微电解-混凝沉淀-生化法处理松脂加工废水

李红莲

(闽西职业技术学院 化学工程系,福建 龙岩 364021)

松香和松节油是重要的工业原料，广泛用于肥皂、造纸、橡胶、涂料、化工、医药、塑料、电气和印刷等工业企业，松香也是中国的大宗出口物质之一[1].随着工业生产与科学技术的发展，企业对松香和松节油的需求量在逐年增加，但企业在生产过程中也产生大量废水，这些废水具有水量和pH值变化大、CODcr浓度高、含油量大、可生化性差等特点，若不经过处理就直接排放，会给生态环境带来严重的污染[2].

1 设计水量及水质

某林化有限公司生产松香、聚合松香和松香树脂等产品，设计污水总量约600 m3/d，废水排放执行《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中的一级标准[3]，设计废水的进水水质和出水排放标准见表1.

表1 进水水质及出水排放标准Tab.1 Quality of influent and discharge standard of effluent

图1 废水处理工艺流程Fig.1 Flow diagram of wastewater treatment

2 处理工艺及设计参数

2.1 处理工艺

废水处理的工艺流程见图1.

2.2 设计参数

主要构筑物的规格及设计参数见表2.

表2 构筑物规格及设计参数Tab.2 Specification of structure and design parameters

3 调试运行

根据松脂加工废水的特性，废水处理可分为预处理、混凝沉淀处理和生化处理3个工段.预处理工段的核心是微电解处理，有利于后续处理达到良好的效果；混凝沉淀处理工段主要是控制混凝和沉淀效果，混凝池投加碱调节微电解出水pH值，投加石灰乳使废水中的草酸、松香酸生成相应的钙盐而沉淀；生化处理工段是工艺过程的关键，污染物质主要通过此工段被去除，工程调试的重点为微电解池和生化处理系统的调试.

3.1 微电解池的调试

微电解为预处理的核心，目的是降低废水的有机污染并改变废水的有机物组成成分，有利于后续处理达到良好的效果.它的反应机理是在Fe—C微电解反应中，强酸性废水与铁碳接触，形成无数个微小原电池，铁为阳极，碳为阴极，发生氧化还原反应：

阳极:Fe-2e→Fe2+,E0(Fe2+/Fe)=0.44 V，

阴极:2H++2e→2[H]→H2,E0(H+/H2)=0.00 V; O2+4H++4e→2H2O, E0(O2)=-1.23 V;

O2+2H2O+4e→4OH-, E0(O2+/OH-)= -0.41 V.

原电池的氧化还原反应对于废水处理有如下作用：废水中的Fe2+能形成具有较高絮凝吸附活性的絮凝剂，它能有效地吸附污染物形成沉淀，达到降低CODcr、BOD5与SS的目的.氧化还原反应还可使废水的可生化性提高，为后续的生化处理提供条件.废水经过Fe—C微电解反应后，pH值提高，可减少石灰乳的投加量[4].要达到设计效果，微电解池的调试相当重要.在调试和试运行阶段，对CODcr进行监测，微电解池进出水的CODcr浓度以及对应的CODcr去除率的变化如图2所示.

图2 微电解处理系统CODcr去除效果Fig.2 Removal effect of CODcr by microelectrolysis process

图2表明，CODcr的进水浓度平均为1 395 mg/L，出水浓度平均为282 mg/L，CODcr的去除率最低为69.9%，最高为86.6%，平均去除率为79.3%.经过微电解预处理，CODcr的去除率达60%以上.调试有3个关键技术:(1)控制适当的曝气量，产生搅动作用，增加填料之间的相互摩擦，尽量避免松油的粘附影响.曝气量要适当，使废水出现搅动即可，避免因搅动过大引起活性炭的流失. (2)控制废水的pH值，不要波动太大，否则后续的生化处理很难控制.(3)判断微电解池调试是否合适，要视处理后CODcr的去除率是否达50%以上，废水的可生化性是否得到了较大提高[5].

3.2 生化处理系统调试

3.2.1 生化处理系统的前期培养

(1)调节生化池内废水的水温与pH值，最好采用低负荷启动，即池内废水的CODcr值不要高于200 mg/L.添加的污泥要预先化开，投加时鼓风机开到最大，以免污泥沉积，并添加少量的营养，为了便于挂膜，可以均匀投加一些粗面粉.

(2)闷曝1～2 d，等看到废水中有细小的微生物出现，增加一点废水和营养物质，不要使废水的CODcr超过500 mg/L.继续闷曝，测CODcr的去除率并观察生物相，若CODcr的去除率大于30%，可以停止曝气，沉淀2 h，排除一部分清液，再增加一些微电解后的废水，继续闷曝.

(3)整个过程慢慢增加污水量，要注意开启回流泵，使废水处于流动状态.污泥复活后，为了便于挂膜，在闷曝过程中空气量不要太大.在进水量达到50%时，可以连续进水、连续出水进行培养.

(4)整个过程中都要注意污泥量，如果达不到量，一般有下面几个原因：a.添加的量少；b.接种的污泥没有化开，全部堆积在底部；c.接种的污泥矿化程度高，污泥中的无机物多沉积在底部；d.污泥负荷低，过量曝气，污泥分解，随出水排出；e.碳源不足等引起的污泥膨胀.前面3种可以通过继续投加污泥或增加搅动来解决，第4种通过控制溶解氧在2 mg/L左右可以基本解决.最后1种要分析，如果镜检看到都是头发丝状的丝状菌，一般都是碳源和氧气不足；如果全是细小微生物、没有钟虫等后生动物，说明受到冲击，检查进水的pH值.

3.2.2 生化处理系统的调试运行

生产废水逐渐增加直到废水的处理量达到满负荷运行1个月后，污泥沉降比由最初的6%左右上升到22%，污泥的沉降性能良好，镜检发现有大量的钟虫，活性污泥基本成熟[4].在调试和试运行阶段，对CODcr进行监测，生化处理系统进出水的CODcr浓度随时间的变化以及对应的CODcr去除率如图3所示.

图 3 生化处理系统的CODcr去除效果Fig.3 Removal effect of CODcr by biochemical process

图3表明，在此期间，生化处理系统进水的CODcr变化幅度不大，平均为375 mg/L ，出水CODcr的浓度相对稳定，基本维持在100 mg/L以下，平均为72.6 mg/L，表现出较强的抗冲击负荷能力.CODcr的去除率最低为77.1%，最高为86.4%，平均为80.7%.

4 处理效果

该废水处理设施于2010年5月进行调试，在调试过程中不断完善，系统稳定运行2周后，于2010年9月连续2天对出水水质进行监测，废水出水监测的分析结果见表3.

表3 废水出水监测分析结果Tab.3 Analytical result of treated wastewater

由表3可以看出，废水经生化处理系统处理后，pH值呈稳定中性，处理系统的主要污染物处理效果明显，废水出水水质完全可以达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中的一级标准.

5 结论

(1)采用微电解-混凝-生化法处理松脂加工废水，对废水中的有机污染物有良好的去除效果，处理出水可达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中的一级标准.

(2)采用微电解法预处理松脂加工废水，在微电解处理单元，CODcr的平均去除率为79.3%； 在生化处理单元， CODcr的平均去除率为80.7%.通过微电解处理，还可以提高废水的可生化性，有利于采用生化法将废水进一步处理至达标以实现回收利用，可创造较好的环境效益和经济效益.

(3)本系统对废水流量、有机负荷的抗冲击能力强，系统稳定性好，可操作性强，适宜在林化行业的废水处理中进行推广.

参考文献：

[1] 刘玉春.1995～2000年中国松香的生产、消费和发展趋势[J].林产化工通讯，2001,35(5)：31-33.

[2] 黄自力，胡岳华，刘吉生，等.松脂加工废水综合处理技术的研究[J].陕西科技大学学报，2003，21(1)：35-39.

[3] GB 8978—1996.污水综合排放标准[S].1996.

[4] 张亚静，应金英，陈晓锋.铁炭内电解法处理印染废水[J].环境污染与防治，2000,22(5)：33-36.

[5] 卢平，唐秀洁，李志春.内电解-接触氧化法处理松香及樟脑生产废水[J].工业水处理，2003，23(2)：25-27.