靈捷微電解技術在印染廢水處理中的應用

張海峰+張硯軍

摘 要：印染廢水具有水量大、有機污染物含量高、色度深、pH值變化大、生化性差、水質變化劇烈等特點，隨化纖織物的發展和印染后整理技術的進步，使PVA漿料、新型助劑等難以生化降解的有機物大量進入廢水中，增加了處理難度，是污水處理行業公認的難題。必須采取針對性預處理技術有效去除廢水毒性物質對生物的抑制作用，將難生化廢水轉變為易生化廢水，方可實現達標排放。無錫后墅污水廠改進工藝采用靈捷微電解技術成功實現紅豆集團印染廢水的達標處理要求。

關鍵詞：印染廢水 靈捷微電解技術 廢水處理

中圖分類號：TQ028.8 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（b）-0111-02

印染廢水具有水量大、水質復雜、色度高、難降解有機物濃度高等特性，目前普遍采用的生物法處理難度大[1]，脫色及CODCr去除效果較差，往往附加化學氧化、活性碳吸附[2]、投加大量混凝劑等脫色除臭工藝，工藝流程復雜，基建投資大，運行管理費用高，還可能造成二次污染，同時難以保持出水水質的穩定。特別是隨著印染技術的進步，更多有機染料和化工組分的使用，更是增加其治理難度。傳統工藝處理此類廢水要想達到更嚴格的環保要求勢必要改進原有處理工藝，而靈捷微電解技術將此難題迎刃而解。

后墅污水廠采用靈捷微電解技術+UASB+好氧+接觸氧化的工藝后，通過實際運行數據表明，噸水運行成本略微增加，靈捷微電堿性材料[3]在印染廢水的預處理過程中能夠有效去除部分CODCr，降低色度，并且顯著提高廢水的可生化性，再配合原有生化工藝，最終實現出水排放要求。污水廠改造后至今穩定運行一年，微電材料不鈍化、不板結沒有出現傳統鐵碳微電材料[4]的弊端。

1 項目概況

后墅污水廠處理能力為8 000 m3/d，主要處理紅豆集團的印染廢水。原工藝為：調節池+厭氧池+好氧池+生化沉淀池+接觸氧化+物化沉淀池+砂濾池。

在原調節池（原調節池分前后兩座）第一座末端設置提升泵；將原接觸氧化池（原接觸氧化池分6格）其中兩格改造為靈捷微電反應池，靈捷微電反應池共計四座（三用一備）內設布水及曝氣管線，按照靈捷微電堿性材料的安放要求每座反應池內擺放40組，共計160組。調節池內廢水經泵提升至靈捷微電反應池，按照進水、反應、排水的順序三座反應池交替進行，反應后的出水排入第二座調節池內，然后進入后續原有生化系統。反應池內均設有在線pH計，與系統PLC連接。其中，進水時間、反應時間、排水時間、pH值均由PLC及電動閥門控制，可根據處理效果調節。

靈捷微電堿性材料呈粉末狀，粒徑小于100目，與傳統鐵碳微電材料相比具有更大的比表面積。靈捷微電堿性材料的作用主要有以下兩點。

1.1 氧化還原作用

負極（陽極）：Zn+2OH--2e→ZnO+H2O EO（Zn/Zn2+）=0.40 V

正極（陰極）：2MnO2+2H2O+2e→2MnOOH+2OH-EO（Mn4+/Mn3+）=1.00 V

在堿性條件下微電材料中的Zn和MnO2存在一定的電位差，會產生大量具有較強的氧化能力的-OH，破壞長鏈有機物分子結構使其變為短鏈有機物從而降低某些有機物對后續生化菌的抑制作用、增加可生化性、降低后續生化難度，甚至直接氧化某些短鏈有機物，實現CODCr的去除；同時也能破壞印染廢水中有機物的顯色基團，達到去除色度的目的；并且NH4+存在時：NH4++e+MnO2→MnOOH+NH3↑經曝氣從而去除部分氨氮。足量的粉狀微電解材料表面形成無數的微電池回路，因而兩極發生一系列超強的鏈式連鎖反應，通過分子催進劑的作用，使反應進入自催化循環過程。

1.2 曝氣反應

針對該廢水特點，采取了曝氣的混合攪拌方式強化了靈捷微電解氧化還原的關鍵作用機理，使微電極、廢水及氧氣各項物質充分接觸，極大的提高了微電解的反應強度，同時曝氣使空氣和水強烈碰撞，將空氣中的氧充分溶解于水中，將廢水中以氣體氨為主的揮發性物質放逐到空氣中，因此產生的氣、液、固三相物質充分地接觸、混合和碰撞，在短時間內將靈捷微電解反應作用發揮極致。

2 成本效益分析

靈捷微電解技術的使用增加電費成本E1=25kW×0.7元/ kW·h÷333m3/h =0.05元/m3。

靈捷微電堿性材料增加成本E2=0.027元/m3。

由于廢水本身pH值符合靈捷微電解技術要求，故省去加堿費用。總計噸水運行成本與原有工藝相比增加0.077元。

靈捷微電解技術對現有廢水CODCr的去除率按照20%計算，進水CODCr 900 mg/L，日進水量按照8 000 m3計算，即每天有1 440 kg CODCr不經過現有工藝而得到處理。

（1） 如果用現有生化法處理同等量的CODCr將產生504 kg（含水率70%）的干污泥，現污水廠污泥噸處理費用為400元，每天節省201.6元。

（2） 按照污水廠提供的數據，使用靈捷微電解技術以后系統每天減少大約2.5 t污泥，污泥噸處理費用400元，每天節省1 000元。

后墅污水廠使用靈捷微電解技術改進處理工藝后噸水運行成本增加0.077元，但每年節省污泥處置費用約43.2萬元。

3 結論

通過無錫后墅污水廠改造前后原水與厭氧池進水水質的對比分析可以得出以下結論。

（1）改造前原水BOD5/CODCr平均值為26.7%，使用靈捷微電解技術后BOD5/CODCr平均值為32.5%，或提高5.8%。

（2）改造后經過靈捷微電解技術處理，廢水色度去除明顯。

（3）經靈捷微電解技術處理后CODCr得以去除，平均去除率為21.2%。

（4）增加靈捷微電解技術后噸水運行成本增加0.077元，每年節省污泥處置費用43.2萬元。

使用靈捷微電解技術后能去除部分CODCr，提高印染廢水BOD5/CODCr，降低色度，降低后續生化負荷，最終確保出水穩定達標。

參考文獻

[1] 趙建夫，顧國維.染料工業廢水的內電解混凝處理研究[J].同濟大學學報，1993，21（3）：339-342.

[2] Slokar YM，Marechal AML.Methods of decoloration of textile wastewateIs[J].Dyes and Pigments，1998，37（4）：335-356.

[3] 魏煥曹.一種用于堿性條件下廢水處理的微電極：中國ZL201210452101.3[P].2012-11-12.

[4] 孫華，洪英，高廷耀.鐵碳床、復合生物反應器處理染料廢水[J].中國給水排水，2001（5）：65-67.

[5] 魏煥曹，盛君杰，何自求.一種在堿性條件下處理廢水的微電解工藝：中國，ZL201210451019.9[P].2012-10-09.