微电解技术强化活性污泥法处理有机废水的研究与应用.docx

微电解技术强化活性污泥法处理有机废水的研究与应用污水治理中国资源综合利用ChinaResourcesComprehensiveUtilizationVo1.25.No.52007年5月微电解技术强化活污泥法处理有机废水的研究与应用陈小强一,程爱华,王志盈(1.西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西西安710055;2.陕西科技大学资源与环境学院,陕西成阳712081;3.西安科技大学地质与环境工程学院,陕西西安710054)摘要:在介绍微电解技术原理及特点的基础上,重点阐述了利用微电解技术对传统活性污泥法在提高废水可生化性和强化活性污泥沉降性能两方面的作用,介绍了利用微电解技术处理有机废水的研究现状和存在的问题,指出了今后微电解技术在改造传统活性污泥法的发展方向.关键词:微电解;活性污泥法;废水处理中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:10089500(2007)05-0030-03ResearchandApplicationofMicro-electrolysistoOrganicWastewaterTreatmentbyActiveSludgeProcessChenXiaoqianbJ,ChengAihua1,WangZhiyinbJ(1.SchoolofEnvironmental&MunicipalEngineering,XianUniversityofArchitecture&Technology,Xian710055,China;2.SchoolofEnvironmental&Resource,ShanxiUniversityofScience&Technology,Xianyang712081,China;3.DepartmentofGeology&EnvironmentalEngineering,XVanUniversityofScience&Technology,Xian710054,China)Abstract:Thispapersummarizesthemechanicandpropertiesofmicroelectrolysistechnology,especiallyusingthemicro-electrolysistoimprovethetraditionalactivesludgeperformance.Theoneistoimprovethebiodegradecapabilityofwastewate,theotheristoenhancethesedimentationperformance.Theresearchsituationandproblemrelatedtotheapplicationofmicro-electrolysisarepointedoutandthedevelopmenttrendofthistechnologyisalsoinvestigated.Keywords:micro-electrolysis;conventionalactivesludge;wastewatertreatment微电解技术是基于电化学的氧化还原反应原理,通过反应介质组成的原电池对废水进行处理的化学处理工艺,又称为内电解法,铁炭电解法等.它是通过电附集,混凝,吸附过滤等综合作用来处理废水.该工艺具有适用范围广,处理效果好,使用寿命长,成本低廉及操作维护方便等特点.而传统的活性污泥法仍是当前应用最为广泛的污水处理技术之一.随着工程技术应用的日益拓展,活性污泥法也在不断的改进和完善.其中活性污泥法与其他技术的联用是一个重要的发展方向,利用微电解技术来强化活性污泥法就是联用技术中研究的一个热点.1微电解技术强化活性污泥法的反应机理微电解技术主要是利用金属腐蚀原理,构成微小原电池,发生氧化还原反应,从而去除水中有害物质.在强化活性污泥法处理有机废水时,这些作用主要体现在对废水可生化性的强化和活性污泥沉降性能的提高两方面.1.1Fe的还原性Fe是活泼金属,在酸性条件下,它的还原能力能使某些有机物被还原为还原态.例如将硝基苯可还原成胺基物,还原后的胺基有机物颜色淡,易于被微生物分解,使废水中的色度降低,提高了废水的可生化性.另外,Fe在酸性条件下生成的Fe可使偶氮型染料的发色基还原降解口,反应机理如下:4Fe2+RN=NR+4H2ORNH2+RNH2+4Fe+4OHFe的电极电位是E.(Fe+/Fe)一0.440V,具有还原能力,在金属活动顺序表中排在铁后的金属就有可能被铁置换出来而沉淀在铁的表面.此外,Fe可使有毒重金属转化为弱毒性物质,例如Cr(VI)在酸性条件下,E.(CrEO72-/Cr3)=1.36V,在碱性条件下,E.(Cr042-/CI3+)=一0.20V.因此,在酸性条件下,Cr(VI)的氧化能力较强,而在碱性条件下Cr(VI)的氧化能收稿日期:20070212基金项目:陕西省自然科学基金(2004E211),陕西科技大学校内自选项目(ZX0508),西安科技大学培育基金(200608).作者简介:陈小强(1979一),男,西安建筑科技大学环境工程专业在读硕士研究生,研究方向为废水的生物处理理论与技术.-30-第5期陈小强等机废水的研究与应用污水治理力较弱.在酸性条件下,铁与Cr(VI)分别可发生如下反应:3Fe+Cr2072-+14H-3Fe+2Cr3+7H2O6Fe2+Cr2072-+14H6Fe2Cr3十+7H20铬由毒性较强的氧化态Cr20转化成毒性较弱的C还原态.从而减少其毒性,增加了废水可生化性.1.2原电池反应一般的微电解法采用的是废铸铁屑,铸铁屑为铁炭合金,当浸没在废水溶液中时就构成成千上万个细小的微电池|4.微电池以纯铁为阳极,炭化铁及杂质为阴极,构成原电池,发生电极反应.当在溶液体系中加入活性炭等阴极材料时,又可在宏观组成宏观电池,加速了铸铁的腐蚀.电极反应生成的产物具有较高的化学活性,在中性或偏酸性的环境中,铸铁电极本身及其所产生的新生态H,Fe等均能与废水中许多组分发生氧化还原反应,能破坏有色废水中发色物质的发色结构,达到脱色的目的.另外在一个个原电池周围产生微小电场.在电场的作用下,许多废水中存在着的稳定的胶体会被附集,脱稳,从而凝聚,沉淀,有利于污泥的沉降.1.3铁离子的电子传递作用铁在活性污泥中是一种重要的微量金属元素,几乎所有的微生物都需要Fe.在好氧条件下|5,Fe可以作为氧化细胞色素的电子受体,参与FADH:和NADH:两条氧化呼吸链的电子传递,能够作用于过氧化氢酶,过氧化物酶和顺乌头酸酶的合成.微电解作用中产生的新生态的铁离子能够参与这种电子传递,可以有效的加强微生物的呼吸作用,有利于增加生物量,增强了对废水的降解能力.1.4铁离子的絮凝沉淀作用在酸性条件下,用铁屑处理废水时,会产生Fe和Fe.溶液pH值调至碱性时,会形成Fe(OH):和Fe(OH)絮凝沉淀.新生成的Fe(OH)的吸附能力高于一般药剂水解得到的Fe(OH)吸附能力.这样,废水中原有的悬浮物,通过微电池反应产生的不溶物和构成色度的不溶性染料均可被其吸附凝聚.在电池反应的产物中,Fe2+和Fe3+tE将和一些无机物发生反应生成沉淀物而去除这些无机物,以减少其对后续生化阶段的毒害性.如S2-,CN一等将生成FeS,Fe(CN)Fe4EFe(CN)等沉淀而被除去.1.5物理吸附作用铁屑有着丰富的比表面积,能吸附多种金属离子,促进金属的去除.同时铁屑中的微碳粒对金属的吸附作用也是不可忽视的,而且铸铁是一种多孔性的物质,其表面具有较强的活性,能吸附废水中的有机污染物,净化废水.2应用与发展2.1印染废水的处理马红芳考察了SBR法和内电解一SBR法处理含活性染料,直接染料及还原染料的印染废水的有机物降解效果.结果表明内电解一SBR工艺处理印染废水效果优于单独的SBR法,COD和色度去除率分别达到85%和90%,内电解明显强化了SBR生化工艺的效果.而且组合工艺中的污泥浓度是SBR法的2倍,COD去除率提高了20%,对氧的利用率也高于单独的SBR.邹海燕,奚旦立利用生物铁法一SMBR处理模拟印染废水与普通SMBR进行平行对比试验,结果表明生物铁法一SNBR在提高处理效果,减轻膜污染,改善污泥性能方面有着明显优势.在容积负荷比普通SMBR平均高25%的情况下生物铁法一SMBR对COD,染料和偶氮基的去除效率分别高1.0%,9.5%,5.2%.在膜通量均值比普通SMBR提高25%的情况下,压差只有后者的36%.在不排泥的条件下生物铁法一SMBR稳定运行天数是后者的2.5倍.镜检表明生物铁法一SMBR污泥絮体疏松多孔,污泥颗粒大,平均粒径是SMBR法的3.10倍,系统中存在大量原,后生动物,污泥比耗氧速率OUR是后者的1.23倍.2-2舍酚,氰废水的处理李向富等人隅采用粉末活性炭及生物铁复合法改造大庆石化总厂含氰废水处理装置.研究表明:(1)复合法增强了菌胶团的凝聚性,提高菌胶团的吸附氧化性能和再生能力,与普通活性污泥法相比,COD去除率能够提高20%左右,BOD去除率提高30%左右;(2)复合法提高了生化系统的抗有机物冲击能力,与普通活性污泥法相比,提高COD负荷20%,并且提高了抗温度冲击能力,在40时,COD的去除率仍可达到65%左右,受有机物冲击回复时间较普通活性污泥法缩短了7d左右.23制药废水的处理程汉林等在曝气池中安装零价铁复合填料,强化活性污泥法处理高浓度中药废水.研究表明,零价铁强化活性污泥法的COD去除率比对照实验的普通活性污泥法的COD高16.3%,可获得更高的MLSS,约5429m#L,比对照实验高1617mg/L,而且指出铁复合填料强化活性污泥法特别适应于水质水量不稳定的偏酸性工业废水处理,在工程上应用经济,可行.王永广口伽利用微电解一好氧组合工艺研究了中一31污水治理中国资源综合利用第5期药废水处理.实验结果表明废水COD去除率可达90%以上,色度去除率85%以上,出水水质符合污水综合排放标准中一级排放要求.通过实验得出了适宜的工艺参数,微电解时间为60min,pH值-8.5-9.0,常温.2.4制革废水的处理裴保安等人应用生物接触氧法处理制革废水,对投加铁盐和不投加铁盐的试验进行对比.结果表明:(1)生物铁法能够强化生物氧化,提高制革废水COD,BOD的去除率;(2)生物铁法产生的污泥沉降性能要高于非生物铁法产生的污泥,二沉池悬浮物去除率提高了16%.3存在的问题及发展方向利用铁炭内电解作用强化活性污泥法的组合工艺在处理废水中易出现铁屑结块,沟流现象.当微电解填料过高时,底部铁屑压实作用过大,易结块,污泥在铁炭表面堆积,使铁钝化而降低了微电解作用.在相关报道中研究较多的是各种废水处理效果方面,但对反应机理及动力学方面研究较少,对内电解法对N,P去除的强化作用未有报道.在实际的工程应用中期望设计出简单方便,经济高效的铁炭填料装置.参考文献1沈耀良,王宝贞.废水生物处理新技术理论与应用M.北京:中国环境科学出版社,1999.行业动态2周培国,傅大放.微电解工艺研究进展J.环境污染防治技术设备,2o01,2(4):1824.3张亚静,应金英.铁碳内电解法处理印染废水J.环境污染与防治,2000,22(5):3336.4陈郁,金燮.零价铁处理污水的机理及应用J.环境科学研究,2000,13(5):2427.5龙腾锐,孟雪征,赖震宏.Fe对活性污泥系统的影响J.给水排水,2004,30(12):1517.6马红芳.内电解提高印染废水生物处理的研究J.工业用水与废水,2o03,34(4):2932.7邹海燕,奚旦立.生物铁法一MBR处理模拟印染废水J.印染,20o5,23(5):912.8李向富,罗兴华,余政哲.粉末活性炭及生物铁复合法在含氰废水处理中的应用J.石油化工环境保护,1996(1):16.9程汉林,林晓生,白明超.零价铁强化活性污泥法处理高浓度中药废水实验研究J.给水排水,2004,30(6):5256.1O王永广,张键.微电解一好氧组合工艺处理中药废水的研究J.扬州大学(自然科学版),2001,4(4):79-82.11裴保安,张慧利,宋同鹤.生物铁法处理制革污水J.河南科技,1997(9):1921.(责任编辑/赵建国)吉林省金属回收协会第二届会员代表大会召开吉林省金属回收协会第二届会员代表大会于2007年3月30日在吉林市皇家花园宾馆隆重召开.来自全省各地,市,州金属回收企业与报废汽车回收企业和长春一汽综合利用有限公司,吉林松原油田资产经营公司等国有大型企业5O余名代表参加了会议.中国物资再生协会常务副会长龙少海,吉林省商务厅人事教育处史东茂处长,商业改革发展处魏大伟副处长,市场体系建设处于德纯副处长;吉林省发改委环资处苏柏山副处长,吉林省公安厅刑侦局张晶峰处长,迟大海队长,吴辉科长;省环保局污控处翟德斌主任;吉林市商务局冯子瑜处长等领导出-32-席了会议.黑龙江省物资再生协会吕鸿魁会长,王暄副会长,郝春福副秘书长应邀出席会议.会议由吉林省金属回收协会副会长马志忠主持,李爱国会长作了题为加强行业管理,发挥协会作用,为繁荣金属回收事业,振兴吉林经济而努力奋斗的工作报告.各位来宾也在会上讲了话.参加会议的代表一致认为,这次大会开得非常及时,既统一了思想,提高认识,又明确了今后发展方向,为行业规范管理,加强自律,探讨制定行规行约,实行行业规范管理奠定了基础.(再协)