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[摘要]以江蘇某印染廠提標改造為基礎，采用臭氧氧化-混凝沉淀耦合工藝對印染廠二沉池出水進行深度處理，通過優化系統運行參數。考察了該組合工藝對印染廢水的降解效果。結果表明：在反應時間為30min、臭氧濃度為45mg/L的條件下，臭氧氧化效能達到最高，COD去除率為24.5%；通過與混凝沉淀組合，COD和TP的去除率為50.1%和78.4%，均達到《紡織染整工業水污染物排放標準》(GB4287-2012)排放標準。中試設備電耗和藥劑成本為1.072元/t，具有較好的經濟效益。

[關鍵詞]臭氧氧化；混凝沉淀；印染廢水；中試試驗

在現代生活中，隨著經濟的高速發展，物質需求越來越豐富，印染行業作為與大家日常密切相關的行業，所用染料日益復雜，最常用的染料有亞甲基藍、甲基橙、羅丹明B、耐酸大紅等[1]，這些染料的分子結構中一般帶有苯環、共軛結構等難分解的致癌物質[2]。印染廢水主要來自于生產中的預處理、染色、整理和印花等工藝[3-4]。廢水一般水量較大，染料成分復雜，色度高且不易被生物直接降解。目前印染廢水深度處理的方法主要有芬頓[5]、臭氧氧化[6]、膜過濾等工藝，但這些工藝都略有不足，芬頓法需要投加大量藥劑，且會產生含鐵污泥，膜過濾法比較昂貴，并且膜片容易受到污染，單獨采用臭氧時，有機物降解效果較差。因此本研究采用臭氧-混凝組合工藝對印染廢水進行深度處理，利用臭氧氧化去除水中的有機物，同時改善混凝沉淀效果，加強混凝沉淀去除TP和部分有機物的能力。本中試主要針對江蘇某印染廠廢水二沉池出水COD高和TP高的特點，結合當地政府規劃和印染廠提標改造的需求，在前期進行了充足的小試之后，搭建臭氧氧化耦合工藝為主體的印染廢水中試系統。以COD濃度的去除情況、臭氧利用率和動力學分析為指標進行分析，反映出臭氧氧化工藝在印染廢水處理方面的優勢，并與混凝沉淀工藝進行耦合，對處理過程中廢水進行紫外可見光吸收光譜和高效液相色譜(HPLC)檢測，為印染廢水的深度處理提供了參考。

1實驗與方法

1.1進出水水質。本次中試進水為江蘇某印染廠污水經過A2O生化處理后的二沉池出水，該廠廢水處理量為5×103t/d，出水排入化工園區污水管網，出水水質達到《紡織染整工業水污染物排放標準》(GB4287-2012)直接排放標準，運行期間水質見表1。

1.2中試裝置與方案。中試流程如圖1所示。二沉池出水首先通入進水裝置中，通過提升泵進入臭氧接觸池，臭氧接觸池為圓柱形容器，池體尺寸為φ0.9m*3m，有效容積為1.5m3，臭氧發生器選用青島歐帝歐環保羥基氧化處理機，其工作原理為以電能為動力，以空氣為原料，通過電暈法制取高濃度臭氧氣體，再將氣體與水高度混合后形成高濃度氧化液。臭氧出水與PAC(聚合氯化鋁)、PAM(聚丙烯酰胺)共同進入混凝攪拌池進行混合，混凝攪拌池停留時間9min，有效容積0.5m3，采用三級機械攪拌機，轉速分別為250rad/min、100rad/min、30rad/min；混凝后的出水進入斜板沉淀池進行固液分離，斜板沉淀池停留時間為40min，有效容積2m3，最終經過出水裝置排出。

1.3分析方法。本實驗中COD采用連華科技COD測定儀測定；TP采用連華科技總磷快速測定儀測定；紫外可見光吸收光譜在測定前應將原水使用0.45μm濾膜過濾，采用759S紫外可見分光光度計測定；由于系統進水中含有Cl-，所以測量臭氧濃度時應采用靛藍二磺酸鈉分光光度法。

2結果與分析

2.1反應時間對臭氧氧化的影響。通過進水泵調節臭氧進水流量的大小，根據小試結果，在臭氧濃度為45mg/L的條件下，觀察不同反應時間下臭氧對COD的去除情況。如圖2所示，隨著臭氧接觸時間的增加，COD去除率不斷升高，在30min之前，去除率增長迅速，從最初的7%提高到24.5%，說明此時臭氧的傳質效率是氧化過程的限制性因素，而在30min后去除率變化趨于穩定，變化幅度僅2%左右。主要原因為隨著臭氧反應時間增加，有機物不斷被降解，30min后水中可被臭氧氧化的有機物大量減少，使得單位體積內臭氧與有機物碰撞的概率變小，此時底物濃度成為氧化過程的限制性因素。所以對COD處理效果和運行能耗綜合考慮，本中試實驗的最佳臭氧反應時間為30min。

2.2臭氧濃度對臭氧氧化的影響。對不同反應時間的印染廢水和清水分別進行臭氧濃度檢測，結果如圖3所示，臭氧濃度隨接觸時間的增加而增大，在清水中臭氧濃度較高，0~20min內增長迅速，而在20min后臭氧濃度增長緩慢。其原因為清水中底物濃度為0，前期大量臭氧溶解于清水中，而后期受限于清水中的臭氧飽和度有限，所以大量的臭氧隨尾氣逃逸，使得清水內臭氧濃度增長緩慢。而在廢水中臭氧濃度普遍較低，30min前始終小于2mg/L，之后臭氧濃度有所增加，但依然處于較低水平。

2.3臭氧/混凝沉淀組合中試試驗。由于臭氧出水TP偏高，所以本中試實驗主要采用投加藥劑法對TP進行去除，以PAC和PAM作為除磷藥劑，分別投加50、100、150、200、250mg/L的PAC和4mg/L的PAM。實驗結果如圖4所示，當PAC投加量大于150mg/L時，出水TP濃度均小于0.5mg/L，達到《紡織染整工業水污染物排放標準》(GB4287-2012)中TP的排放限值(0.5mg/L)，確定PAC的最佳投加量為150mg/L。通過對COD濃度的檢測，在投加50~100mLPAC的情況下，水中出現絮體，但絮體僅漂浮在水體中難以沉淀，使得COD處理效果較差；而繼續增加PAC濃度到200mg/L以上，過量的PAC難以完全溶解，從而使得水中離子變高，COD反而增加，達不到預期的去除效果。所以150mg/LPAC為最佳濃度，在此工況下將臭氧/混凝沉淀組合，出水COD為76mg/L，達到《紡織染整工業水污染物排放標準》(GB4287-2012)中COD的排放限值(80mg/L)臭氧/混凝沉淀組合比單獨使用臭氧氧化效果提高了25%。通過結果可以看出兩種工藝具有較好的協同作用。

2.4經濟學分析。本中試系統運行成本主要由設備動力費和藥劑費組成，。主要的耗電設備為進水泵、臭氧發生器和攪拌機。電價按照當地工業用電價格(0.6元/kWh)計，經計算，中試系統中設備運行總電耗費用為0.75元·t-1；藥劑總費用為0.322元·t-1，得本系統的總運行費用為1.072元·t-1。

3結論

(1)采用臭氧-混凝沉淀耦合工藝深度處理印染廢水，在臭氧反應時間為30min、臭氧濃度為45mg/L、PAC濃度為150mg/L的條件下，系統達到最佳反應效能，出水水質均可達到排放和回用的標準。(2)本中試系統運行成本主要由設備動力費和藥劑費組成，總費用為1.072元·t-1，具有較好的經濟效益。

作者:李猛 伊學農 樊祖輝 單位:上海理工大學環境與建筑學院