內電解法處理糠醛廢水工程實例*

范毓萍，孫青斌

（1.新鄉市鳳泉區環境監測站，河南 新鄉 453011;2.新鄉市環境保護局，河南 新鄉 453000）

糠醛(呋喃甲醛)作為石油化工、醫藥、農藥等行業廣泛應用的原料，目前還不能化學合成，主要用富含多聚戊糖的玉米芯為原料，經過水解脫水制成。在水解脫水過程中產生大量廢水，該廢水特點是:(1)溫度高。廢水的溫度達85～90℃。(2)pH值低。廢水中醋酸質量分數1.0% ～2.5%，造成廢水呈酸性，pH值約為2。(3)有機物含量高。主要含醋酸1.0% ～2.5%、糠醛0.2% ～0.5%。［1］若不經治理直接外排，將對環境造成極大污染。目前處理糠醛廢水采用較多的生物技術為UASB厭氧反應器+好氧生物處理，受廢水水質特征限制，該工藝運行管理技術性強、穩定性較差，不能得到很好推廣。在本工程應用中，采用內電解技術用于處理糠醛廢水，運行實踐證明，采用“內電解+UASB+BCO+混凝沉淀”處理工藝，運行穩定，出水水質能夠滿足《污水綜合排放標準》(GB 8978–1996)二級排放標準的要求。

1 廢水來源及水質

河南某糠醛廠年產量3000噸，實際排放糠醛廢水100 t/d，為了消除其對環境的污染，該企業決定建設一套污水處理裝置對其進行處理，考慮到生產量的增加及設計安全系數，廢水量按120 t/d的規模進行方案設計。工程采用內電解法對廢水進行預處理，然后采用UASB+BCO+混凝沉淀聯合工藝進行后處理，處理后出水達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)二級排放標準的要求。工程設計廢水水質及排放標準見表1。

表1 進水水質及排放標準

2 工藝流程及主要構筑物

2.1 工藝流程

糠醛蒸餾塔產生的廢水除一部分回用外，其余全部進入內電解池進行預處理，再與其他生產環節廢水進行混合，進入UASB反應器進行厭氧處理，出水進接觸氧化池，最后再采用物化處理，使出水水質實現穩定達標。廢水處理工藝流程見圖1所示。

圖1 廢水處理工藝流程圖

2.2 內電解法工藝原理

內電解法是利用金屬的電化學腐蝕原理對廢水進行處理。

當將鐵屑和碳顆粒浸沒在酸性廢水中，廢水作為電解質，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中就形成了無數個微原電池，其中電位低的鐵為陽極，電位高的碳為陰極，其反應機理如下:

陽極(Fe):2 Fe→2 Fe2+﹢4e，E0(Fe2+/Fe)=－0.44 V

陰極(C):4 H+﹢ 4e→ 4［H］→2H2(酸性溶液)，E0(H+/H)=0 V

當廢水中有氧氣時，在電解過程中發生反應如下:

O2+4H++4e→ 2H2O(酸性溶液)，E0(O2/H2O)=1.23 V

總之，在內電解過程中，鐵屑和碳粒之間形成無數個微小的原電池，反應生成的新生態Fe2+具有較強的還原能力，能與廢水中許多污染物組分發生氧化還原反應，使某些難以生化降解的化學物質轉變成容易生化處理的物質，從而提高廢水的可生化性。同時Fe2+具有良好的絮凝吸附作用，對廢水進行后步處理也起到良好的作用［2］。

2.3 主要構筑物及作用

本工程主要構筑物包括內電解反應池、中和池、UASB反應器、生物接觸氧化池、混凝沉淀池等。

1)內電解反應池，有效容積20 m3。內電解是預處理十分重要的一步，當廢水進入內電解反應池，廢水作為電解質，就構成了成千上萬個微電池，以純鐵為陽極，碳化鐵為陰極發生電極反應，鐵電極本身及其所產生的新生態H和Fe2+等均能與廢水中的許多組分發生氧化還原反應。同時，電池的電極周圍存在電場效應，能破壞污染物的分子結構，進而達到了去除廢水中的污染物的目的。從而在一定程度上降低廢水的COD，進一步提高廢水的可生化性，為后續生物處理提供了條件［3］。

2)中和池，有效容積60 m3。主要是使內電解出水與糠醛生產過程其他環節的廢水進行混合，同時在中和池進行加藥調節混合廢水的pH值，使后續厭氧處理保持適宜的酸性狀態。

3)UASB反應器，有效容積143 m3。上流式厭氧污泥床反應器(UASB)，主體為無填料的空容器，底部含有大量厭氧污泥。廢水由反應器底部以一定的流速自下向上流入，利用厭氧過程產生大量沼氣的攪拌作用，與污泥進行充分混合，廢水中的有機質被吸附分解［4］。同時反應器中形成沉淀性能非常好的顆粒污泥，能夠允許較大的上升流速和很高的容積負荷，在該池中COD的去除率可以高達80%，BOD去除率達90%。

4)生物接觸氧化池，有效容積94 m3。生物接觸氧化池(BCO)，利用池內的填料與充氧污水廣泛接觸，使得微生物附著在填料上，水中的有機物被微生物吸附、氧化分解并部分轉化為新的生物膜，在這樣新陳代謝狀態下，將污水中的有機物去除，廢水得到凈化，該池中BOD5的去除率可以高達86%。

5)混凝沉淀池，有效容積60 m3。主要作用是提高最終出水的水質，在生物處理工藝最后用混凝氣浮單元，以進一步降低有機物含量，去除水中的懸浮物，確保出水水質達標。

3 運行效果

調試運行成功后，對各處理單元進行了連續10天每天連續取樣2次的定期監測。各處理單元的處理效果見表2。

表2 各處理單元處理效果mg/L

由表2監測數據可知，廢水在內電解過程后，CODcr去除率達到34%，BOD5去除效率達到13%;在混凝沉淀池后，COD去除效率為63%，BOD5去除效率達到34%;污水處理設施對COD的總去除率為99%，BOD5的去除率為99%，SS的去除率為93%，最終出水水質為 COD:50mg/l、BOD5:20mg/l、SS:70mg/l。各項污染因子均達到了GB 8978—1996《污水綜合排放標準》二級標準的要求。

4 工程經濟分析

4.1 環境效益

本工程建成之后每年去除 COD高達388.5噸，大大減輕了水體污染，為企業的進一步發展鋪平了道路;同時也對區域經濟發展和生態環境的改善都產生了積極的作用。

4.2 經濟技術

該糠醛廠污水處理站設計處理水量120m3/d，工程總造價70萬元，其中土建工程27萬元，設備投資33萬元，設計調試費及其他10萬元。廢水處理裝置的運行費用約為4.5元 /噸廢水，主要包括人工費、藥劑費、鐵碳填料更換費用、電費、設備折舊費等，從經濟技術角度分析是可行的。

5 結論

對糠醛廢水采用內電解法進行預處理，可以有效提高糠醛廢水的可生化性，為后續生化處理奠定了堅實的基礎。內電解+UASB+BCO+混凝沉淀工藝處理高濃度糠醛廢水，具有工藝技術可靠、出水水質穩定、日常維護簡單等特點，符合節能減排的要求，值得在工程實踐中推廣。

［1］段海霞，劉炯天.糠醛廢水處理工程實踐［J］.工業水處理，2009，29(10):68－70.

［2］蘇會東，孫玉鳳，王艷君.微電解－兩相厭氧處理糠醛廢水研究［J］.沈陽理工大學學報.2005，24(1):53 －64.

［3］盧嶼，康春莉，王瑋瑜，等.鐵屑過濾/生化法處理糠醛廢水［J］.中國給水排水，2005，21(5):77 －79.

［4］買文寧.生物化工廢水處理技術及工程實例［M］.北京:化學工業出版社，2002.