由于不同工业废水中所含有的有机物是不同的,为此,全部选择芬顿试剂作为污水处理的主要工艺,其使用效果也会出现不同的状态。原因之一是不同的有机物对于不同芬顿试剂的使用量所产出的反应效果不同。原因之二是由于工业废水中这些有机物不完全相同,也就导致芬顿试剂的使用效果不同,在反应的过程中,分子会出现脱氢情况,导致C—C断链。而如果选择处理的工业废水,其中所含有的高分子为水溶性高分子或者是乙烯化合物,在实际反应时,氢基自由基就会使C=C键断链,这两种不同的反应效果,也导致芬顿工艺在实际使用时所得到的结果是不同的。这一反应方式主要是为了将芬顿工艺应用在处理有毒性的工业废水中,让废水中的生物毒性整体降低,也提高了废水的可生化性。
1.2 温度因素
在应用芬顿工艺时,温度也是重要的影响因素之一,由于温度的改变,芬顿反应的反应速率以及反应效果也会随之改变。温度的不断升高会促使芬顿反应的温度逐步加快,随着温度的整体提高,得到的氧化效果可以提高废水内CODcr的去除率,必须要根据实际情况选择合适的温度,保证处理效果达到优解。
2、工业废水处理中芬顿工艺应用途径
2.1 利用芬顿工艺处理焦化废水
在工业生产中,焦化废水也是常见的废水之一。在焦化废水中也含有很多生物毒性物质,这些含有生物毒性的物质,自身的抑制性较高,如果直接将其排放到自然环境中会导致生态平衡遭受到破坏。以往在处理焦化废水时会选择生化处理,生化处理的废水难以达到我国工业废水排放标准。在处理焦化废水时,如果选择其他处理工艺来对其进行污水处理,不仅难以达到我国的可排放标准,也会消耗过多的经济资源。目前,通过对焦化废水进行研究发现,如果选择活性炭处理工艺对焦化废水自行处理,也可以保证焦化废水达到我国污水排放标准,需要认识到活性炭工艺所消耗的经济资金过大,如果在工业处理焦化废水时,大规模的使用该工艺会导致整体成本较高,很多工业废水处理厂难以承受该经济消耗,这对于经济发展有着消极的影响。利用芬顿工艺则可以有效地处理焦化废水中难以降解的有机物,不仅能够降低经济成本,也能够在焦化废水处理时达到良好的效果,满足我国的排放标准。
2.2 利用芬顿工艺处理垃圾渗滤液
在工业生产中产生垃圾渗滤液也是非常常见的一种工业废水,不能够将其直接排放,也不能在经历简单处理后对其进行排放。在垃圾渗滤液中,其中明显的就是所含有的氨氮浓度较高,这也促使整个工业废水中的微生物量严重失调,如果将其直接排放到河水中就会导致自然环境遭受到非常严重的破坏。在处理垃圾渗滤液时,如果选用的是普通生化处理工艺,不仅仅在处理时相对麻烦,过多的步骤也会提高失误率,让垃圾滤液的处理效果不断下降,在经过普通生化工艺处理之后,其所得到的效果也一般。利用芬顿工艺则可以有效地改变这一问题。分段工艺在处理垃圾滤液时,可以有效地与垃圾滤液中的氨氮元素进行反应,保证其在处理之后可以让水质达到我国工业污水排放的二级标准。对于一些排放标准高的地区,可以在垃圾滤液经过芬顿工艺处理之后,利用生化工艺继续处理。当垃圾渗滤液达到可生化性时,利用生化处理对垃圾渗滤液进行第二次处理,让垃圾渗滤液能够达到我国工业废水的排放标准,也能够降低经济消耗,提高污水处理厂的经济效益。
2.3 利用芬顿工艺处理酚类物质
与以上两种工业废水不同,酚类物质重要的特点就是毒性较高,也是难降解的一种工业废水。以往在处理酚类物质时,都是我国工业污水处理厂头疼的问题,利用芬顿工艺可以有效地将其处理。根据实验表明,在处理苯酚时利用芬顿工艺,可以快速地将其分解,由于酚类废水中含有大量的甲酚、苯酚等不同种类的酚类物质,这些酚类物质其自身难以降解,有着非常强的稳定性。利用芬顿工艺,在室温保持在合理情况时,要将酚类废水溶液的pH控制在3~6之间,可以利用氧化铁进行催化。在处理酚类废水时,使用芬顿工艺的频率较高,其重要的原因之一就是应用芬顿工艺可以有效地减少含酚物质中的生物毒性,能够提高含酚废水的可降解性。对于工业废水处理而言有着非常积极的影响,也能够提高工业废水处理企业的经济效益,符合我国可持续发展。
2.4 利用芬顿工艺处理印染废水
染印废水,其明显的特征就是废水中的色素含量较高,也就是说废水多呈现不同的颜色,并且不能直接排放,并且含有大量的盐,和其他种类的工业废水相比,染印废水中的含盐量是大的,这一特征也导致染印废水的生化性不强。在处理染印废水时能够发现,由于其自身的需氧量浓度过高,难以快速处理,而芬顿工艺则可将这些有机物逐渐分解成为容易生物降解的物质,这对于废水处理而言十分重要,有着非常积极的意义。促使染料的整体色度降低,这也是芬顿试剂被应用在印染废水处理的原因之一。在处理染印水时,不仅可以利用普通的芬顿工艺来进行污水处理,也可以由芬顿工艺衍生出的其他工艺手段,其主要原因是都含有较高氧化性,比如在当前很多工业废水处理企业会使用到的微电解氧化工艺,这一工艺也能够快速对染印废水进行处理。在印染废水中存在降解难度大的染料就是蒽醌染料,而利用微电解混凝-Fenton试剂催化氧化工艺,则可以有效地将蒽醌染料废水中难以降解的有机物进行降解。当蒽醌染整废水中所含有的CODcr的含量为700~800mg/L时,BOD5的含量为80~100mg/L,色度为450~550倍时;要求在经过处理之后的出水的CODc≤50mg/L,去除率需要达到93%~94%,而其中的出水率为BOD5≤10mg/L,去除率应该在90%~95%,出水色度的标准需要在≤20倍,而去除率则需要达到95%~96%,反应时间30min。
主要工艺参数如下:调节池停留时间4h,采用穿孔管曝气搅拌;冷却塔设计进出水温度45℃和35℃。初沉池采用斜管沉淀池,表面负荷2.5m3/m2•h;水解酸化池停留时间8.5h,池内系挂填料,采用潜水搅拌机搅拌;曝气池分为两组,可串联、并联切换运行,停留时间分别为9.3h和5.6h;二沉池为辐流式沉淀池,表面负荷0.87m3/m2•h;终沉池为辐流式沉淀池,表面负荷1.0m3/m2•h。
2、污泥膨胀的现象
工程自投入运行开始,曝气池经常性出现泡沫,并伴有黑色浮泥;二沉池出现跑泥、漂泥问题,终导致出水透明度降低和水质变差。从日常的运行记录来看,SVI值常在300mL/g以上,有时高达600mL/g。从镜检情况来看,污泥絮体细碎,丝状菌纵横交错,构成相互连接的稀疏网状,由此判断是由丝状菌引起的污泥膨胀。
3、污泥膨胀的成因
根据丝状菌对环境条件和底物种类要求的不同,可将污泥的丝状菌膨胀分为5种类型:低底物浓度型,低DO浓度型,营养缺乏型,高硫化物型,pH不平衡型。从每天水质检测记录来看,pH值在8~10,曝气池温度在23~36℃之间,可排除pH值和温度的影响。为了解硫化物对污泥膨胀的影响,对水解池出水的S2-浓度进行为期5天的水质检测,检测数据表明可排除硫化物的影响。从运行现场来看,曝气池曝气均匀,DO在1.5mg/L以上,不存在缺氧现象。
现场水质取样测定:BOD/N/P为100/3/0.4。通常来说,N、P在污水中的合适比例为BOD/N/P=100/5/1。按BOD/N/P要求投加足量N、P营养物后,污泥膨胀问题没有得到明显改善。认为,N、P的缺乏不是诱发污泥膨胀的主要因素。
根据运行数据,经核算污泥负荷为0.15kgCOD/(kgMLSS•d)左右,污泥负荷较低。根据动力学选择理论,在底物浓度低的情况下丝状菌相对于菌胶团会优势生长,低负荷容易导致污泥膨胀发生。认为,诱发污泥膨胀主要因素是污泥负荷过低。
我国对生态环境的重视程度促使环境监测实验室监测的对象越来越复杂,频次越来越紧密,监测过程中也必然会产生大量的废水和各种复杂的污染物。实验室废水主要来自以下4个地方:
(1)污染源废水监测后的剩余样品;
(2)实验过程中使用的化学试剂、标准样品、标准溶液等,以及过期的化学试剂溶液等;
(3)化学分析中试剂样品经过显色、滴定等一系列的检测工作后产生的溶液;
(4)清洗废水。
1.2 环境监测实验室废水的分类
要做好环境监测实验室废水处理与污染防治工作,就需要分门别类地对实验室废水进行分类。废水的成分、属性和性质不一样,其对环境的污染也不尽相同,而相应的处理手段与防治措施也存有显著差别。不难想象,如果不加统一处理,则不但达不到预期的处理效果,更会造成不必要的资源浪费,甚至会引发多次污染。对于环境监测实验室的废水,从其来源角度,可大致分为以下三类:其一,在化学分析的过程中遗留下的废液,如对样品进行显色、滴定后残留的溶液;其二,化学分析后遗留下的水质样品,在这类水质样品中,尤其是污水样品的污染性强;其三,在环境检测实验室存放时间较长从而导致过期的溶液,这类过期的溶液中,以易挥发和氧化的溶液为主。
而从实验室遗留下的废水的化学性质入手,可将其分为以下4种:
(1)酸碱废水,具有强酸性或强碱性的废水;
(2)重金属废水,废水中含有铬、汞、铜、锌、银、铅、福等重金属元素;
(3)有机废水,废水中含有机化合物,如油脂类、石油类、有机酸、有机溶剂、多氯联苯、醚类、酚类及有机磷化合物等;
(4)有毒废水,这类废水含有有毒甚至是剧毒物质,如含有氰化物及氰的络合物,有砷元素或游离氰等。
1.3 环境监测实验室废水的危害
在环境监测实验室化学分析过程中,往往会遗留下具有强酸性或强碱性的废水污染物。这些酸碱废水进入城市的污水管网系统后,由于其自身带有的强烈腐蚀性,减短了污水管网的使用寿命,降低了污水管网的应有效益。酸碱废水还会导致土壤板结或盐碱化,而流入河流、湖泊还会影响水生生物的生长。在进行重金属项目分析的时候,会产生一定的剩余样品及残液。某些时候,样品、残液、直排水与原水的向外排放,都会造成周围环境的重金属污染。比如说,铅、汞等重金属离子,在“富集作用”下进入人体,在人体内达到一定程度,就会导致人体健康受损,甚至发生重金属中毒现象。完成生物监测工作后,遗留下的培养液、培养基里面含有大量有害微生物,如大肠杆菌、粪大肠菌等。如果不经过灭菌处理就直接向外排放,容易引发诸多不利的后果。有机废水中含有的有机化合物,进入地下水后会加速细菌的生长繁殖。这些细菌中的有毒细菌,不仅污染居民的生活、生产用水,也危害居民的身体健康。而某些有机物氮、磷含量高,容易导致水体的富营养化等。为此,必须采取有效的措施防治环境监测实验废水的污染。
2、防治废水污染的有效策略
2.1 健全环境管理体系,强化责任意识
基于当前环境监测实验室的某些硬件设备难以达到处理废水的条件,实验室必须建立一个完整的环境管理体系,评估和整改现有的硬件设备,在引进处理废水的设备设施上加大资金的投入力度,从而为实验室监测工作的顺利开展提供强有力的保障。对于一些处理难度比较高、成本比较大的废水,实验室应向有资质的社会企业购买废水处理服务。各环境监测实验室的工作人员必须提高自身的责任意识,认真对待实验室废液处理问题,加强对废液环境污染问题防治工作的重视程度,在废水处理工作中不断经验,探索新的检测技术,逐步提高其在环境管理体系中的技术含量。
2.2 加强对废水污染源头的控制
环境监测实验室加强对废水污染源头的控制,能够有效降低废水出现散发性污染的概率,使环境监测化学实验逐渐转变为绿色化学实验环境,为化学实验的终效果呈现提供准确保障。
环境监测实验室在控制废水污染源头时,需要做到以下两点:
(1)改进实验操作中的化学试剂,尽可能选择一些低毒害成分或无污染成分的化学试剂,为化学实验提供良好的实验场所;
(2)环境监测需要建立区域性的化学试剂调度网,将每个实验室的技术力量集中起来,通过试剂调度网络对外提供一些危害比较小、用量比较少,也不容易快速失去化学反应效果的化学试剂,并采用他人提供的有效方法,使各个实验室之间呈现资源共享的局面。
2.3 加强对废水排放的控制
由于实验室的各个设备和技术并不一致,在对废水源头的控制上无法保证万无一失,环境监测实验室必须有效控制废水的排放量,完善废水处理体系。
在此过程中,要做到以下三点:
(1)环境监测实验室需要为化学分析实验选择一些能够减少环境污染的实验方法,从废水排放的源头上进行控制。例如,在进行含有酸碱性物质的化学分析实验时,可以检测化学分析后废液中的pH值,利用废酸或废碱综合调节,使调节后的废水能够达到废物利用污染防治方针的要求。
(2)环境监测实验室还需控制化学实验过程中的采样量,使化学分析后的废液能够达到废物利用的要求。
(3)环境监测实验室还需要根据管理环境质量的控制标准,控制一些近期不会用到的化学试剂的购买量,避免化学试剂在存放的过程中变质而影响实验结果,甚至会造成废水污染。
2.4 科学处理实验室废水
环境监测实验室在处理废水污染物时,不同的废水需要采用不同的防治措施,环境监测实验室必须合理、科学地分类处理废水污染物,杜绝出现混乱储存的情况。如果分类不好,还可能会发生二次化学反应。在处理酸碱废水时,可以采取中和处理的方法,即利用大量的水稀释它,使其达到可排放的标准。在处理含有重金属元素的废水时,可以采用电解的方法,利用直流电使其产生氧化还原的化学反应,让重金属元素等污染物质在阴极上发生直接性的还原。对于部分可回收的有机废水,可以采取蒸馏或干燥等回收方式,利用。不可回收的有机废水则可以利用多种废水处理的新技术,比如使用Fenton试剂。对于含有砷或氰等剧毒的废水,可以分别采用絮凝共沉法和碱性氯化法。对于生物毒性废水,可采用高温灭活的方法。对于无废水处理条件的实验室,应该严格分类废水,用特定的装置容器收集废水,并贴上标签,注明该废水的污染性质和收集日期,密封保存,以便于后期的移送处理管理。
4、污泥膨胀的控制措施
污泥膨胀发生期间,通过投加絮凝剂促进污泥凝聚,增加排泥等措施,能暂时性控制污泥膨胀,但无法得到彻底解决,污泥膨胀依旧间歇性发生。为了从根本上消除污泥膨胀问题,2009年底对污水处理工程进行了技术改造。技改从污泥膨胀的成因着手,参照环境调控控制和代谢机制控制的理念,为菌胶团细菌生长创造有利条件,通过生物竞争机制抑制丝状菌的过度生长和繁殖,将丝状菌控制在合理的范围。
技改措施包括:
(1)在曝气池前增设缺氧生物选择器,停留时间为45min;
(2)关闭停留时间短的那组曝气池,以这组曝气池作为调节池的备用,可减少冲击负荷;
(3)初沉池停止投加药剂。
5、微膨胀运行可行性分析
从2015年3月份开始,曝气池泡沫有所好转,镜检显示丝状菌数量较技改前有所减少,污泥膨胀问题得