探析活性炭强化生物法处理难降解水性油漆废水

探析活性炭强化生物法处理难降解水性油漆废水

李舜

临海艺尚表面处理有限公司 浙江 台州 317016

摘要：在我国，传统的油漆逐渐失去了主导作用，而以水性漆为代表的高科技、环保型涂料已经成为一种潮流。但其生产工艺往往会产生大量难降解的颜料废液。本文针对水性油漆废水成分复杂且处理成本大的特点，利用“预处理－厌氧－好氧－低氧”耦合技术，利用投加活性炭的方式提高其厌氧发酵效率，并研究其对废水生化需氧量（COD）的去除效能，解析其作用机制。

关键词：活性炭；生物法；水性油漆废水

目前国内外对水性油漆废水的治理方法有物理化学法、生物法和复合法等几种。在工程实践中，物化法对废水的深度和难降解的废水难以采用生化法进行处理。预处理－厌氧－好氧－低氧组合技术能够在减少运行费用的前提下达到废水的达标排放。然而，废水的厌氧发酵效能受限于诸多因素，制约了其出水效能，而发挥其对废水的吸收与生物降解特性，则可实现对废水的高效去除。针对目前我国涂料行业普遍存在的问题，提出了“预处理－厌氧－好氧－低氧”耦合的废水处理方法，并在投加了活性炭的情况下，实现了达标排放。

1.实验材料和仪器

实验废水取自某油漆厂喷涂车间，涂料废水的pH值、COD、TN、TP和NH4+-N的含量分别是：3.15、61000mg/L、1378.12mg/L和11.88mg/L。

实验仪器：磁力搅拌器，pH计，微波化学需氧量测定仪，氨氮消除仪，分光光度计。

2.实验部分

本实验采用以降解油漆废水性能的厌氧活性污泥为研究对象，通过对废水厂污泥培养驯化，水性油漆废水胁迫驯化，使其具备处理油漆废水的能力。其基本思路是：在无氧条件下，向废水中加入一种特殊的可降解菌，使其在无氧条件下进行富集。每天将1/5容积的废水排放至同一容积的仿真废水，通过监控COD值的改变来调节进水和接种各种微生物的数量。当废水中COD达到一定程度后，抽取少量的活性污泥进行预处理，然后送样品进行高通量测序。

2.1预处理试验

废水进入气浮反应器中，探讨了不同处理工艺对废水处理效果的影响。向混凝反应器中加入了气浮的后处理废水，然后通过调整混凝剂的加入量来进行试验，在100r/min的条件下，将其迅速地搅动1分钟，然后用50r/min的低速搅拌3分钟，然后将其沉淀30分钟，然后将上清液送到该生化反应器中。

2.2生物反应实验

将上清液与废水：自来水=1∶3配于厌氧反应器中，设置各种反应温度，每天进行循环使用。根据实验结果，采用投加不同浓度的活性炭进行了强化处理。通过厌氧反应池出水后，加入好氧与乏氧反应池，通过再循环利用废水，将好氧与缺氧的废水返回第一级进行补充。化学需氧量按HJ828-2017中的重铬酸钾方法测量；依据HJ636-2012中的碱性过硫酸钾消化液，用紫外线分光光度法对全氮进行了分析；按照HJ535-2009纳氏分光光度方法，对铵态氮的含量进行了分析；采用快速检测法，对总磷的质量含量进行了检测；通过携带式水质检测器对pH值进行测量。

3.结果与讨论

3.1气浮因素对脱除COD效率的影响

由于pH对脱除COD有较大的影响，当pH为5时，COD的脱除效率最高。pH变化会打破油漆废水中各颜料颗粒间的静电稳定性，导致其团聚增多，导致某些色素等颗粒团聚沉降，进而影响废水中COD的脱除效率。同时，在2小时后，COD的去除率几乎没有变化，从经济性角度来看，2小时是最好的。

3.2混凝剂投加量对脱除COD效率的影响

由于混凝剂加入量的多少会影响到 COD的去除率，所以本试验在pH7下，废水中的COD随PAC加入量的增大呈先降低后增大的趋势，当PAC加入量达到120mg/L时，COD的变化趋势是最明显的。结果表明，加入PAM后，出水COD下降到37840mg/L，可使废水COD明显下降。

3.3厌氧过程对COD去除效率的影响

（1）厌氧温度

厌氧反应器温度的改变对COD去除效果影响较大，温度为35℃是最佳的中温厌氧温度，此时COD在1500mg/L左右。在35℃以下，COD仍然很高，40℃下仍维持在2200mg/L。温度对其有多种作用，其中，升温可使其活化，加速其迁移，并增强其捕捉污染物的能力。但是，在高温下，一些活性菌株会失去活性，从而降低生化作用的效率。

（2）预处理过程

预处理后的厌氧出水中 COD保持在1582.4 mg/L左右，而不经过预处理的废水，其出水 COD迅速上升，并在3天内不断上升，最后已超过3100 mg/L，远远高于预处理后的 COD。这表明，与原有的预处理方法相比，未进行前处理的水中有机物含量更高，且厌氧工艺的效率下降。

（3）活性炭强化

加碳量为18%时，去除COD的效果最好，5d后出水中COD可降至1513.6毫克/升；在2%和10%C添加条件下，由于范德华力的存在，COD浓度随添加量的增加而迅速减小，然后逐渐减小，直至达到某一临界点后趋于平稳。利用其超大的表面积、孔道等优势，在提高体系的缓冲容量、提高载体的种类、

提高菌群间的电子传递效率等方面具有重要意义。

3.4组合工艺

厌氧池出水COD值为1500mg/L，好氧池出水COD值为500mg/L，厌氧池出水COD值为200mg/L，厌氧池出水COD基本稳定。系统在整个系统中，虽然出水COD出现了一定的起伏，但最后出水的COD基本不变，说明此工艺对含水性涂料废水的治理是有效的。出水中悬浮物68mg/L、NH4+-N0.03、40.15mg/L和TP00mg/L，出水中可达到排放标准。

结束语：

综上所述，在厌氧生物处理系统中，加入活性炭可以提高系统的运行效率。在该工艺条件下，处理后的废水在较短时间内可达到1500 mg/L。涂料废水在“预处理－厌氧－好氧－低氧”条件下，出水COD、悬浮颗粒、NH4+-N分别为0.03、40.15和0.00mg/L，均满足《GB/T31962-2015废水排入下水道水质标准》规定的出水排出量。工艺过程简便、COD去除率高、不增加费用等优点。

参考文献

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