印染廢水主要來源于布料的退漿、染色、印花工序，含有染料、漿料、助劑等物質(zhì)，具有水量大、有機(jī)污染物含量高、成分復(fù)雜等特點(diǎn)。近年來節(jié)能減排推進(jìn)了印染廢水回用的進(jìn)程，反滲透膜分離技術(shù)被廣泛用于印染廢水的回用處理，但RO膜在回用廢水時(shí)也產(chǎn)生了不能達(dá)標(biāo)排放的膜后濃水。
RO濃水COD、色度、總氮、電導(dǎo)率高，可生化性較差，采用常規(guī)的混凝及生化法處理較難達(dá)到排放要求。Fenton法是一種常用于難降解有機(jī)廢水處理的高級(jí)氧化技術(shù)，通過.OH的氧化作用能降解大分子有機(jī)物，從而降低印染廢水的色度和COD，提高廢水的可生化性。RO濃水總氮較高，且NO3--N約占總氮含量的75%，而反硝化生物濾池（DN池）可利用填料上的微生物，在缺氧條件下以NO3--N為電子受體、以有機(jī)底物為電子供體，將NO3--N還原成氮?dú)�。因此本研究針�?duì)印染廢水RO濃水的水質(zhì)特點(diǎn)，采用“Fenton法+反硝化生物濾池”的處理工藝進(jìn)行深度處理研究。
1、實(shí)驗(yàn)用水與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)用水
本研究實(shí)驗(yàn)用水為廣東省某印染公司RO濃水，其廢水處理及回用工藝流程見圖1，廢水回用率50%～55%，實(shí)驗(yàn)期間RO濃水的水質(zhì)：COD為170～190mg/L，TN為21～25mg/L，硝態(tài)氮為16～18mg/L，色度70～150倍，電導(dǎo)率5500～9000us/cm。
1.2 Fenton實(shí)驗(yàn)方法
取RO濃水500mL于燒杯中，用濃硫酸調(diào)節(jié)廢水初始pH值至酸性，投加一定量FeSO4.7H2O后快速攪拌，滴加H2O2，最后將水樣放置在攪拌器上，反應(yīng)一段時(shí)間后，加入NaOH調(diào)節(jié)pH值至7.5，測(cè)定上清液COD和色度。通過燒杯實(shí)驗(yàn)研究不同加藥量情況下的廢水COD和色度去除情況。
Fenton出水采用DN池進(jìn)行脫氮，添加乙酸鈉作為反應(yīng)碳源。DN池裝置由生物過濾反應(yīng)柱、反沖洗系統(tǒng)和碳源投加系統(tǒng)組成，濾池直徑為400mm，總高為1500mm，底部有250mm的空心承托層，濾料采用球形生物陶粒，粒徑為4～8mm，堆積密度為1.1～1.4g/cm3。研究不同C/N及HRT對(duì)DN池脫氮的影響。
1.3 實(shí)驗(yàn)藥品、分析方法與儀器
藥品：H2O2(30%)、硫酸亞鐵（FeSO4.7H2O）、H2SO4（98%）、NaOH（5%）、陰離子PAM。
分析方法：COD、總氮、硝態(tài)氮、色度按照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第4版）進(jìn)行測(cè)定，COD采用重鉻酸鉀法，總氮采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法，硝態(tài)氮采用紫外分光光度法。
儀器：pHb-4型pH計(jì)，AL104型精密電子天平，ZR4-6型混凝實(shí)驗(yàn)攪拌機(jī)，756PC紫外可見分光光度儀，XJ-ⅣCOD消解裝置。
2、結(jié)果與討論
2.1 Fenton影響因素研究
2.1.1 H2O2、FeSO4.7H2O加藥量對(duì)COD去除效果的影響
在反應(yīng)初始pH值為3，H2O2的投加量分別為30mg/L、60mg/L、90mg/L、120mg/L，FeSO4.7H2O的加藥量按與H2O2質(zhì)量比分別為2:1、3:1、4:1、5:1、6:1加入，反應(yīng)時(shí)間為2h時(shí)，研究H2O2、FeSO4.7H2O加藥量對(duì)COD去除效果的影響，結(jié)果見圖2。
從圖2可知，隨著H2O2加入量的增多，對(duì)COD的去除率先升高后增幅趨于平緩。這是因?yàn)殡S著H2O2投加量的增加，.OH的產(chǎn)生量迅速增加，對(duì)COD的去除率隨之增大；而當(dāng)H2O2投量過高時(shí)，會(huì)將Fe2+氧化成Fe3+，使氧化過程轉(zhuǎn)化為Fe3+催化的類Fenton反應(yīng)，.OH的產(chǎn)生效率大大降低，不能進(jìn)一步降解污染物，對(duì)COD去除率的增幅較小。m（FeSO4.7H2O）/m(H2O2）＜5時(shí)，COD去除率隨著m（FeSO4.7H2O）/m(H2O2）的增加而提高；在繼續(xù)增大加藥量，COD去除效率降低，因?yàn)?/span>Fe2+作為Fenton反應(yīng)的催化劑，是催化產(chǎn)生.OH的必要條件，當(dāng)m（FeSO4.7H2O）/m(H2O2）較低時(shí)不能產(chǎn)生足夠的.OH，對(duì)COD的去除率較低；當(dāng)m（FeSO4.7H2O）/m(H2O2）值過高時(shí)，過量的Fe2+會(huì)與H2O2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致H2O2被無效分解，也會(huì)造成對(duì)COD去除率下降，而且大量的Fe2+的加入會(huì)增加污泥產(chǎn)量，造成運(yùn)行費(fèi)用的增加。
當(dāng)H2O2加入量為90mg/L時(shí)，FeSO4.7H2O加藥量為450mg/L，COD去除率最高，為63%，出水COD68mg/L，色度為15倍。因此確定Fenton反應(yīng)的H2O2加藥量為90mg/L，FeSO4.7H2O加藥量為450mg/L。
2.1.2 反應(yīng)初始pH值對(duì)COD去除效果的影響
在H2O2加藥量90mg/L，FeSO4.7H2O加藥量450mg/L，反應(yīng)時(shí)間為2h時(shí)，研究初始pH值分別為3、4、5、6，初始pH值對(duì)COD去除效果的影響，結(jié)果見圖3。
由圖3可見，Fenton反應(yīng)強(qiáng)烈依賴于pH值，在pH值3、4時(shí)COD的去除率較高在pH值為4時(shí)對(duì)COD的去除率為61%；當(dāng)pH值為5、6時(shí)，Fenton對(duì)COD的去除率急劇下降。原因是在pH值較高時(shí)Fe2+不穩(wěn)定，極易轉(zhuǎn)化成Fe3+，形成Fe(OH)3沉淀而失去催化作用，導(dǎo)致對(duì)COD的去除率顯著降低。為節(jié)約運(yùn)行成本，因而確定Fenton初始pH值為4。
2.1.3反應(yīng)時(shí)間對(duì)COD去除效果的影響
在反應(yīng)初始pH值為4，H2O2加藥量90mg/L，FeSO4.7H2O加藥量450mg/L時(shí)，研究反應(yīng)時(shí)間對(duì)COD去除效果的影響，結(jié)果見圖4。
由圖4可見，反應(yīng)時(shí)間從0.5h升至1.5h，COD去除率從34%增加到61%，反應(yīng)時(shí)間從1.5h延長至2.5h，COD去除率增加不明顯，為了降低廢水處理造價(jià)成本，因此Fenton氧化RO濃水的最佳反應(yīng)時(shí)間為1.5h。
RO濃水在初始pH值為4，FeSO4.7H2O和H2O2的投加量分別為450mg/L、90mg/L，反應(yīng)時(shí)間為1.5h時(shí)，其處理后出水COD和色度已達(dá)到排放要求，COD71mg/L，色度15倍，但出水TN21～25mg/L，仍需要進(jìn)一步處理。
2.2 DN池脫氮效能的影響
2.2.1 COD/ρ（NO3--N）對(duì)DN池的影響
CERVANTES等認(rèn)為C/N是微生物代謝過程中反硝化效率的決定因素。乙酸鈉是易被生物降解的低級(jí)羧酸，容易被反硝化菌利用，作為反硝化脫氮的碳源效果好于葡萄糖，因此本實(shí)驗(yàn)選用乙酸鈉調(diào)節(jié)Fenton出水的COD/ρ（NO3--N）。將COD/ρ（NO3--N）分別為5、6、7、8的廢水加入到DN池中，水力停留時(shí)間（HRT）為2.5h，具體參數(shù)見表1，研究C/N對(duì)DN池去除NO3--N的影響，結(jié)果見圖5。
由圖5可知，隨著COD/ρ（NO3--N）的增大NO3--N的去除率持續(xù)增加，其中COD/ρ（NO3--N）從6上升到8時(shí)，出水NO3--N的質(zhì)量濃度從7.65mg/L減少到0.52mg/L，去除率從54.5%增加到96.8%，說明此時(shí)COD/ρ（NO3--N）是DN池脫氮效能的決定性因素；當(dāng)COD/ρ（NO3--N）從8上升到9時(shí)，出水NO3--N的質(zhì)量濃度從0.52mg/L減少到0.37mg/L，NO3--N去除率變化了1%，說明此時(shí)DN池中COD過量。C/N高于理論值，一方面是因?yàn)槟ず鬂馑?jīng)過Fenton反應(yīng)后，出水DO為9～13mg/L，需消耗更多的碳源；另一方面是因?yàn)樵瓘U水中有一部分碳源不能利用。
2.2.2 HRT對(duì)DN池效能的影響
HRT是DN池脫氮性能的主要影響因素，本實(shí)驗(yàn)在COD/ρ（NO3--N）為8時(shí)，連續(xù)運(yùn)行28d，研究HRT分別為1、1.5、2、2.5h，HRT對(duì)DN池中NO3--N去除效果的影響，結(jié)果見圖6。
由圖6可知，隨著HRT由1h增加至2h時(shí)，DN池對(duì)NO3--N的平均去除率從提高至96.8%，主要原因是DN池中HRT的增加延長了反硝化作用的時(shí)間，從而提高了NO3--N的去除率；HRT從2h增加至2.5h時(shí)，NO3--N的平均去除率增長不明顯。且在HRT為2h時(shí)，出水COD小于70mg/L，可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
3、結(jié)語
采用Fenton法+反硝化生物濾池深度處理工藝處理印染廢水RO濃水，其出水水質(zhì)可達(dá)到《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-2012）表2限值。
RO濃水在反應(yīng)初始pH值為4，H2O2加藥量90mg/L，FeSO4.7H2O加藥量450mg/L，反應(yīng)時(shí)間為1.5h后，COD去除率達(dá)到62%，出水COD71mg/L，色度15倍，COD和色度已達(dá)到排放要求。
選用乙酸鈉作為碳源，反硝化生物濾池在C/N為8，HRT為2h時(shí)，NO3--N去除率達(dá)到96.8%，出水NO3--N降低至0.52mg/L，總氮小于10mg/L。
采用Fenton法+反硝化生物濾池工藝處理印染廢水RO濃水，藥劑成本為1.73元/m3。（來源：廣州市佳境水處理技術(shù)工程有限公司）
