在很多不足，如（rú）操（cāo）作（zuò）过程较为复杂;处理费用偏高;处理后出（chū）水COD高，难以达到排放标准要求（qiú）等。厌氧—好氧串联工（gōng）艺已广（guǎng）泛应用（yòng）于各种难生物降（jiàng）解的化工废水的处理，并取得了较好的处理效果〔7〕，但鲜有将其应用于保（bǎo）险（xiǎn）粉废（fèi）水的处理（lǐ）。

  对此，本研（yán）究采用预处理—厌氧—两级SBR生物组合（hé）工艺处理此类废水。该组（zǔ）合工（gōng）艺具有运（yùn）行简单，实用性强的特点，能够一次性解决该类废水的处理难题。本研究通过试验重点考察了组合工艺各工序段对保（bǎo）险粉废水中COD的去除效果，以期为保险粉废水处理的实际工程设计提（tí）供参考。

  1 试验材料与方法

  1.1 废水水质

  试验用水（shuǐ）取自株（zhū）洲（zhōu）某保险粉生产（chǎn）厂排放的废水，其水质：pH 5.80～6.02，COD 12 800～22 400 mg/L，SS 400 mg/L，氨氮 0.45 mg/L，硫化物13.6 mg/L，TOC 8 185～8 849 mg/L，总铁4.5～6.8 mg/L。

  1.2 试验方法

  试验采用ASBR、两级SBR反应器，试验流程如图 1 所示。

图 1 试验流程

  1.2.1 保（bǎo）险粉废水的预处理

  保险粉（fěn）废水可生化性（xìng）差，主要是由于其中（zhōng）的低价硫化物、硫醇、亚铁等对生化系统有一定的毒（dú）害作（zuò）用（yòng）〔8〕 ，从而制约了生化处理的效果。本研究采用适度（dù）氧化结合混凝（níng）沉淀对废水进行减毒预处理，为后续生（shēng）化系统提供良好的基质。

  1.2.2 厌氧处理

  厌氧（yǎng）处理系统（tǒng）为ASBR反应（yīng）器，采用有（yǒu）效容积为（wéi）3.5L的玻璃容器，置于(35±1)℃恒温（wēn）培养箱中，每次换水用氮气进行厌氧保护（hù）。向厌氧进水中投加碳酸氢钠（nà）调节pH在6.5～7.5之间，按照m(COD)∶m(N)∶m(P)=200∶5∶1以NH4Cl、Na2HPO4补充氮源与磷源，以氯化铁、硫酸铜、碘化钾、硫酸锰（měng）、氯化钴、硫酸锌等配制的混合液提供微量元素。厌氧反应工（gōng）艺程序控制为充水0.5h，反应22h，沉淀0.5h，排水、排泥和闲置1h。厌氧处理分3个阶段进行，驯化（huà）期、负荷提高期和稳定期（qī）。接种来自于湘潭河西污水处理厂的颗粒（lì）污泥进行驯化。驯化阶段，采用（yòng）集中进水方式，废水中（zhōng）按比例投加一定量的葡萄糖作为碳源，并逐步增加废水（shuǐ）在进水中的比例直到污泥完全适应废水。驯化期结（jié）束（shù），增加系统（tǒng）进水COD，研究（jiū）该系统合理（lǐ）的污泥运行负荷。在最jia负荷条件下（xià），该系统（tǒng）进入稳定期，连续运行20个周期，考察该系统对废水中COD 的去除效果。

  1.2.3 两级SBR处理

  采用两级SBR，即第1级 SBR、第2级 SBR串联运行处理厌（yàn）氧反应器出水。该串联反（fǎn）应器在室温下运行（háng），接种的活性（xìng）污泥来自某污水处理厂，单个反应器为有效容积2L的玻璃（lí）容器，装置内（nèi）加微孔曝气头，各阶段均采用瞬时进水、瞬时出（chū）水。

  第1级SBR进水由厌氧反应器出水提供，第1级SBR出水作为第2级SBR进水。在厌氧反应器进入稳定运（yùn）行期，相应的两级SBR运行稳定后，对（duì）两级SBR工艺参数（shù）进行优化配置。试验确定第1级 SBR和第2级SBR的充水比分别为0.8和0.6，通过（guò）适当的排泥保持第1级 SBR污泥质量浓度为5 000 mg/L，第2级SBR控制污（wū）泥质量浓度为3 000 mg/L。

  1.3 分析方法

  COD：重铬酸钾法(GB 1194—1989);BOD5：稀释与接种法(HJ 505—1989);pH：电极法;氨氮：纳氏试剂分光光（guāng）度法(HJ 535—2009);SS：重量法(GB 11901—1989);硫化物：气相分子（zǐ）吸收光谱法(HJ/T 200—2005);TOC：燃烧氧化—非分散红外吸收法(HJ 501—2009);总铁：原子吸收分光光度法(GB11911—1989)。

  2 结果与讨论

  2.1 保险粉废水的减毒预处理

  采用自然氧化、曝（pù）气氧化、H2O2氧化结合投加PAC混凝3种方式对（duì）保险粉废水进（jìn）行减毒预处（chù）理，结果（guǒ）见表 1。

  从表 1可以看出，采用H2O2氧化，废水中COD的去除率Z高，且（qiě）用时最（zuì）短。通过氧化，废水中的亚铁离子大（dà）部分转化为三价铁（tiě）离子，再通过投加混（hún）凝剂PAC，去除废水中的铁。废水经预处理后，大部分的有毒物（wù）质得（dé）以去除，可生化性明显提高。经H2O2氧化（huà）混凝后的废水（shuǐ）的BOD5/COD由0.27提高到0.48，水（shuǐ）质得到明显改善，为后续的生物处（chù）理创造了有利的（de）条件。

  2.2 厌氧处（chù）理结果（guǒ）分析

  ASBR中废水COD在污泥驯化期(1~20 d)、负荷提高期(20~200 d)、稳（wěn）定期(200~220 d)的变化如图 2所示（shì）。

  从图 2可以看出，在整个驯化期，反应器进水COD平均为640 mg/L，平均（jun1）出水COD降（jiàng）为260 mg/L，COD去除率在（zài）前期（qī）较高，整体呈下降趋势，由73%降到58%。在驯化过（guò）程中，随着废（fèi）水在进水中比例的提高，微生物（wù）对较（jiào）高浓度污染物的适应需（xū）要更长时间，因此COD处理效率有所降低。

图 2 厌氧反应（yīng）COD去除效果

  负荷提（tí）高阶段(20~200 d)，由于提高了废水在进水中的比例（lì），相应的系统的COD污泥（ní）负荷增大。进水COD由790 mg/L提高到13 547 mg/L，相应的COD污泥负荷(以VSS计，下同)由0.04 kg/(kg·d)提高到（dào）0.68 kg/(kg·d)。30~70 d的（de）周期内，厌氧反应器对COD的去（qù）除率（lǜ）较不稳定，可（kě）见厌氧系统对水质波动较敏感。通过微生物的不断适应，在78~170 d，反应器对COD的去除率平（píng）均可维持在71%，且（qiě）当COD污泥负荷为0.4 kg/(kg·d)(第156天)时，COD的（de）去除率达到Z大，为75%。继续增加进水COD，反（fǎn）应器对COD的去除效果降（jiàng）低;当COD污泥负荷提高到0.55 kg/(kg·d)(第178天)以上（shàng）时，反应器开始出（chū）现跑泥现象，系统酸化，出水黏稠，COD去除率也随之下降到58%。因此，厌（yàn）氧反应器的COD污泥负荷应维持在0.50 kg/(kg·d)左右，以保证系（xì）统的zui佳处理效果。

  经过10 d的调（diào）节适应，系统进入稳定期(200~220 d)，连续（xù）运行20 d，控制（zhì）进水COD在10 277 mg/L左右（yòu），系统出水COD降（jiàng）为3 200 mg/L，稳定期的（de）平均COD去除率上（shàng）升到69%。试（shì）验（yàn）结果表明，厌氧作用对废水COD的去除有良好的效果。

  2.3 两（liǎng）级 SBR处理结果分析

  2.3.1 两级SBR对COD的去除效果

  图 3、图 4分别（bié）给出了第1级SBR和第2级SBR中的废水COD随时间的变化。

图 3 第1级SBR对COD的去除效果

  试验（yàn）结果表明，在第（dì）1级 SBR负荷提升期(20~210 d)，在20~170 d时进水COD由463 mg/L逐渐增加至2 879 mg/L，该系统对COD的去（qù）除率在60%左右浮（fú）动。当（dāng）厌氧反应器COD污泥（ní）负荷达到0.55 kg/(kg·d)以上（shàng），厌氧出水COD达（dá）到4 700 mg/L(第178天)时，第1级SBR在178~190 d的（de）COD去除率仍维持（chí）在52%，可（kě）见该系统发挥了较好稳定水质的作用。进入稳定期(210~230 d)后，第（dì）1级SBR进水COD达3 200 mg/L左（zuǒ）右，出水COD维持（chí）在1 500 mg/L左右，COD去除（chú）率稳定在（zài）53%。第2级 SBR进水COD从126 mg/L提高至1 000 mg/L时，随着微生物对废水不断的适应，系统COD去除率（lǜ）有所提高，保持（chí）在70%以上。当进水COD突然增加到1 732 mg/L(第180天（tiān）)时，COD去除率仍达到87%。稳定期时，第（dì）2级 SBR的平均进水COD为（wéi）1 000 mg/L，出水COD降为100 mg/L左右。

图 4 第2级SBR对COD的去除效果

  在两级SBR组合工艺中，单独任一工序段都无法达到COD的高效去除。第1级SBR在（zài）稳定期（qī）的COD去除率较低(53%)，与第1级SBR相比（bǐ），第2级SBR对底物的降解利用能力明显提高，稳定后的（de）COD去除率平（píng）均可达89%，可见第1级SBR缓冲了大量的不利冲（chōng）击（jī），缓解了第2级SBR的处理压（yā）力。

  2.3.2 两级SBR反应时间对COD去除效（xiào）果的影响

  反应时间作为重要的工艺参数对（duì）COD的去除有一定的影响。在两级SBR不同进水（shuǐ）水（shuǐ）质条件下，每隔1h测定1次出（chū）水（shuǐ）COD，研究反应时间对COD去（qù）除效（xiào）果的影响，结果如图 5所示。

图 5 COD去除随时间的变化

  由图 5可以看出，2个反（fǎn）应器在曝气前段时间(0~5h)，对COD的去除都较快（kuài）;5h后，对COD的去除变得缓慢（màn）。第1级SBR、第2级SBR分别在曝气11、8h后，出水COD基本保持稳定。因此，设置第1级SBR、第2级SBR的反应周期分别为12、9h，瞬时进出水、沉淀、闲置1h，以达到很佳的COD去除效果。

  2.4 组合工艺（yì）各工序段对（duì）COD的（de）去除（chú）效果（guǒ）

  组合工（gōng）艺各工序段对COD的去除效（xiào）果（guǒ）见表 2。

  3 结（jié）论

  (1)采用H2O2氧化加混（hún）凝对保险粉废水进行预处理效果佳，废水的BOD5/COD可由0.27提升到0.48，COD去除率可达15.6%。

  (2)厌氧反应器Z佳运行条（tiáo）件：保持进水COD 在10 277 mg/L左右，COD污泥负荷保持在0.5 kg/(kg·d)，此条件下COD去除率可达到69%。

  (3)当两级SBR反应曝气时间分别为11、8h，周期分别设置为12、9h时，COD去除率可分别达到53%、89%，总COD去除率可达97%。

  (4)预处理—厌氧—两（liǎng）级SBR组合工（gōng）艺对保险粉（fěn）废水有良好的处理效（xiào）果，总COD去除率可达98%，出水水质（zhì）达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的二级标准。

山东91视频网环境科技有限公（gōng）司

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