物化/生化法處理苯\\硝基苯廢水

摘 要：通過改變硝基苯類化合物的分子結構，使之變成較易生物降解的化合物，降低廢水的毒性，提高廢水的可生化性，再用生化法處理，以期達到排放標準。

關鍵詞：苯、硝基苯 物化 生化

排放廢水中含有苯、硝基苯等有毒物質，綜合COD指標考慮，污水勢必需要進行生化處理，但是水中的有毒物質會影響生化反應的順利進行，故該廢水處理其前期預處理非常重要。針對該廢水的特點，本工藝的總體思路確定為：首先利用廠內廢酸將廢水pH調節到中性，在中性條件下加入硫酸亞鐵對硝基苯進行還原，在一定條件下，可被還原成苯胺。還原產物在pH小于3的環境下，進行催化氧化反應，在這一步水中的硝基苯和苯被去除。之后廢水經過接觸氧化-沉淀工藝降解殘留的有機物，最后經過活性炭過濾吸附罐確保廢水最終達標排放。

1、廢水處理工藝

1）前期預處理。

（1）還原劑的選擇

FeS04在堿性條件下形成的墨綠色Fe(OH)2沉淀具有強烈的選擇還原性，在常溫條件下可以快速有效的還原有機含氮化合物。如硝基苯、鄰硝基苯胺、亞硝基苯、偶氮化合物及經基苯胺均能被還原成為苯胺類化合物。Fe(OH)2被氧化成棕紅色的Fe(OH)3，反應在短時間內完成。通過實驗發現，在pH7-8時，硫酸亞鐵50-80mg/l用量，還原效果最好。pH太低，反應進行緩慢，pH太高，易生成Fe(OH)3沉淀，達不到還原的效果。同時硫酸亞鐵的用量太低，反應不完全，太高易造成浪費，同時后續會生成大量沉淀，增加污泥量。

（2）催化氧化反應

催化氧化反應是預處理的最重要的工藝，在這個工藝中，被還原的產物苯胺、苯經過氧化過程得到去除。通過實驗，確定在pH=3，H2O2的投加量在10-15mg/l時，氧化效果最好。在硫酸亞鐵存在的情況下，和H2O2組成的催化氧化體系可以較好的去除苯和硝基苯。

2）提高生化反應的方法。

經過前期預處理后的廢水，生化性有所提高，有毒物質如硝基苯、苯得到很大部分的去除。但還不能達到排放要求。生化處理可以進一步降低有機物含量。我們采用生物接觸氧化最為本套廢水處理工程的生化主體工藝，是利用好氧微生物來氧化分解水中有機污染物。

在生化處理過程中，營養元素的添加是必須的，在本工程中，將該廠生活廢水引入生化處理系統，增加營養鹽，同時調整好合適的碳、氮、磷比例。

3）活性炭吸附的必要性

活性炭處理難生物降解有機化合物和惰性COD的廢水十分有效。活性炭吸附是以液相與活性碳表面(疏水性表面)間的物質分配而去除有機污染物作為原理，因此活性碳適于去除較為疏水的有機污染物。經過物化/生化聯合處理后，硝基苯、苯可能還有殘留，活性炭對苯系化合物吸附性能良好，最為最終的把關工藝，吸附工藝必不可少。

2、主要構筑物與設備

（1）中和調節池。內設pH在線監測儀，攪拌系統，在此把堿性廢水調至合適的pH范圍。

（2）還原反應池。在中性條件下，加入溶解后的硫酸亞鐵，加入該藥品后pH會在5-6范圍，在該池中硝基苯被還原成苯胺，同時對苯、甲苯、二甲苯也有絮凝作用。內設攪拌系統，加藥系統，pH在線監測儀。

（3）酸化調節池。在該池中再將pH調至3以下，為下一步催化反應做準備。

（4）催化反應池：

利用強酸環境下雙氧水的強氧化性，對苯胺、苯系物等有毒物質進行催化氧化，從而將其降解為可生化的有機物。內設加藥系統，pH在線監測儀，攪拌系統。

（5）中和池。調節前處理的pH到中性，進行后續生化處理。同時作為提升泵井，將廢水泵入后續單元。內設加藥系統，攪拌系統。

（6）生物接觸氧化。生物接觸氧化是本套廢水處理工程的主體工藝，是利用好氧微生物來氧化分解水中有機污染物。內設填料，曝氣系統。

（7）沉淀池。利用重力沉降將廢水中的懸浮顆粒從水中去除，為接觸氧化池提供回流污泥。其作用是去除氧化池出水脫落的生物膜等懸浮雜質，進一步降低廢水的濃度。為后續處理提供可靠的條件。采用豎流式沉淀池，表面負荷采用1.0m³/m².h

（8）活性炭過濾系統。采用活性炭過濾罐，內裝顆粒活性炭。濾速采用5m/h，采用氣水聯合反沖洗。反沖水強度8-10L/m².s，反沖氣強度25-30L/m².s。

（9）事故池。事故池的設置是防止突發性事故的發生，以便在系統出現故障時，暫時儲存廢水。事故池的池容按兩天的廢水量儲存計算。

（10）污泥處理。加藥中和及生化處理都會產生污泥，根據實際情況，該工藝采用干化場對污泥進行處置，泥餅外運。

3、運行結果及條件控制

（1）pH值控制：

工藝中pH調節是關鍵，實際運用中，利用該廠廢硫酸進行酸性調節，廢硫酸應控制雜質濃度，防止其他污染物的進入，堿性調節用液堿罐，用30%液堿調節堿度，石灰產渣量大，環境條件差，在此工藝中不作為首選。

（2）好氧營養配比：

在生活污水調配不能達到要求時，應添加尿素及過磷酸鈣控制碳、氮、磷比例。

（3）超越管線：

在設施正常運行時，如果經過好氧處理后的廢水各項指標達到排放要求，可以不經過活性炭吸附裝置，直接排放。實際工藝中設置了超越管線，可以降低運行費用。

去除率可達到80%以上[4]。工程調試及運行中需要加入甲醇或葡萄糖等補充碳源的不足，甲醇的投加量一般為NH3_N的3倍。另外，我們在工程設計中增設一條超越管線，即廢水由調節池直接進入缺氧池，以補充廢水中碳源的不足，增加碳氮比。

（5）回流比：

回流比是缺氧-好氧生物脫氮工藝的重要運行參數之一。一般將回流比控制在2～3。

4、結語

(1) 對成分復雜的含苯系物及硝基苯類化合物工業廢水，采用物化前處理技術是必要的。

(2) 對于難生物降解的硝基苯類化合物，首要的問題是提高它的生物降解性。經前處理后的污染物濃度還不能滿足排放要求，生物技術用于有機污染物的處理是無害化的工藝技術。經生物方法處理后廢水排人環境中，對環境危害最低，也利于自然環境條件下的自凈過程和代謝分解。

(3) 前處理工藝的成功為好氧生化處理提供了有利條件和前提。但也僅僅是提供了有利條件，真正重要的還是好氧過程中所采用的微生物菌群及其與其相配合和適應的良好的生物強化工藝技術。

(4) 根據實際情況，合理地運用各個單元技術，將化學還原系統—催化氧化—生物強化—活性炭吸附技術的組合優化技術工藝應用到硝基苯生產廢水的處理上，可確保廢水的達標排放。

參考文獻：

[1]劉坤一、甘一萍等．三廢處理工程技術手冊（廢水卷）．北京：化學工業出版社，2000