【摘 要】
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党的十八大以来,污水治理及资源化利用成为我国生态文明建设中至关重要的一环。纺织行业的快速发展导致废水排放量逐年增加,印染废水的高效处理成为行业转型升级的关键。硫化染色废水成分复杂且具有生物毒性,常规方式处理难度较大。电絮凝作为一种绿色环保的水处理技术,具有反应速率快、污泥产量小、易于操作控制等优势,在工业废水、城镇污水等各领域污水处理中均有研究与实践。目前电絮凝手段在印染废水处理的研究时,多应用于
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党的十八大以来,污水治理及资源化利用成为我国生态文明建设中至关重要的一环。纺织行业的快速发展导致废水排放量逐年增加,印染废水的高效处理成为行业转型升级的关键。硫化染色废水成分复杂且具有生物毒性,常规方式处理难度较大。电絮凝作为一种绿色环保的水处理技术,具有反应速率快、污泥产量小、易于操作控制等优势,在工业废水、城镇污水等各领域污水处理中均有研究与实践。目前电絮凝手段在印染废水处理的研究时,多应用于活性、胭脂红染色废水,针对硫化染色废水的研究较少,且在电极材料的选择上也多以电催化材料和三维活性电极为主。本课题旨在探讨一种适用于硫化染色废水的电絮凝方法,以提高废水的可生化降解性,减轻后续活性污泥的生化处理负担,实现废水污染物的高效去除与降解,为硫化以及其他含硫废水处理提供理论基础和实践参考。主要研究内容如下:(1)确定硫化染色废水电絮凝的实施方法和工艺参数体系,探究工艺条件对电絮凝处理效果的影响。以不锈钢为阴极、六种常见金属为阳极,连接直流电源构建电化学体系。以废水色度、COD去除率、电极损失率作为评价指标,探究施加电压、电解时间、极板间距、电源方式对电絮凝效果的影响,进一步通过正交实验设计和聚类分析,优化电絮凝体系的工艺参数。结果表明:弱碱性条件更有利于产生絮体,会引起COD和色度显著降低。以镁为阳极时,8 V直流电压、初始p H值为8、极板间距2 cm的条件下絮凝20 min后,废水电絮凝效果最好,COD去除率为44.03%,色度90倍,电极损失率为12.23%,絮凝物质量1.1246 g。在15 V恒定电压,电解时间20 min的条件下,以镁为阳极使用直流稳压电源,镁铁交替阳极使用交流变频电源,交流处理后废水COD去除率提高2.02%,电极损耗降低3.99%。(2)为提升S2-的去除效果,构建镁-铁电极的交流电絮凝-芬顿耦合体系。以S2-去除率为主要指标,采用中心复合设计响应曲面法,对施加电压、电解时间、氧化剂用量、初始p H值四个参数进行优化设计并验证。结果表明:Fe2+作为催化剂能够促进过氧化氢产生·OH,进而氧化体系中的S2-,提升COD与S2-去除率。镁-铁交流电絮凝-芬顿耦合体系中,S2-去除率受多重因素交互作用影响,优化工艺为:施加电压26.77V,H2O2浓度0.04g/L,初始p H值为5.85,电絮凝时间40 min;在此条件下,COD和S2-的去除率分别为48.08%和79.41%。(3)模拟清洁染色工艺配方组成,分析添加剂如葡萄糖和含硫无机盐种类、浓度对污泥活性及沉降性能的影响。以污泥活性、比耗氧速率、沉降比和污泥浓度为指标,评价葡萄糖和六种含硫无机盐对污泥性能的促进或抑制作用。调节Na2S的浓度梯度,通过COD和NH3-N去除率分析污泥降解速率和生化能力,揭示S2-对活性污泥的影响特性。结果表明:葡萄糖作为碳源和营养物质,能促进微生物的生长繁殖和代谢,降解高分子化合物,提升污泥活性;高浓度含硫无机盐则通过改变外环境的渗透压使细胞脱水,导致污泥活性降低。S2-发生氧化反应,降低体系溶解氧浓度,微生物活性被抑制;Na2S浓度增大会减弱污泥生化能力,浓度越高,相应的水质处理效果越差。(4)利用精制活性污泥处理电絮凝后的硫化染色废水,探究电絮凝对废水生化降解能力的促进作用。观察污泥在生化过程中的显微图像变化,记录连续十日的COD和NH3-N去除率并分析二者的去除动力学,获得最适宜的处理时间。比较聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合硅酸铝和电絮凝及生化处理前后的水质,提出电絮凝在污染物去除和生化降解能力提升方面的优势。结果表明:在硫化染色废水生化处理过程中,COD和NH3-N的去除均符合二级动力学,10日的总去除率分别为40.24%和57.63%。化学絮凝剂对废水色度、COD去除效果较好,但对S2-几乎没有氧化作用,处理后废水的生化降解能力中等;电絮凝后废水的B/C值为0.9745,生化降解性优异。生化处理完成后总COD、NH3-N和S2-去除率都能达到90%以上。
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