俞小明，楊岳平，黃筑峰
（浙江大學環境工程公司，浙江 杭州 310013）

　　摘　要：采用微電解-接觸氧化-過濾-吸附工藝處理甲殼素生產廢水，結果表明：鐵炭微電解對CODcr的去除率達30％,pH由0.7提高到5.5；生化處理的CODCr去除率達 80％以上。
　　關鍵詞：甲殼素廢水；廢水處理；微電解；接觸氧化
　　中圖分類號：X703.1
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1009－2455（2002）03－0024－03

Microelectrolysis-Contact Oxidation Process Treating Wastewater from Chitin Production
YU Xiao-ming,YANG Yue-ping, HYABG Zhu-feng
(Environmental Engineering CO. LTD, Zhejiang University, Hangzhou 310013, China)

　　Abstract:Microelectrolysis-contact oxidation-filtration-adsorption process was used to treat chitin production wastewater. The results show that iron-carbon microelectrode can reduce 30% of CODcr, pHvalue can be raised to 505 from 0.7, the removal efficiency of CODcr by biological treatment exceeds 80%.
　　Key words: chitin production wastewater; wastewater treatment; microelectrolysis; contact oxidation

前言

　　甲殼素（chitin）亦稱甲殼質、幾丁質、明角質、殼多糖、聚乙酰氨基葡萄糖，是1，4-連接的2-乙酸氨基-2-脫氧-p-D-葡萄糖，其分子式（C8H13NO5）n，分子量（203.19）n，為白色至淺黃片狀物，廣泛存在于昆蟲、甲殼綱動物外殼及真菌細胞壁中，是自然界中產量僅次于纖維素的天然多糖。甲殼素的化學性質穩定，有一定的強度，此外還具有生物分解性，可被生物內的溶菌酶分解，與生物的親和性好，無毒，但甲殼素水溶性差，只可溶于濃鹽酸、硫酸、冰醋酸和78％－97％磷酸，幾乎不溶于水、稀酸、堿、乙醇和其它有機溶劑。由于具有生物適應性、吸濕性、保濕性、成膜性和通透性、凝膠性和粘稠性、絮凝性、金屬絡合性等特殊性質，使其被廣泛應用于化工、醫療、農業、食品等領域[1]，但其生產廢水的處理在國內一直是一大難題。

1 甲殼素廢水的特點

　　國內大多從蟹、蝦殼中提取甲殼素，蟹、蝦殼先經鹽酸分解碳酸鹽，氫氧化鈉溶液脫蛋白質和脂肪，再經過脫色處理生產甲殼素。由于生產工藝的特殊性，其排放廢水的特點是PH特別低，Cl-濃度高，廢水CODcr濃度波動大，一般的生物處理工藝對其很難有好的處理效果。本文所研究的廢水來源于浙江某甲殼素生產廠，其主要原料是蟹、蝦殼，這些原料在進廠前，已由原料供應商作預處理，因此廢水主要來源于甲殼素后期提取生產工藝，污染程度相對較輕。廢水水質見表1。

表1 甲殼素廢水水質 　 水量/（m³.d^-1) pH CODcr/(mg.L^-1) Cl^-(mg.L^-1) 母液 1 2.0-3.0 12000-15000 6000-10000 其他廢水 120 0.6-1.0 1000-1500 3000-6000

2 微電解試驗

　　為掌握微電解處理效果，我們先進行了實驗室小試。主要考察了微電解在不同的電解時間，對甲殼素廢水的pH值，CODcr去除效果的影響，從而得出實際運行的最佳設計參數。試驗在燒杯內進行，先加入500mLPH為0.7、CODcr為3400mg/L的甲殼素廢水，投加一定量的鐵屑并鼓入空氣，在不同的時間內取出水樣，過濾后分別測試pH值和CODcr，測試結果見圖1、圖2，由圖可知：電解2h的CODcr去除率最高，但此時廢水的pH值較低。為減少后續中和反應的堿投加量，電解時間以6h為好。實際工程中以此作為設計參數[2-5]。

3 工程實例

3.1 工程設計要求
　　設計處理規模150m³／d，設計進水水質：pH為1.0，CODcr為1500mg／L，Cl-為5280mg／L。出水要求達到GB8978－1996中的一級排放標準。
3.2 工藝流程及設計參數
　　工藝流程如圖3所示。
　　廢水首先排放到微電解池，內置鐵屑，進行微電解反應。同時兼有調節池的作用，均衡進水水質、水量。經電解反應后的廢水用泵提升至中和池進行中和反應，投加石灰乳調節廢水的pH值至8－9，經初沉淀后，上清液自流到A／O池的兼氧段進行兼氧生物處理，然后進人好氧段進行好氧生物處理。接觸氧化出水經二沉池沉淀后，經砂濾池過濾、活性炭吸附計量排放。二沉池部分污泥回流至A／O池，剩余污泥和初沉池污泥排放至污泥池，經壓濾機脫水后外運處置，濾液回流至集水池。
　　各主要處理單元的設計參數如下：①微電解池HRT=6h；②中和反應池HRT＝15min；③初沉池設計表面負荷0.8m³／（m²·h）；④接觸氧化池總HRT=52h，其中A段為16，O段為36h；⑤二沉池設計表面負荷0.6m³／（m².h)。
3.3 工藝特點
　　本工藝系統分為三個單元：①預處理單元，采用微電解來提高廢水的pH值，減少后續中和反應所需的堿投加量；同時去除部分CODcr，提高廢水的可生化性。為增強效果，鼓入空氣進行曝氣。微電 解出水經加堿中和使其達到生化處理對進水pH值的要求。②生化處理單元，采用兩段式生物處理去除大部分的CODcr，為提高生物處理單元的耐負荷 能力和抗沖擊能力，采用接觸氧化法，分A段（兼氧段）和O段（好氧段）串聯運行。③后處理單元，采用砂濾和活性炭吸附對二沉池出水進行把關，去除主要由三價鐵離子引起的色度、SS以及部分 CODcr后排放。
3.4 工藝調試運行結果
　　工程自2001年3月初開始工藝調試，調試初期往生化池內投加2t脫水干污泥，并一次性加入尿素、磷肥、葡萄糖和面粉等營養物質，悶曝2d后開始逐步進少量污水，同時繼續投加大糞等營養物質。經15d運作后，開始見到有污泥絮體生成，污泥沉降速度也明顯增加。但之后的近一個月內，進水水質一直波動很大，進水CODcr經常高達2000mg／L以上，最高時甚至超過10000mg／L。同時由于操作工投加石灰乳量不當，生化進水pH值失控，在3.5－10范圍內波動，致使A／O池內的微生物大量死亡，生化處理基本無處理效果。隨后我們及時進行了調整，控制生化池進水的pH值在8－9之間。5月初重新投加污泥并馴化培養，至5月中旬填料上開始生物掛膜，出水水質明顯改善。至6月初出水已基本達標。圖4為調試后期集水池、生化池進水水質；圖5為調試后期二沉池、總排口出水水質。測試結果表明，生化處理單元（A／O兩段）對CODcr平均去除率達83.3％。

4 討論

　　本工藝運行控制的要點主要是微電解出水中和反應pH值的把握，適應甲殼素廢水的微生物的培養馴化及兼氧池、好氧池填料的生物掛膜。
4.1 微電解的控制
　　為保證微電解的效果，首先要控制電解時間在6h左右；其次，由于電解反應不斷的消耗鐵、炭，所以需定期投加一定量的鐵屑和焦炭加以補充。同時進行曝氣以增強處理效果。
4.2 堿投加量的控制
　　廢水進生化之前，必須采用加堿中和調節其pH值，這是關鍵的一步，是保證廢水進后續生化處理的前提。為此，必須根據微電解后廢水的pH值以及進水量，來決定石灰乳投加量的多少。為了盡可能多地去除微電解后的SS，并利用生成的Fe（OH）₃絮體去除部分CODcr，必須控制中和池內的pH在8－9之間。實際操作中石灰乳的投加量以此作為控制標準。實踐表明：由人工控制PH很難穩定，最好采用pH自動調節系統。
4.3 污泥培養馴化要點
　　 污水站所用污泥取自杭州某城市污水處理廠二沉池后經脫水的剩余污泥，兼氧和好氧兩池所接種的活性污泥量共計4t。
4.3.1 溫度和pH值
　　一般生化處理污泥培養為水溫在23-30℃時最好，pH值不宜低于6.5或大于9.0，一般控制在8－9范圍內。
4.3.2 微生物的營養
　　調試過程中除定期添加含有微生物所需要的各種營養元素的生活污水（如大糞）以補充營養外，還應適當添加氮、磷以保證污泥的生長。一般對氮、磷的需要量可根據。w（BOD少）：w（N）：w（P)=100：5：1加以控制。
4.3.3 溶解氧的控制
　　生化系統采用兼氧和好氧兩個系統。兼氧可采用間歇曝氣方法，一般每日曝氣8h以維持兼氧池DO為0.5mg／L左右，曝氣的同時起到水力攪拌和兼氧生物膜的強制剝落更新作用；好氧則采用連續曝氣方式，一般好氧池DO控制在2mg／L左右。
4.3.4 進水方式
　　調試初期，生化系統所承受的水力負荷和有機負荷應低一些，否則容易造成污泥流失，影響填料生物掛膜的進行。可采用連續和間歇兩種方式交替進行調試。調試過程中既不宜突然提高負荷，也不宜長期穩定在低負荷下運行，而應當在出水污泥濃度及CODcr去除率都較高的條件下按比例逐步增加進生化池的污水量，直至整個系統運行穩定。

5 結論

　　采用微電解-接觸氧化-過濾-吸附工藝處理甲殼素生產廢水，經過半年多的工程實際運行，整個處理系統運行穩定，效果良好。各項主要出水指標達到設計要求的排放標準。由此可見，上述工藝在甲殼素廢水處理實踐中是可行的。

參考文獻：

　 ［1］黃筑峰.甲殼素生產廢水處理研究及工程調試[D].杭州：浙江大學，2001.
　　[2] 陳水平.鐵屑微電解法處理含油廢水的研究［J］.水處理技術，1999，25（5）：303－305.
　　[3] 孫華，等.內電解法處理染料生產廢水實驗研究［J］.工業用水與廢水，2001，32（3）：20－25.
　　[4] 蔡天明.微電解-水解酸化接觸氧化工藝處理染化廢水的研究［J］.環境工程，1999，17（4）：27－30.
　　[5] 柴曉利，高旭光.內電解混凝沉淀-厭氧-好氧工藝處理醫藥廢水[J].環境科學與技術，2000，23（3）：33－34.

　　作者簡介：俞小明（1976－），男，浙江嵊州人，助理工程師，1997年畢業于浙江大學環境工程專業，工學學士，電話（0571）87979729，87983498。