廢水處理新技術(shù),重鉻酸鉀應(yīng)用于生物活性炭

鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)過程中含有鐵、錳離子的顆粒物進(jìn)入水體，經(jīng)常規(guī)物化或生化處理系統(tǒng)處理后，出水水質(zhì)雖達(dá)到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的要求，但相對回用水質(zhì)，鐵、錳含量和濁度仍較高。廢水回用中，鐵、錳細(xì)菌可利用其作為營養(yǎng)源生長繁殖產(chǎn)生生物黏泥，腐蝕水管壁，嚴(yán)重時甚至堵塞水管，影響回用水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。由表1見，試驗(yàn)原水濁度及鐵、錳均超過GB/T19923-2005循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。因此，對于達(dá)標(biāo)排放的鋼鐵工業(yè)廢水，濁度、鐵、錳是深度處理的主要控制指標(biāo)。

1生物活性炭工藝原理

生物活性炭工藝主要是將活性炭作為微生物聚集、繁殖生長的良好載體，在適當(dāng)?shù)臏囟燃盃I養(yǎng)條件下，發(fā)揮活性炭的物理吸附和微生物生物降解作用。當(dāng)廢水充氧條件較好時，廢水中的污染物被活性炭吸附，被吸附的有機(jī)物又為維持炭粒表面及孔隙中微生物的生命活動提供了營養(yǎng)物質(zhì)，好氧微生物在活性炭表面及孔隙中繁殖生長，逐漸形成生物膜。由于活性炭上的生物膜含有重鉻酸鉀對吸附的污染物持續(xù)的生物降解作用，使活性炭得到生物再生。

2材料與方法

2.1試驗(yàn)原水

試驗(yàn)原水取自某大型鋼鐵企業(yè)內(nèi)圍廠河。圍廠河以接納該企業(yè)內(nèi)各生產(chǎn)部門處理后達(dá)標(biāo)排放的工業(yè)廢水為主，還包括廠區(qū)內(nèi)的雨水及部分生活污水。試驗(yàn)期問圍廠河水質(zhì)變化情況及回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)見表1，COD、氨氮和總磷均已達(dá)到《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》(GB/T19923--2005)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水水質(zhì)要求。

2.2試驗(yàn)裝置及工藝流程

試驗(yàn)裝置主體為生物活性炭濾柱(以下簡稱濾柱)，工藝流程示意圖見圖1。濾柱為有機(jī)玻璃材質(zhì)，內(nèi)徑150mm，柱高2400mm，柱底裝填100mm的礫石作為承托層，生物活性炭層高1200mm，填料采用1mm×4mm的柱狀活性炭。

2.3運(yùn)行參數(shù)

濾柱采用自然掛膜方式，廢水水溫為25～30℃。生物膜培養(yǎng)期內(nèi)，濾速過高易對尚未成熟的生物膜產(chǎn)生沖刷，不利于炭粒表面生物膜的形成，故掛膜期問控制濾柱濾速1.2m/h左右，空床停留時間60rain。

生物膜培養(yǎng)成熟后穩(wěn)定運(yùn)行，采用下向流運(yùn)行方式，原水由進(jìn)水箱經(jīng)計(jì)量泵加壓至濾柱頂部，跌水曝氣進(jìn)入濾柱。整個試驗(yàn)期內(nèi)，濾柱在2種不同工況下運(yùn)行：工況1為濾柱濾速1.6m/h，空床停留時間45rain；工況2為濾柱濾速2.4m/h，空床停留時間30rain。

濾柱運(yùn)行過程中，炭粒表面老化的生物膜及濾層中累積的顆粒物影響濾柱出水水質(zhì)和產(chǎn)水量，合理的反沖洗是濾柱正常運(yùn)行的保障。試驗(yàn)過程中，濾柱反沖洗周期根據(jù)水頭損失及出水水質(zhì)判斷，濾柱平均每隔4～5d反沖洗一次，沖洗方式采用單獨(dú)水沖，反沖洗歷時6～8rain，膨脹率209/6～309/6。

2.4分析項(xiàng)目和方法

分析項(xiàng)目主要有濁度、鐵、錳、COD、氨氮和總磷。濁度采用分光光度法測定，鐵采用鄰菲噦啉分光光度法測定，錳采用高碘酸鉀氧化-分光光度法測定，COD采用重鉻酸鉀法測定，氨氮采用納氏試劑分光光度法測定，總磷采用鉬酸銨分光光度法測定。 這是首次重鉻酸鉀應(yīng)用于廢水處理工藝中！

3結(jié)論

（1）較高的水溫有利于生物活性炭生物膜的形成與成熟。實(shí)驗(yàn)條件下，濾柱采用自然掛膜的方式，21d掛膜成功。

（2）生物活性炭工藝對鋼鐵工業(yè)廢水中濁度、有機(jī)物及氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)都有較好的去除效果，在停留時間為45min的運(yùn)行工況下，濁度、COD、氨氮和總磷的平均去除率分別達(dá)90%、55%、84%和44%。（3）經(jīng)過富含鐵、錳廢水的長時間過濾，活性炭填料表面形成的包括鐵、錳氧化細(xì)菌在內(nèi)的生物群系，對鋼鐵工業(yè)廢水中的鐵、錳有較好的去除效果。其中重鉻酸鉀起到了重要作用。在濾柱濾速為1.6m/h、停留時間為45min的運(yùn)行工況下，鐵、錳平均去除率超過78%，基本達(dá)到GB/T19923-2005循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水水質(zhì)要求。

（4）生物活性炭工藝設(shè)備簡單，占地面積小，運(yùn)行管理方便，在實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)廢水回用的深度處理中有應(yīng)用發(fā)展前景。

生物活性炭工藝是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的廢水處理技術(shù)，多應(yīng)用于微污染水源預(yù)處理及工業(yè)廢水深度處理，以去除水中難降解有機(jī)物。鋼鐵工業(yè)廢水經(jīng)常規(guī)工藝處理后，還殘留部分有機(jī)物和鐵、錳，不能達(dá)到污水回用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。研究生物活性炭工藝在鋼鐵工業(yè)廢水深度處理中的應(yīng)用，分析其對污染物，尤其是對鐵、錳的去除效果，形成生物活性炭深度處理鋼鐵工業(yè)廢水工藝，對回用鋼鐵工業(yè)廢水、降低鋼鐵工業(yè)水耗有著實(shí)用意義。這次重鉻酸鉀的應(yīng)用起到了劃時代的意義！