工业含酚废水是我国水污染控制中重点治理的有害废水之一,其中酚醛树脂生产废水含有高浓度的酚、醛和树脂等有机物,具有高有机物浓度、高毒性、低ph等特点。处理含酚废水的工艺方法较多,广泛使用的有生化法、化学氧化法、萃取法、吸附法和气提法等,近年来出现较多的新方法,如催化氧化法、液膜分离法、协同络合萃取法、磁化絮凝氧化法,但在实际治理含酚废水时,尤其为了达标排放,生化方法仍然是主流方法。
本文采用酚醛缩聚—二段生物氧化法处理高浓度酚醛树脂生产废水,回收有价组分。
1 试验部分
1.1 废水水质
废水系某树脂生产企业酚醛树脂生产工艺废水,有机污染物主要为苯酚、甲醛、树脂。水质见表1。
1.2 实验方法及装置
废水处理的工艺流程如下:
缩聚试验的实验阶段,在多口烧瓶中加入废水以及相当于废水体积10%的浓盐酸,置于恒温加热器中加热,利用冷凝管冷凝回流,废水中残留的高浓度酚和醛在酸的催化下生成低聚合度酚醛树脂。反应结束后,静置冷却、分层。
工业试验时,将废水及相当于废水体积10%的浓盐酸加入1m3的反应釜中,利用工厂的过剩蒸汽,先在100℃回流6~8h,尔后在80~90℃保温5~6h,静止冷却、分层分离。装置见图1。缩聚后的水层进入生化系统,回收的树脂烘干后掺入原料中再利用。
生化试验在生化反比器中进行,反应器为二段串联式,内置半软性填科。反应器1尺寸为φ90 mm×1800 mm,有效容积9l;反应器2尺寸为l450×w300,有效容积15l。缩聚回收后排出的废水经过中和、稀释,进入生化反应器。
填料完成挂膜之后,采用逐步增加codcr和酚负荷的方法,分批式培养、驯化微生物,进水codcr 500~800 mg/l,保持每批废水codcr去除率>80%,考察hrt 12h时的codcr去除情况。随着进水中含酚废水比例的增加和酚浓度的提高,hrt 12h时的codcr去除率有波动,但都在65%~90%之间。4d后过渡到进水为稀释的酚醛树脂生产废水。
采用下列方法对各项目进行分析:
codcr:快速k2cr2o7~fas滴定法;挥发酚:溴化滴定法;ph:ph—w型酸度计;色度:标准稀释法;bod:标准稀释法;微生物量:重量法。
2 试验结果与讨论
2.1 缩聚回收
实验室中,加热温度100℃时,回流时间对挥发酚去除效果的关系见图2。挥发酚的去除率随着回流时间的延长而增大,2~14h时,去除率变化较快,大于4h后,去除率变化趋缓。取回流时间为4h,不同回流温度(温度<100℃时,相当于保温=对挥发酚去除率的影响见图3。结果表明,挥发酚去除率随加热温度的升高而提高,加热温度小于90℃时,挥发酚的去除率较低,一般大于40%;加热温度为100℃时,挥发酚去除率上升较快,达到70.5%。
采用生产装置试验的结果见表2。生产装置试验中酚的回收率达到90%或更高,可能和加热及保产长有关。
2.2 生化试验分批式运行
缩聚回收后的出水经中和、稀释至codcr 800~1500mg/l进入生化反应器,分批式运行共8d。各批次hrt12h时的有机物降解情况见图4,当进水codcr由863mg/l提高到1338mg/l,codcr去除率由86.1%下降到76.4%,后续3批进水codcr稳定在1400mg/l,codcr去除率逐渐上升到96.2%;进水中挥发酚浓度从59.8mg/l上升到664mg/l,未发现系统中codcr和挥发酚的降解受到抑制,挥发酚的去除率达到98.1%。
分批式运行后期的典型降解曲线见图5。进水codcr1413mg/l、挥发酚689mg/l,hrt 0~10 h有机物的降解很快,hrt10 h时,以codcr和挥发酚的去除率分别为91.5%和91.3%;hrt12h以后,废水中codcr趋于稳定、挥发酚继续缓慢降解;hrt 24h时,codcr和挥发酚的去除率分别达到97.2%和99.2%。codcr和挥发酚的降解曲线形式一致,其去除率曲线几乎重合,说明在废水中,挥发酚是微生物所降解基质的主导组分。废水的有机物降解明显分为两个阶段,第一阶段为快速降解阶段,第二阶段为缓慢降解阶段。
治理酚醛树脂生产废水的试验
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