湘西自治州某制藥有限公司是生產(chǎn)中藥提取物、中成藥和中藥制劑的中藥專業(yè)生產(chǎn)廠。工廠廢水主要來自原藥箭汁與提取的工藝殘液、工藝設(shè)備和管道沖洗廢水及車間地面沖洗水等;由于工藝生產(chǎn)為非連續(xù)操作,廢水的水質(zhì)和水量變化大,廢水中含有各種天然有機污染物,且因在不同時期生產(chǎn)不同的中藥提取物而導(dǎo)致廢水水質(zhì)出現(xiàn)較大的差異;其主要成分大多含有木質(zhì)素、色素、生物堿、甙、多糖、蹂質(zhì)、蒽醌類物質(zhì)及其它水解產(chǎn)物等污染物,廢水中污染物的濃度較高。工廠廢水的水質(zhì)水量見表1。

        本工程污水的BOD/COD介于0.10~0.15之間,屬不易生化的有機廢水,直接采用生化處理的難度很大。必須考慮采用其它的預(yù)處理方法以改善廢水
的可生化性。根據(jù)染料工業(yè)和其它工業(yè)廢水處理的經(jīng)驗,在弱酸性條件下,采用鐵屑還原法對工程廢水進行預(yù)處理。

        當(dāng)將鐵屑和少量的惰性焦碳顆粒浸于電解質(zhì)溶液中時,在少量氧氣的作用下就會形成具有無數(shù)個微小的原電池;在電極電位較低的鐵陽極,鐵失去電子生成Fe2+進入溶液中,惰性的焦碳則使溶液中的溶解氧吸收電子生成OH-、在酸性溶液中陰極還會產(chǎn)生析氫反應(yīng)而產(chǎn)生氫氣,其電極反應(yīng)如下:

        陽極:Fe-2e→Fe2+
        EO(Fe/Fe2+)=0.44V
        陰極:2H++2e→2[H]→H2
        EO(H+/H2)=0.00V
        O2+H2O+4e→4OH-
        EO(O2/OH-)=0.41V

        從以上的電極反應(yīng)可知,由于Fe2+的不斷生成,能有效的克服陽極的極化,從而形成具有較高吸附活性的絮凝劑,以去除廢水中的顆粒態(tài)和膠態(tài)雜質(zhì);陰極反應(yīng)所產(chǎn)生的新生態(tài)[H]能與溶液中的許多組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并破壞有機物質(zhì)的發(fā)色基團,達到使有機物斷鏈和脫色的目的。由此可見,鐵屑還原法處理廢水的機理是氧化還原、中和絮凝、吸附沉淀和化學(xué)反應(yīng)綜合作用的結(jié)果。不易生化的有機廢水在經(jīng)過鐵屑還原法處理后,其BOD/COD將會顯著提高,極大地提高了廢水的可生化性,同時可去除較多的有機雜質(zhì)并脫色。同時,氫氧化鐵的沉淀會吸附大量的生物污泥,這種污泥逐步馴化而形成具有特殊結(jié)構(gòu)的生物鐵污泥,由于這種結(jié)構(gòu)緊密的團粒狀污泥具有良好的沉降性能,因而曝氣池可以維持很高的活性污泥濃度,提高了單位池容的處理能力。

        鐵屑還原池:設(shè)計鐵屑還原池有效容積為45m3,(名義停留時間)HRT=6 h、反應(yīng)時間TE=3h;主體尺寸5.2m×2.5m×4.5m,鐵屑填料高=2.0m,采用鋼結(jié)構(gòu)承托,穿孔UPVC板支撐;系統(tǒng)設(shè)計氣水比=3:1~5:1。還原池采用鋼筋砼結(jié)構(gòu),池內(nèi)壁采用環(huán)氧類涂料防腐。

        工藝流程

        經(jīng)鐵屑還原池處理過的廢水，不僅可去除40%以上的CODcr;還可顯著提高廢水的可生化性,其BOD/COD將由0.1~0.15提高到0.30以上,為后續(xù)的生化處理提供了穩(wěn)定的水質(zhì)。

        該系統(tǒng)后續(xù)用UASB+SBR反應(yīng)器生化處理,效果穩(wěn)定,未出現(xiàn)過系統(tǒng)堵塞現(xiàn)象,UASB反應(yīng)器和SBR反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥形成良好,未出現(xiàn)污泥膨脹和其它不良運行工況。系統(tǒng)半年來的運行結(jié)果統(tǒng)計表見表2。