化工廢水一直以來都是廢水處理研究領域的熱點和難點之一。苯甲酸是重要的有機化工原料，在醫藥、食品、化工方面具有廣泛的應用。苯甲酸的排放給環境帶來了嚴重的污染，開發有效的處理方法具有社會和經濟意義。由于苯甲酸是具有毒性、酸性腐蝕性的化學物質，如果直接采用生物處理工藝將對微生物產生抑制性或毒性。該廢水傳統的處理方法包括：萃取法和大孔樹脂吸附法。

　　綜合考慮廢水的處理成本、處理效果等因素，本研究對某化工廠苯甲酸廢水采用微電解預處理，該法以廢鐵屑為原料，經濟實用，在去除去除部分COD的同時，又破壞了苯甲酸的結構，大幅提高了廢水的可生化性。微電解處理后再進入到生化系統進行生物處理，取得了較好的處理效果，為工程設計提供了依據。

　　1 實驗部分

　　1.1 試劑及儀器

　　石灰，H2SO4，NaOH：分析純;

　　ABR 生化反應器，接觸氧化反應器。

　　1.2 廢水水質

　　實驗用水取自武漢某化工廠，廢水水質：COD 為20000～30000 mg/L，pH 為2～3。

　　1.3 實驗用菌種

　　ABR厭氧生化反應器和接觸氧化反應器接種研發的高效復合菌種，該復合菌種包括：氧化葡糖桿菌(Gluconobacter  oxydans)、發酵乳桿菌(Lactobacillus fermentum)、短乳桿菌(Lactobacillus  brevis)、藤黃微球菌(Micrococcus leutus)、暈輪微球菌(也稱喜鹽微球菌， Micrococcus halobius)  、產堿假單胞菌(Pseudomonas alcaligenes)、致金假單胞菌(Pseudomonas  aureofaciens)、綠葉假單胞菌(Pseudomonas chlororaphis)、硝酸還原假單胞菌(Pseudomonas  nitroreducens)、核黃素假單胞菌(Pseudomonas riboflavina)、和敏捷假單胞菌 (Pseudomonas  facilis)等，以活性炭為微生物載體。

　　1.4 工藝流程與裝置

　　廢水處理工藝流程見圖1。

　　圖1 工藝流程

　　Fig.1 Technological process

　　微電解反應器用Φ160 mm×300 mm的有機玻璃制成，加入塊狀的廢鑄鐵。裝入反應器里鑄鐵先用NaOH  溶液清洗，再用HCl進行活化[7]。反應器底部裝有曝氣頭。

　　然后，將廢水不調pH直接加入反應器里，每隔1h取出一定量的水樣用石灰調節pH至9～10之間進行攪拌15min，混凝沉淀后測濾液的COD，并將濾液加適量水稀釋作為ABR反應器的進水。

　　ABR厭氧生物反應器為UPVC材質，中間用隔板隔成四個均等的單元格，總容積為20L，在每個單元格的底部加入0.5 kg粒徑為3～6  目的活性炭顆粒作為微生物的載體。從上部進水，從另一端的上部出水。進水用計量泵控制流速來控制停留時間，水力停留時間約為48  h，每天定時檢測出水的COD。加入菌種后，進行一周時間的馴化。

　　兩個好氧反應器均為柱狀，容積為20 L，內加2 kg粒徑為30～80  目的活性炭顆粒作為微生物的載體。加入菌種后，進行2周曝氣馴化，是菌種充分的負載在活性炭上。

　　1.5 分析方法

　　COD 采用重鉻酸鉀法測定。

　　2 結果與討論

　　2.1 微電解實驗

　　微電解設備中的廢鑄鐵的主要成分為鐵和碳，鑄鐵在酸性廢水中，隨著鑄鐵被腐蝕不斷的溶解，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會形成無數個微原電池。原電池反應生成的H  和Fe2+等均能與廢水中的許多組分發生氧化還原反應，能破壞有色廢水中的發色物質的發色結構，達到脫色的目的;能使有機物斷鏈，有機官能團發生變化，使廢水的可生化性顯著提高，為后續生化處理提供有利條件;經過微電解預處理后廢水的酸度大大降低，減少了中和劑的使用量。微電解出水加堿調節pH  后，鐵的絮凝作用可凝聚廢水中的懸浮物，另外，原電池周圍的電場可附集廢水中的膠體，從而去除部分的COD。

　　在不加酸調節pH的條件下，考察微電解反應時間對COD去除率的影響。實驗結果見圖2。

　　圖2 反應時間對COD 去除率的影響

　　Fig.2 Variation of removal rate of with time

　　由圖2 可知：隨著微電解反應時間的增加，COD 的去除效率逐漸升高，但到3 h 以后，COD 去除率基本穩定，不再繼續升高，最高去除率為38  %。這是因為剛開始時，廢水的pH 較低，溶液中所含的H+和Fe2+較多，氧化還原反應劇烈。隨著反應時間的延長，pH  不斷升高，生成的H+和Fe2+逐漸減少。同時，由于微電解材料用的是廢鑄鐵塊，表面積較小，所以，反應的時間較鐵屑要長，但塊狀的不易板結。

　　2.2 ABR 實驗

　　將微電解出水用石灰調節pH 至9～10 之間混凝沉淀后，加入適量的稀釋水配制成不同COD 濃度的廢水，廢水COD 濃度分別為：2000  mg/L，3000 mg/L，4000 mg/L，5000 mg/L，6000 mg/L，7000 mg/L，用計量泵打入ABR 反應器。一種廢水運行5  d，COD去除率達到一定數值后再換更高COD 的進水，當進水達到7000mg/L 后，連續進水12 d。停留時間控制為48 h。處理效果如圖3所示。

　　由圖3 可知，COD 的去除率基本是隨著運行時間的延長而增加;進水的第1 天COD 的去除率均在30 %以上，到第5 天，COD去除率達到了60  %～80 %。

　　這說明ABR 反應器里的微生物群體對該廢水的生化性較好。當進水COD 達到7000 mg/L 時，更進行了12 d 的進水，從第5天開始，COD  去除率基本穩定在75 %左右，出水基本穩定在1700mg/L 左右。基本達到了預期的效果，為后續的生化處理奠定了基礎。

　　圖 3 ABR 實驗結果

　　Fig.3 The lab result of ABR reaction

　　2.3 接觸氧化實驗

　　ABR 出水進入一級接觸氧化反應器，停留時間為24 h，廢水處理結果見圖4。由圖4 可見，一級接觸氧化反應出水COD  是隨著運行時間的延長而降低，COD 去除率基本保持在80 %～90 %，這說明接觸氧化的處理效果較好。

　　一級接觸氧化出水再進入二級接觸氧化反應器，停留時間為24 h，COD 去除效果見圖5。

　　實驗結果表明，出水無色透明，COD 去除率在80 %～90 %之間，出水COD 在100 mg/L，實現達標排放。

　　圖4 一級接觸氧化實驗結果

　　Fig.4 The lab result of the first class Bio-contact oxidation frocess

　　圖5 二級接觸氧化實驗結果

　　Fig.5 The lab result of the two class Bio-contact oxidation frocess

　　3 結論

　　(1)廢水較低的pH 有利于微電解反應的進行，在廢水不調pH的條件下進行微電解反應，COD 去除率可達到38  %，可生化性大大的提高，為廢水的后續生物處理創造了有利條件。

　　(2)當ABR 進水COD 達到7000 mg/L，停留時間為48 h 時，去除率為75 %。

　　(3)COD 為7000 mg/L 以下的苯甲酸廢水經過ABR+二級接觸氧化工藝處理后，最終出水小于100  mg/L，達到GB8978-1996《污水綜合排放標準》一級標準。