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[摘要]采用微电解+ABR+接触氧化工艺进行处理苯甲酸。实验结果表明：采用微电解对废水进行预处理，不仅有效去除了38 %的COD，还大幅提高了废水的可生化性；微电解出水经ABR 厌氧生物处理，COD 去除率达75 %；最后经过二级接触氧化处理，出水COD 为100 以下，达到GB8978-1996《污水综合排放标准》一级标准。 [关键词]微电解；ABR 厌氧生化反应器；接触氧化；废水处理 [中图分类号]X5 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2012)04-0115-02 Treatment of Benzoic Acid Wastewater by Microelectrolysis-ABR-Contact Oxidation Process Gao Honggang, Shi Chaoqun, Wang Wei, Xu Linlan Abstract: Microelectrolysis-ABR-Contact Oxidation Process was used in the treatment of benzoic acid wastewater. The result showed that the removal rate of COD is about 38 % with -microelectrolysis, and the biodegradability of the wastewater is greatly improved. In ABR, the removal rate of COD was 80 %. After treatment by two-stage contact oxidation, the COD in final effluent was less 100 mg/L, which can meet the first grade discharge standard in 《Integrated Sewage Discharge Standards》(GB8978-1996). Keywords: microelectrolysis；ABR；Contact bio-oxidation；wastewater treatment 化工废水一直以来都是废水处理研究领域的热点和难点之一。苯甲酸是重要的有机化工原料，在医药、食品、化工方面具有广泛的应用。苯甲酸的排放给环境带来了严重的污染，开发有效的处理方法具有社会和经济意义。由于苯甲酸是具有毒性、酸性腐蚀性的化学物质，如果直接采用生物处理工艺将对微生物产生抑制性或毒性。该废水传统的处理方法包括：萃取法[1-2]和大孔树脂吸附法[3-6]。 综合考虑废水的处理成本、处理效果等因素，本研究对某化工厂苯甲酸废水采用微电解预处理，该法以废铁屑为原料，经济实用，在去除去除部分COD 的同时，又破坏了苯甲酸的结构，大幅提高了废水的可生化性。微电解处理后再进入到生化系统进行生物处理，取得了较好的处理效果，为工程设计提供了依据。 1 实验部分 1.1 试剂及仪器 石灰，H2SO4，NaOH：分析纯； ABR 生化反应器，接触氧化反应器。 1.2 废水水质 实验用水取自武汉某化工厂，废水水质：COD 为20000～30000 mg/L，pH 为2～3。 1.3 实验用菌种 ABR 厌氧生化反应器和接触氧化反应器接种研发的高效复合菌种，该复合菌种包括：氧化葡糖杆菌(Gluconobacter oxydans)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)、短乳杆菌(Lactobacillus brevis)、藤黄微球菌(Micrococcus leutus)、晕轮微球菌(也称喜盐微球菌， Micrococcus halobius) 、产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes)、致金假单胞菌(Pseudomonas aureofaciens)、绿叶假单胞菌(Pseudomonas chlororaphis)、硝酸还原假单胞菌(Pseudomonas nitroreducens)、核黄素假单胞菌(Pseudomonas riboflavina)、和敏捷假单胞菌 (Pseudomonas facilis)等，以活性炭为微生物载体。 1.4 工艺流程与装置 废水处理工艺流程见图1。
图1 工艺流程 Fig.1 Technological process 微电解反应器用Φ160 mm×300 mm的有机玻璃制成，加入块状的废铸铁。装入反应器里铸铁先用NaOH 溶液清洗，再用HCl进行活化[7]。反应器底部装有曝气头。 然后，将废水不调pH 直接加入反应器里，每隔1 h 取出一定量的水样用石灰调节pH 至9～10 之间进行搅拌15 min，混凝沉淀后测滤液的COD，并将滤液加适量水稀释作为ABR 反应器的进水。 ABR 厌氧生物反应器为UPVC 材质，中间用隔板隔成四个均等的单元格，总容积为20 L，在每个单元格的底部加入0.5 kg粒径为3～6 目的活性炭颗粒作为微生物的载体。从上部进水，从另一端的上部出水。进水用计量泵控制流速来控制停留时间，水力停留时间约为48 h，每天定时检测出水的COD。加入菌种后，进行一周时间的驯化。 两个好氧反应器均为柱状，容积为20 L，内加2 kg粒径为30～80 目的活性炭颗粒作为微生物的载体。加入菌种后，进行2周曝气驯化，是菌种充分的负载在活性炭上。 1.5 分析方法 COD 采用重铬酸钾法测定。 2 结果与讨论 2.1 微电解实验 微电解设备中的废铸铁的主要成分为铁和碳，铸铁在酸性废水中，随着铸铁被腐蚀不断的溶解，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。原电池反应生成的H 和Fe2+等均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，能破坏有色废水中的发色物质的发色结构，达到脱色的目的；能使有机物断链，有机官能团发生变化，使废水的可生化性显著提高，为后续生化处理提供有利条件；经过微电解预处理后废水的酸度大大降低，减少了中和剂的使用量。微电解出水加碱调节pH 后，铁的絮凝作用可凝聚废水中的悬浮物，另外，原电池周围的电场可附集废水中的胶体，从而去除部分的COD[8-9]。 在不加酸调节pH 的条件下，考察微电解反应时间对COD 去除率的影响。实验结果见图2。
图2 反应时间对COD 去除率的影响 Fig.2 Variation of removal rate of with time 由图2 可知：随着微电解反应时间的增加，COD 的去除效率逐渐升高，但到3 h 以后，COD 去除率基本稳定，不再继续升高，最高去除率为38 %。这是因为刚开始时，废水的pH 较低，溶液中所含的H+和Fe2+较多，氧化还原反应剧烈。随着反应时间的延长，pH 不断升高，生成的H+和Fe2+逐渐减少。同时，由于微电解材料用的是废铸铁块，表面积较小，所以，反应的时间较铁屑要长，但块状的不易板结。 2.2 ABR 实验 将微电解出水用石灰调节pH 至9～10 之间混凝沉淀后，加入适量的稀释水配制成不同COD 浓度的废水，废水COD 浓度分别为：2000 mg/L，3000 mg/L，4000 mg/L，5000 mg/L，6000 mg/L，7000 mg/L，用计量泵打入ABR 反应器。一种废水运行5 d，COD去除率达到一定数值后再换更高COD 的进水，当进水达到7000mg/L 后，连续进水12 d。停留时间控制为48 h。处理效果如图3所示。 由图3 可知，COD 的去除率基本是随着运行时间的延长而增加；进水的第1 天COD 的去除率均在30 %以上，到第5 天，COD去除率达到了60 %～80 %。 这说明ABR 反应器里的微生物群体对该废水的生化性较好。当进水COD 达到7000 mg/L 时，更进行了12 d 的进水，从第5天开始，COD 去除率基本稳定在75 %左右，出水基本稳定在1700mg/L 左右。基本达到了预期的效果，为后续的生化处理奠定了基础。
图 3 ABR 实验结果 Fig.3 The lab result of ABR reaction 2.3 接触氧化实验 ABR 出水进入一级接触氧化反应器，停留时间为24 h，废水处理结果见图4。由图4 可见，一级接触氧化反应出水COD 是随着运行时间的延长而降低，COD 去除率基本保持在80 %～90 %，这说明接触氧化的处理效果较好。 一级接触氧化出水再进入二级接触氧化反应器，停留时间为24 h，COD 去除效果见图5。 实验结果表明，出水无色透明，COD 去除率在80 %～90 %之间，出水COD 在100 mg/L，实现达标排放。
图4 一级接触氧化实验结果 Fig.4 The lab result of the first class Bio-contact oxidation frocess
图5 二级接触氧化实验结果 Fig.5 The lab result of the two class Bio-contact oxidation frocess 3 结论 (1)废水较低的pH 有利于微电解反应的进行，在废水不调pH的条件下进行微电解反应，COD 去除率可达到38 %，可生化性大大的提高，为废水的后续生物处理创造了有利条件。 (2)当ABR 进水COD 达到7000 mg/L，停留时间为48 h 时，去除率为75 %。 (3)COD 为7000 mg/L 以下的苯甲酸废水经过ABR+二级接触氧化工艺处理后，最终出水小于100 mg/L，达到GB8978-1996《污水综合排放标准》一级标准。 参考文献 [1]秦炜，王升，梅帆，等．苯甲酸生产废水的处理与资源化[J]．环境科学，2004，25(4)：78-81． [2]李振宇，秦炜，黄焱，等．溶剂萃取法对苯甲酸废水预处理的研究[J]．环境科学，2001，22(5)：79-82． [3]朱桂琴，赵娜，郭芬芬．H-103 大孔吸附树脂处理废水中苯甲酸的研究[J]．工业水处理，2010，30(4)：63-65． [4]朱桂琴，焦晓燕．大孔吸附树脂处理模拟苯甲酸废水的研究[J]．河北北方学院学报，2009，25(4)：14-17． [5]刘福强，陈金龙，李爱民，等．吸附树脂对苯甲酸的吸附动力学研究[J]．环境科学与技术，2004，27(6)：3-6． [6]刘福强，陈金龙，李爱民，等．超高交联吸附树脂对苯甲酸的吸附研究[J]．离子交换与吸附，2002，18(6)：522-528． [7]赖鹏，赵华章，王超，等．铁碳微电解深度处理焦化废水的研究[J]．环境工程学报，2007，1(3)：15-20． [8]任拥正，章北平，张晓昱，等．铁碳微电解对造纸黑夜的脱色处理[J]．水处理技术，2006，32(4)：68-70． [9]兰紫荆，王中琪，邓丽娟．铁屑内电解法处理含油废水的研究[J]．江苏环境科技，2007，20(1)：29-33． (本文文献格式：高洪刚，史超群，王伟，等．微电解+ABR+接触氧化处理苯甲酸废水[J]．广东化工，2012，39(4)：115-116) [作者简介] 高洪刚(1981-)，男，安徽泗县人，硕士，主要从事化工废水处理技术的研究。 |
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