纖維素是一種乳白色或者白色的化工原料，由精制棉提煉后續(xù)化工產(chǎn)品。該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于建材、食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域。其廢水具有高鹽、高COD、生化性差等特點(diǎn)，屬于典型的“三高”廢水，該廢水處理難度大，一直影響了該行業(yè)的發(fā)展。近年來，國內(nèi)外有很多關(guān)于纖維素廢水處理的相關(guān)研究，主要技術(shù)工藝有微電解、芬頓催化氧化、臭氧催化氧化、UASB、IC、接觸氧化工藝等。
本文通過蒸發(fā)-厭氧-好氧-曝氣生物濾池工藝進(jìn)行相關(guān)結(jié)合，有效地降低廢水的濃度，實(shí)現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放，為纖維素行業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
1、實(shí)驗(yàn)部分
1.1 儀器與試劑
儀器：加熱套、臭氧發(fā)生器、圓底燒瓶、冷凝管、錐形瓶、真空泵、厭氧反應(yīng)器、好氧反應(yīng)器、曝氣生物濾池反應(yīng)器、玻璃儀器等。
試劑：氫氧化鈉、硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液、硫酸-硫酸銀溶液(Ag2SO4-H2SO4溶液)、試亞鐵靈指示劑、重鉻酸鉀溶液、硫酸汞。
1.2 測(cè)試指標(biāo)和測(cè)試方法
測(cè)試指標(biāo)為COD；測(cè)試方法為重鉻酸鉀氧化法。
1.3 實(shí)驗(yàn)處理工藝路線圖
本實(shí)驗(yàn)采用蒸發(fā)預(yù)處理+生化+深度處理相結(jié)合的工藝對(duì)廢水進(jìn)行處理，結(jié)合工程實(shí)際情況出發(fā)，具體工藝路線如圖1所示。
1.4 廢水來源及特性
實(shí)驗(yàn)用廢水來自于山東某纖維素生產(chǎn)廢水，廢水COD為150000mg·L-1左右，鹽含量25%左右。
1.5 實(shí)驗(yàn)步驟與方法
1)取5L纖維素廢水放置于蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)，取蒸發(fā)冷凝廢水檢測(cè)廢水中COD、含鹽量及pH的變化。
2)取蒸發(fā)后廢水，采用自來水稀釋至COD在10000mg·L-1左右，放置于厭氧反應(yīng)器中，觀察不同時(shí)間下廢水COD的變化曲線。
3)取厭氧后廢水，將廢水放置于好氧反應(yīng)器中，控制廢水pH在7~8，溶解氧在2~3mg·L-1，觀察不同時(shí)間下廢水COD的變化曲線。
4)取好氧后廢水，將廢水放置于曝氣生物濾池反應(yīng)器中，控制曝氣生物濾池濾料體積占總裝置的二分之一，溶解氧控制在3mg·L-1左右，觀察不同反應(yīng)時(shí)間下COD的去除效果。
5)將曝氣生物濾池出水放置于臭氧反應(yīng)器中，觀察不同氧化時(shí)間下廢水COD的變化曲線。
2、結(jié)果與討論
2.1 蒸發(fā)對(duì)廢水COD的去除效果
實(shí)現(xiàn)過程主要是為了模擬現(xiàn)場(chǎng)蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)，確定蒸發(fā)前后廢水COD的變化曲線，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
由表1可以看出，蒸發(fā)之后廢水中大量有機(jī)物被去除掉，廢水中的鹽含量也大大降低。由于廢水中有機(jī)物低沸點(diǎn)物質(zhì)較多，蒸發(fā)后廢水COD雖然大大降低，但是低沸點(diǎn)物質(zhì)隨著蒸汽進(jìn)入冷凝液中。通過蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)，廢水中大部分鹽類物質(zhì)被去除掉，為后續(xù)生化處理奠定基礎(chǔ)。
2.2 厭氧處理對(duì)廢水COD去除的影響
采用自來水稀釋的方式，對(duì)廢水進(jìn)行稀釋，稀釋后廢水COD在10000mg·L-1左右,工程應(yīng)用時(shí)采用處理后出水對(duì)廢水進(jìn)行稀釋。將廢水放置于厭氧反應(yīng)器中，觀察不同時(shí)間下廢水COD的變化曲線，具體結(jié)果如圖2所示。
由圖2可以看出，隨著厭氧反應(yīng)時(shí)間的增加，廢水COD逐漸降低，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為40h時(shí)，廢水中OD逐步趨于穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)廢水COD為1500mg·L-1左右。反應(yīng)時(shí)間40h視為厭氧最佳反應(yīng)時(shí)間。
隨著厭氧反應(yīng)時(shí)間的增加，廢水中大部分易生化有機(jī)物被廢水中的厭氧菌給消耗掉，轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。隨著反應(yīng)時(shí)間的繼續(xù)增加，廢水中一些不容易被厭氧消耗的有機(jī)物逐步停止了厭氧反應(yīng)，導(dǎo)致廢水中有機(jī)物含量基本保持不變。但是這部分有機(jī)物在厭氧菌水解酸化的作用下逐步分解，大分子有機(jī)物被分解為小分子有機(jī)物，為后續(xù)好氧反應(yīng)奠定基礎(chǔ)。
2.3 好氧處理對(duì)廢水COD去除的影響
取厭氧后廢水進(jìn)行好氧生化實(shí)驗(yàn)，控制好氧廢水pH為7~8，好氧反應(yīng)器溫度在30℃左右，廢水中溶解氧為2~3mg·L-1。觀察好氧反應(yīng)過程中廢水COD與時(shí)間的變化曲線，具體結(jié)果如圖3所示。
由圖3可以看出，隨著時(shí)間的增加,廢水中COD會(huì)迅速被消耗掉，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為60h時(shí)，廢水中有機(jī)物基本被消耗掉，此時(shí)廢水COD能夠穩(wěn)定在300mg·L-1以下。反應(yīng)時(shí)間60h視為最佳反應(yīng)時(shí)間。好氧過程中，通過微生物菌膠團(tuán)的作用，廢水中有機(jī)物被吸附，去除廢水中的大部分有機(jī)物，然后通過微生物的代謝作用，將廢水中部分有機(jī)物進(jìn)行降解消耗。
在好氧裝置中會(huì)發(fā)生一系列的轉(zhuǎn)化作用，其主要轉(zhuǎn)化作用是通過曝氣裝置提供大量的游離氧，該游離氧為好氧菌膠團(tuán)的繁殖提供有利氧環(huán)境，促使廢水中微生物大量繁殖。微生物在繁殖過程中需要依靠廢水中有機(jī)物作為其繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)，將廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，其中不被消耗的有機(jī)物就會(huì)作為剩余污泥形式隨著污泥增長(zhǎng)而排出好氧反應(yīng)器。
2.4 曝氣生物濾池對(duì)廢水COD去除的影響
曝氣生物濾池屬于廢水處理過程中的深度處理工藝，將廢水中微生物寄存在濾池填料中，通過填料的吸附作用，將廢水中有機(jī)物進(jìn)行濃縮，濃縮后的有機(jī)物通過微生物的代謝作用，將有機(jī)物氧化成二氧化碳和水，具體結(jié)果如圖4所示。
由圖4可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，廢水中有機(jī)物逐步降低，廢水出水水質(zhì)能夠降低至COD50mg·L-1以下，出水能夠達(dá)到直排的標(biāo)準(zhǔn)。曝氣生物濾池中微生物屬于固定式微生物，不會(huì)隨著廢水的流動(dòng)而消失，能夠?qū)崿F(xiàn)廢水運(yùn)行穩(wěn)定的目的。
2.5臭氧氧化對(duì)廢水COD去除的影響
將曝氣生物濾池出水放置于臭氧發(fā)生器中，通過臭氧的氧化作用，降低廢水中COD的含量。臭氧氧化時(shí)間設(shè)置為30min，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
通過上述氧化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，廢水中有機(jī)物已經(jīng)基本被臭氧氧化掉，出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定在30mg·L-1以下，能夠達(dá)到當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門廢水提標(biāo)的目的。
臭氧在廢水中能夠分離出氧自由基，該自由基具有非常強(qiáng)的氧化能力，能夠?qū)U水中大分子有機(jī)物氧化成小分子物質(zhì)，并進(jìn)一步氧化成二氧化碳和水，降低廢水中有機(jī)物的含量。
3、結(jié)論
1)通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用蒸發(fā)-厭氧-好氧-曝氣生物濾池-臭氧氧化工藝能夠有效地去除廢水中的有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)廢水出水COD達(dá)到30mg·L-1以下的目的。
2)采用蒸發(fā)工藝能夠有效地去除廢水中的鹽分，并且廢水中有機(jī)物去除率達(dá)到40%。
3)采用厭氧處理工藝，能夠有效地去除廢水中有機(jī)物，出水COD能夠穩(wěn)定在1500mg·L-1，最佳厭氧反應(yīng)時(shí)間為40h。
4)采用好氧工藝能夠有效地將廢水中COD穩(wěn)定在300mg·L-1以下，最佳反應(yīng)時(shí)間為60h。
5)采用曝氣生物濾池工藝能夠有效地將廢水COD穩(wěn)定在50mg·L-1以下，最佳反應(yīng)時(shí)間為10h。
6)采用臭氧氧化30min，能夠有效地將廢水COD穩(wěn)定在30mg·L-1'以下。（來源：濟(jì)南靈秀環(huán)�？萍加邢薰荆�
