譯文-缺氧和生物接觸氧化的組合方法處理印染廢水的效果

1、缺氧和生物接觸氧化的組合方法處理印染廢水的效果摘要印染廢水處理的一項研究是實行采用厭氧和生物接觸氧化的組合方法。結果顯示酸堿值不斷地上升，而且氧化還原電位逐漸地下降，在厭氧反應器的格間1到格間6之間下降。當水力的滯留時間是12小時的時候，色度去除率是92%和厭氧反應器排出的水的顏色可以達到中國的紡織品和染色的工業(yè)專業(yè)的排放標準(等級-1)?？偟倪^程的COD去除效率是86.6%，而且COD可以達到中國的紡織品和染色工業(yè)的專業(yè)排放標準(等級-2)。關鍵詞: 印染廢水，厭氧反應器，生物的接觸氧化法，氧化還原電位法大綱1 引言2 方法2.1 系統(tǒng)配置2.2 未處理的廢水的特性2.3 實驗的方法3 結果

2、和討論3.1 在厭氧反應器的氧化還原電位和酸堿值3.2 色度去除3.3 COD去除4 結論參考文獻1 引言每個年大量的合成染料被用于印染在全世界被生產(chǎn)，而且一部分的染料與廢水一起被排放(羅賓森等人，2001)。還有一些染料，泥漿，印染輔助劑、酸或堿、纖維質和無機化合物在印染廢水里。此外，一些染料包含硝酰、胺基和重的金屬材料，像銅、鉻、鋅和砷等等(楊和黃, 2002)。成分會因為不同類別的染料，染色處理過程,染料的濃度和設備規(guī)模將會被改變(Delee等人,，1998)。因此廢水的水質是不穩(wěn)定的。一般來說，印刷和染色廢水是弱堿性的，有很大的流量，高色度濃度,由復雜成分組成，被很重地污染而且難以被生

3、物分解(黃等人, 2001)。因此簡單生物處理的使用方法很難使其達到排放標準,而物埋化學處理方法需要高操作費用(Pearce 等人, 2003)。目前，研究人員逐漸地發(fā)現(xiàn)新的處理過程,廢水首先在缺氧情況之下被分解，然后在需氧的情況被處理(Lourenco等人，2000和Yu等人，2000)。厭氧水解-好氧處理印刷和染色廢水已經(jīng)被認為比傳統(tǒng)的方法占優(yōu)勢。因為厭氧水解，水力的滯留時間 (HRT)短，而且廢水中的非可能降解有機化合物能被轉換成可能降解的物質,也就是，廢水的降解性能也大大提高。同時地，部分的COD能被去除?？紤]許多厭氧微生物的慢成長率，研究的主要目的是高效反應堆的設計必須要有大量的厭氧

4、污泥和很少缺氧微生物的損失的生物反應器。 因此剩余的好氧污泥回流被利用增加厭氧污泥的數(shù)量。同時，污泥在整個廢水處理的過程將保持處于均衡的狀態(tài)(陳等人，1999)。 厭氧的反應器(厭氧反應器)作為一個酸化水解的過程在這個研究中被采用。有一些小的格間在厭氧反應器里，在厭氧反應器中厭氧的酸化水解階段隨著廢水的流動可能在每個格間中開始產(chǎn)生。反應器里的水流的類型近似的相當于是單向流動的直流。除這些之外，厭氧反應器有較好的抵抗沖擊負載和毒性的優(yōu)點。它有一些其他的特性，像是容易地啟動和沒有短流、擠塞和產(chǎn)生回流.(李等人,2001和徐等人，2002)。因此,一個組合的方法,這個組合的方法就是厭氧反應器作為一個

5、水解酸化的過程和生物的接觸氧化法作為一個好氧的過程被用于這個研究。2 方法2.1 系統(tǒng)配置實驗構造結構的概要示意圖顯示在圖1中。一開始的厭氧反應器由六個格間組成的，其前面的五個格間是當做水解酸化箱和第6個格間則是當做沉淀池。每個格間都有二個取樣的水龍頭在側面的上側和它的下面，而且上面的是一個取樣廢水的水龍頭，而下面的那個是用于污泥取樣。在每個格間中都設定一個擋板，酸化水解室被分開成為二個部分。一是廢水在下面流動的室，而且另一個是廢水在上面流動的酸化水解室。在擋板的底部，有一個45°角的引導的擋板。它是用于確定廢水在反應器室中能夠充分地和污泥混合。厭氧反應器的尺度是441×

6、156 ×353 毫米(l × w × h)，而且生物的接觸氧化法的氧化池的尺度是430×150 × 400 毫米 (l × w × h)。彈性的填料被填滿于生物的接觸氧化池中。在厭氧反應器的第六個格間和沉淀池中的污泥被污泥回流泵抽到厭氧反應器的前面進行回流了。 圖 1. 實驗構造的概要示意圖 (1. 廢水池; 2. 提升抽水機; 3. 液體流量計; 4. 酸化水解反應器; 5. 污泥回流泵; 6. 生物的接觸氧化池; 7. 沉淀池)。 2.2 未處理的廢水的特性未處理的廢水是從中國南京市的一些印染公司排出的印染廢水。廢水的

7、特性依下列各項:外觀的顏色是紫色的;色度為200 倍; 酸堿值為12.2，COD為1201.7毫克每升和溫度為17.8 °C。 2.3 實驗的方法未處理的廢水的酸堿值先被調整至7.05。后來，廢水再被抽水機灌入?yún)捬醴磻髦辛恕?廢水在厭氧反應器中的停留時間被控制在12小時。之后廢水被水解酸化，廢水從厭氧反應器中流出進入了生物的接觸氧化池中進行好氧的生物處理。最后，混合的液體進入了沉淀池中，而且污泥會在這一個池中被存放。在穩(wěn)定的情況下，厭氧反應器和生物的接觸氧化作用箱中的水樣品被收集了。在這些收集的樣品中的色度濃度和COD被進行實驗測量。同時地，為了要顯示廢水在生物處理中的反應是穩(wěn)定的

8、，氧化還原電位(ORP)和酸堿值也被測量了用于檢查和控制組合處理系統(tǒng)的是否正常運行。 3 結果和討論3.1 在厭氧反應器的氧化還原電位和酸堿值一般來說，在印刷和染色廢水的生物處理中溶解氧、酸堿值和氧化還原電位通常用來檢查并且控制生物化學反應器的是否正常的運行,而且用于表示生物化學法的穩(wěn)定性。但是在非需氧氣的情況，可能只有酸堿值和氧化還原電位可以作為相同的目的。傳統(tǒng)地，酸堿值是被應用于控制厭氧的消化的一個參數(shù)，然而氧化還原電位是可以應用于控制廢水生物處理中包含所有的氧化還原作用反應范圍的一個參數(shù),這也就是說，氧化還原電位可以用來反映需氣的,厭氧和無氧的情況。為了檢查并且控制生物化學反應更好的正常

9、運行，在這項研究中酸堿值和氧化還原電位都被用于作為檢查和控制的參數(shù)。格間1到6里酸堿值分別是6.90，6.92，7.00，7.15和7.16。廢水流進到格間1的時候酸堿值從7.05降低了到了6.90，而且在后者的格間，酸堿值開始呈現(xiàn)出上升的趨勢了。在第二或第三個格間，廢水的酸堿值的變化非常小，而且酸堿值上升的值只有0.01。此外，其他格間的酸堿值上升的快速而且在最后已經(jīng)超過了7.15。因為這些，在印刷和染色廢水的酸化水解的過程中，我們可以見到廢水的酸堿值只在格間1里被降低,而在其他格間都是上升了的。這樣的變化規(guī)律是如此的不同于通常有機物的水解過程中廢水的酸堿值的變化定律。因此，為了找出這個規(guī)律

10、的原因，一個紫外線光譜和可見光光譜測量儀被用來測量每個格間的水樣品。依照廢水水樣的紫外線光譜和可見光光譜，我們可以發(fā)現(xiàn)一個清楚的特性吸收尖峰出現(xiàn)在254納米的波長上。沿著厭氧反應器的格間的序號，水樣的吸光度符合吸收尖峰依次減少的規(guī)律。這表示顯示色度的物質很明顯被微生物逐漸地消除分解了。在偶氮染料里的二氮化合物的化學鍵可能被偶氮還原酶在厭氧或者缺氧的情況被分開，然后一個偶氮染料分子被分解成了二個胺分子- NH2，它可以用下面的這個公式表示如下(Wuhrmann 等人，1980)：R1-NN-R2 + 4e + 4H+  R1-NH2&#

11、160;+ R1-NH2這里，R1 和 R2 是各種不同的苯基和苯酚的殘留物。 然后，胺在厭氧的情況下和氫化作用酶和水解酶的一個作用下可以被分解成為氨(陳等人, 1992)。因此，我們可以想像得到這是水解微生物的作用的效果，在未處理的廢水的偶氮基生產(chǎn)了有機的胺類和氨。而且這些產(chǎn)生出來的有機的胺類和氨溶液的酸堿度是堿性的, 如此沿著厭氧反應器的格間的序號，廢水中有機胺類和氨的數(shù)量是逐漸地增大的。為了要證明它,在11.4°C的溫度下測量格間1到6里的氨氮的濃度，而且這些濃度分別是18.0個毫克每升，18.8毫克每升，19.4毫克每升，20.7毫克每升，22.4毫克每升，26.8

12、毫克每升。氨氮的濃度從格間1到6之間依次上升，因此，氨氮的濃度的增加在中和了有機碳在其水解和酸化期間酸堿值的降低。結果就出現(xiàn)了，從格間1到6里的酸堿值不斷地逐漸上升。 缺氧情況，從氧化作用到還原作用的過渡的情況，對廢水的水解和酸化過程是有利的。但是沒有任何的氧氣參與的還原反應情況是不利廢水酸化和分解過程的。因此水解的適宜 氧化還原電位是從+50毫伏至-100毫伏的(沈和王, 1999)。在這實驗里，在厭氧反應器的格間1到格間6的氧化還原電位的值被測量了，這些氧化還原電位的數(shù)值分別是-53.9毫伏，-58.2毫伏，-61.8毫伏，-68.0毫伏，-88.4毫伏和-92.4毫伏。依照這些氧化還原電

13、位的數(shù)值，我們知道沿著厭氧反應器的格間的序號，水樣品的氧化還原電位變化的規(guī)律是依次降低的。氧化還原電位從在格間 1 中的53.9毫伏降低到在格間6中的92.4毫伏，因此缺氧的程度是沿著格間的序號的改變依次越來越深，但是所有的氧化還原電位的數(shù)值被嚴格地控制在-100毫伏和+50毫伏之間。 3.2 色度去除在圖2中顯示的是經(jīng)過厭氧反應器的每個格間和生物接觸氧化作用處理后排出的水的顏色和它的去除的效率.未處理的廢水進入?yún)捬醴磻髦? 在格間1中廢水的色度會從200倍降低到40倍,然后隨著反應的進行而逐漸地降低。在格間6中，廢水的色度只有16倍了。 對應厭氧反應器的格間的序號，色度的去除效率從格間1

14、中的80%上升了到了在格間6的92%。 結合紫外光和可見光的光譜分析,我們可以得出印刷和染色廢水包含偶氮基的色度的去除效率是非常好的結論。除這些之外，從未處理的廢水流經(jīng)到格間6，廢水的外觀顏色依次分別是紫色、橙黃色、橙黃色、橙黃色、淺黃色、淺黃色和淺紅色和褐色。只有使用厭氧反應器對廢水進行預處理，處理后的水流出的顏色的色度才可以到達中國的紡織品和染色的工業(yè)專業(yè)的排放標準(等級-1)(色度是40倍)(GB4287-92).當從厭氧反應器的流出的廢水進入了后面的生物的接觸氧化作用的時候，經(jīng)處理后排出的水的顏色的色度降低到10倍了，而且廢水中的色度的去除效率上升到了95%左右。 圖2. 在經(jīng)過厭氧反

15、應器的格間和生物接觸氧化作用的處理后排出的水的顏色的色度和它的去除的效率。 3.3 COD去除圖3中顯示的是廢水經(jīng)過厭氧反應器的每個格間和生物接觸氧化階段的作用處理后排出的COD和它的去除的效率。在未處理的廢水進入了厭氧反應器之后，COD逐漸地沿著格間的序號而依次減少了,具體地，COD從在格間1的829.5個毫克每升減少到在格間6中的513.9個毫克每升。對應于每個格間的序號，廢水中的COD的去除效率從31%上升到57.2%。在第一個和第二個格間中的COD的下降的數(shù)值是相當大量的。原因是廢水中的可能生物降解的物質首先在這二個格間中被分解了。在后面的格間中的時候，非可能生物降解的有機物的化學結構

16、被移轉了，而且它們被分解到可能生物降解的中間產(chǎn)物了，因此，后面的格間對COD去除的貢獻是比較少的。之后，廢水從厭氧反應器中流出進入了生物的接觸氧化池和沉淀池中。最后，處理后排出的水的COD只有160.6個毫克每升,和總計廢水的的COD去除效率是 86.6%.處理后排出的水的COD可以達到中華人民共和國印染和紡織品工業(yè)的排放標準 (等級-2)(CODCr 180 毫克每升)(GB4287-92).圖3 在經(jīng)過厭氧反應器和生物接觸氧化法作用后的廢水的COD和它的去除效率。 4 結論厭氧反應器-生物的接觸氧化作用的組合方法被用于研究處理印染廢水，在實驗室里測量其處理的效果。結果指出組合的方法是處理印

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