許金精

(廣西云檢科技有限公司，廣西 南寧 530007)

高效氧化技術(shù)與微生物技術(shù)耦合去除工業(yè)廢水中錳、鉻、氨氮

許金精

(廣西云檢科技有限公司，廣西 南寧 530007)

利用錳鹽深加工工業(yè)廢水作為研究對(duì)象，采用微電解、雙氧水、臭氧復(fù)合氧化技術(shù)對(duì)重點(diǎn)污染指標(biāo)錳、鉻、氨氮進(jìn)行前期預(yù)處理，通過考查3種氧化預(yù)處理技術(shù)對(duì)廢水中錳、鉻、氨氮的去除率，確定了該工藝的可行性，解決了高含量錳、鉻、氨氮對(duì)生物處理的嚴(yán)重抑制問題。充分發(fā)揮了生化系統(tǒng)對(duì)污水處理的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)氧化技術(shù)與微生物技術(shù)完美耦合，最終錳、鉻、氨氮去除率均達(dá)到99%。排放濃度與排放總量均滿足國家相關(guān)企業(yè)排污要求。

氧化技術(shù)；微生物耦合；錳；鉻；氨氮

錳、鉻、氨氮是環(huán)境水質(zhì)污染的重要監(jiān)測(cè)指標(biāo)之一，國家明文規(guī)定了工廠排污口錳及化合物最高排放質(zhì)量濃度為2.0 mg/L、鉻做為一類污染物最高排放濃度為六價(jià)鉻0.5 mg/L、氨氮最高排放濃度15 mg/L[1]。相對(duì)于其他工業(yè)廢水中的重金屬，錳、鉻、氨氮的去除極為復(fù)雜，近年來處理工業(yè)廢水中錳、鉻、氨氮已成為水處理熱點(diǎn)，研究的思路各不相同。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，單一處理方法有詹旭的高嶺土吸附劑去除含錳廢水中錳離子的實(shí)驗(yàn)研究[2]；有李保華的離子交換法回收錳礦廢水中錳的研究[3]；晏志軍的改性分子篩處理廢水中鉻離子[4]。趙慶良的化學(xué)沉淀法去除垃圾滲濾液中的氨氮[5]。聯(lián)合處理方法有曾輝平的含高濃度鐵錳及氨氮的地下水生物凈化效能與工程應(yīng)用研究[6]；楊家玲的冶金工業(yè)廢水中鉻、鎳、鐵的回收[7]；田文華的沸石濾料曝氣生物濾池去除COD和氨氮[8]；等等。這一系列的研究成果，為去除廢水中的錳、鉻、氨氮的確有很大的促進(jìn)作用。

對(duì)于體系復(fù)雜的錳鹽深加工工業(yè)廢水。錳、鉻、氨氮都比較高， 使用任何一種單一的工藝去除效果都不理想，本文作者提出的以微電解聯(lián)合高效氧化技術(shù)預(yù)處理與生物技術(shù)耦合的多種復(fù)合工藝處理錳鹽深加工廢水中錳、鉻、氨氮。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明錳、鉻、氨氮在逐級(jí)的處理工藝中，錳、鉻、氨氮去除率先后均達(dá)95%以上.最終均能達(dá)標(biāo)排放。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

微電解是將鐵屑和碳顆粒浸沒在酸性廢水中時(shí)，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會(huì)形成無數(shù)個(gè)微原電池。這些細(xì)微電池是以電位低的鐵成為陽極,電位高的碳做陰極，在含有酸性電解質(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)的結(jié)果是鐵受到腐蝕變成二價(jià)的鐵離子進(jìn)入溶液。由于鐵離子有混凝作用,他與污染物中帶微弱負(fù)電荷的微粒異性相吸，形成比較穩(wěn)定的絮凝物(鐵泥)而去除。本技術(shù)方案采用催化鐵碳微電解，即利用鐵碳填料中添加的催化劑成分，強(qiáng)化微電解作用，提高微電解效率，針對(duì)水體中的錳、鉻、氨氮，選擇復(fù)合填料組分及材料微觀結(jié)構(gòu)，目的提高水體中錳、鉻、氨氮的分離效果。

采用雙氧水與臭氧復(fù)合的高效氧化技術(shù)，氧化水中的有機(jī)質(zhì)，起到凈化水的作用。在含有金屬離子的污水中，使得金屬離子被氧化成高價(jià)的難溶解氧化物，并通過絮凝沉降分離。目的是在此處理單元最大程度的提高金屬離子的去除率，為后續(xù)水體脫氮提供技術(shù)條件和水質(zhì)基礎(chǔ)；為達(dá)標(biāo)排放及水質(zhì)回用奠定基礎(chǔ)。

經(jīng)微電解和高效復(fù)合的氧化處理后的水體中，生物接觸氧化法可以充分發(fā)揮同類微生物種群的協(xié)同作用，克服不同微生物種群間的拮抗作用，大大提高處理效率。采用外加碳源的生化處理技術(shù)，提高硝化與反硝化工藝，將水體中的氨氮脫除，降低至排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 主要設(shè)備

自行組裝的微電解裝置一套，高效氧化裝置一套，氣液混合泵兩臺(tái)，臭氧發(fā)生器一臺(tái)，生化培養(yǎng)系統(tǒng)一套，廣泛試紙1～14，精密試紙3.8～5.0，電子稱一臺(tái)。

1.3 主要試劑

聚合氯化鋁或聚合氯化鋁鐵(PAC)溶液，濃度為10%；聚丙烯酰胺(PAM)溶液，濃度為0.6%～1%；雙氧水(H2O2)30%；工業(yè)級(jí)氫氧化鈉；工業(yè)級(jí)硫酸；美國利蒙高效菌種等。

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

往組裝好的微電解裝置中裝好40 L實(shí)驗(yàn)廢水，刻好廢水位標(biāo)記，調(diào)節(jié)pH=5～5.5左右，打開空壓機(jī)，打開曝氣開關(guān)，微電解90 min，打開通往絮凝池的開關(guān)，放出已經(jīng)微電解處理的廢水，保持水位在4 L不變，打開通往絮凝池的曝氣開關(guān)，將配置好的10%PAC按15 g/400 mL水投放；配制好的1%PAM按1 g/400 mL水投入，曝氣約5 min，停曝氣靜置約30 min，取水樣；連接好汽液混泵，抽上清液過臭氧池，以空氣作為氧源，同時(shí)打開氧氣開關(guān)，打開臭氧裝置，打開臭氧開關(guān)，循環(huán)90 min，加10% PAC 12 mL；加1%PAM 6 mL。曝氣攪拌10 min，靜置約30 min，取水樣，清液每天加5 L到已培養(yǎng)好生化系統(tǒng)裝置中，直到置換完全部的生化池的水，送檢。

1.5 分析方法

氨氮的測(cè)定：納氏試劑分光光度法(HJ 535-2009)。

鐵、錳的測(cè)定：火焰原子吸收分光光度法(GB 11911-89)。

六價(jià)鉻的測(cè)定：二苯碳酰二肼分光光度法(GB 7467-87)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 預(yù)處理對(duì)錳、鉻、氨氮去除率的影響

調(diào)節(jié)原液pH=4.5～5.0，進(jìn)行曝氣處理，處理時(shí)間為2～2.5 h，檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 微電解技術(shù)對(duì)錳、鉻、氨氮去除率的影響

由表1可知：在經(jīng)歷了微電解預(yù)處理工藝后，錳的去除率可達(dá)70%；鉻的去除達(dá)80%左右；氨氮去除效果不明顯。

2.2 二級(jí)氧化處理對(duì)錳、鉻、氨氮去除率的影響

向微電解預(yù)處理過后的液體中加入適量NaOH使其溶液pH=8.5～9.5，按照1:600比例加入雙氧水，曝氣混合1～3 min，再按照1∶200比例加入濃度為10%的PAC，曝氣混合均勻，最后按1∶600比例加入濃度為0.6%～1.0%的PAM，曝氣混合3～5 min，停止曝氣，靜置20～30 min；檢測(cè)結(jié)果見表2。

表2 微電解+雙氧水氧化對(duì)錳、鉻、氨氮去除率的影響

由表2可知：經(jīng)過一級(jí)微電解預(yù)處理后，選擇添加少量的雙氧水氧化。進(jìn)行二級(jí)處理，錳的去除率可達(dá)98%；鉻與氨氮去除效果沒有明顯變化。

2.3 三級(jí)氧化處理對(duì)錳、鉻、氨氮去除率的影響

取第2步中液體的上清液，運(yùn)用臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧，經(jīng)氣液混合泵，使溶液與臭氧能充分接觸反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間45～60 min。水樣送檢結(jié)果見表3。

表3 高效氧化技術(shù)處理對(duì)錳、鉻、氨氮去除率的影響

由表3可知：經(jīng)歷了臭氧高效氧化，錳與鉻的去除率均達(dá)99%的理想實(shí)驗(yàn)效果。氨氮的去除效果并不理想.但是在該階段，錳與鉻已達(dá)到了可以進(jìn)入生化系統(tǒng)的濃度。

2.4 生化系統(tǒng)對(duì)錳、鉻、氨氮去除率的影響

生化系統(tǒng)培養(yǎng)好菌種，添加適宜的碳源，合理調(diào)配周期，通過稀釋與接種法處理廢水。送檢結(jié)果見表4。

表4 生化系統(tǒng)對(duì)錳、鉻、氨氮去除率的影響

由表4可知：經(jīng)歷了生化系統(tǒng)后，廢水的濃度與金屬總量均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)排放值。

3 結(jié) 論

采用微電解、雙氧水、臭氧復(fù)合氧化技術(shù)對(duì)錳鹽深加工業(yè)廢水進(jìn)行預(yù)處理，解決了高含量錳、鉻、氨氮對(duì)生物處理的嚴(yán)重抑制問題。充分發(fā)揮了生化系統(tǒng)對(duì)污水處理的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)氧化技術(shù)與微生物技術(shù)完美耦合，最終錳、鉻、氨氮去除率均達(dá)到99%。排放濃度與排放總量均滿足國家相關(guān)企業(yè)排污要求。

[1] GB8978-1996. 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] 詹旭， 羅澤， 馬騰. 高嶺土吸附劑去除含錳廢水中錳離子的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 地質(zhì)科技情報(bào)，2005，24(1)：95-97.

[3] 李保華，劉洋，李鑫，等. 離子交換法回收錳礦廢水中錳的研究[J]. 廣東化工，2010，37(11)：109-110.

[4] 晏志軍，楊建利，劉靜，等. 改性分子篩處理廢水中鉻離子[J]. 工業(yè)催化，2011，19(12)：74-77.

[5] 趙慶良，李湘中. 化學(xué)沉淀法去除垃圾滲濾液中的氨氮[J]. 環(huán)境科學(xué)，1999，20(5)：90-92.

[6] 曾輝平. 含高濃度鐵錳及氨氮的地下水生物凈化效能與工程應(yīng)用研究[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010.

[7] 楊家玲. 冶金工業(yè)廢水中鉻、鎳、鐵的回收[J]. 工業(yè)水處理，1988, 8(5): 50-51.

[8] 田文華，文湘華，錢易. 沸石濾料曝氣生物濾池去除COD和氨氮[J]. 中國給水排水，2002, 18(12): 13-15.

The Coupling of Efficient Oxidation Technology & Microbial Technology in the Removal of Manganese, Chromium, Ammonia Nitrogen in Industrial Waste Water

XU Jinjing

(GuangxiCloudDetectionTechnologyCo.Ltd.,Nanning,Guangxi530007,China)

By using manganese salt in deep processing of industrial wastewater as a research object, we will take micro electrolysis, hydrogen peroxide, ozone oxidation technology for the key pollution indicators of manganese, including chromium, ammonia nitrogen into pretreatment. In examining three kinds of technology of oxidation pretreatment in waste water of manganese, including chromium, ammonia nitrogen removal rate to determine the feasibility of this technology. We try to solve the high content of manganese, chromium, ammonia nitrogen for biological treatment of severe rejection problem. In giving full play to the application of biochemical system for sewage treatment, we have achieved perfect coupling oxidation technology and microbial technology. Eventually, we know that manganese, chromium, ammonia nitrogen removal rate can achieve 99%. The discharge concentration and total emissions can satisfy the requirements of relevant national enterprise pollution.

Oxidation technology; Microbes coupled; Manganese; Chromium; Ammonia nitrogen

2017-03-23

許金精(1977-)，女，廣西大新人，工程師，研究方向：環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理，手機(jī)：13878731917，E-mail：3556959606@qq.com.

X703

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10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.03.043