我国是染料生产的大国，占世界染料总产量的60%，位居世界首位。蒽醌染料是一种具有还原性和疏水性的染料，具有固色率高、染色牢度好、色泽鲜艳等特点，成为当今发展快的染料之一。但该类染料废水具有可生化性差、稳定性强等特点，废水COD浓度高、色度大且毒性高，造成大面积的水体污染。本文采用Fe/C微电解-Fenton氧化-混凝沉淀-A/O组合工艺对蒽醌类实际废水进行处理，利用微电解和芬顿试剂形成的协同氧化作用处理染料废水，并结合生化法，使处理工艺更加经济环保符合可持续发展的需要。
1、材料与方法
1.1 试验材料
废水取自浙江省某蒽醌染料厂车间出水口，废水主要指标为pH3.0~3.5、色度12000~18000倍、COD5500~7000mg/L、NH3-N30~45mg/L、TN45~55mg/L、TP15~20mg/L，B/C0.04~0.09；铁碳填料选用新型铁碳一体化填料，该填料能有效避免长时间反应产生的钝化作用，并于试验开始前用原废水将其反复浸泡48h，排除填料的吸附干扰作用。
1.2 试验装置
铁碳微电解反应器为自制的PVC圆形柱，有效体积为4L，下部具有取样口，小型曝气机实现底部曝气。厌氧与好氧反应器均有效体积为6L的有机玻璃柱体，厌氧装置通过电动搅拌器实现泥水混合，好氧装置利用小型空气泵实现曝气作用。
1.3 试验方法
微电解-Fenton协同氧化单元中，考察进水pH、H2O2投加量、反应时间对处理效果的影响；混凝沉淀过程中考察pH值、PAC投加量、PAM投加量和沉淀时间对处理效果的影响；在生化处理过程中每隔3h监测水质指标情况。
2、结果与讨论
2.1 微电解-Fenton协同氧化
2.1.1 H2O2投加量的影响
pH=3，HRT=80min，H2O2投加量分别为1‰、2‰、3‰、4‰、5‰、6‰，测定协同氧化对废水处理情况如图1所示。
由图1可知，废水COD和色度的去除率随着H2O2投加量的增加呈先上升后下降的趋势。随着H2O2量增加，溶液中•OH自由基迅速增多，废水中的有机物被快速氧化降解；但过量的H2O2会导致Fe2+被氧化成Fe3+，减弱了Fenton氧化作用，同时H2O2本身也会消耗反应体系中的•OH。根据图1可知，H2O2佳的投加量为3‰。
2.1.2 水力停留时间的影响
pH=3，H2O2投加量为3‰，水力停留时间分别为20min、40min、60min、80min、100min、120min、140min，测定协同氧化对废水处理情况如图2所示。
由图2可知，COD与色度去除率随反应时间的增加而上升，当HRT超过100min后，去除率稍有下降趋势。随着HRT的增加，氧化还原反应时间也增加，废水中的污染物能充分参与氧化还原作用，但是随着反应时间的延长，Fe2+不断被氧化成Fe3+使废水色度有所增加，且较长的反应时间使得体系中的pH升高，使反应体系偏离较适宜的pH。
2.1.3 pH的影响
H2O2投加量为3‰，HRT为100min，pH值分别为1.5、2、2.5、3.0、3.5、4.0、5.0。测定协同氧化对废水处理情况如图3所示。
由图3可知，废水COD和色度的去除率随着pH升高呈先上升后下降的趋势。当pH=3~3.5时，废水处理效果佳，当pH过低时，H2O2的分解速率较慢，不利于生成•OH自由基。当pH过高时，H+的数量减少，微电解生成Fe2+的反应受到抑制，不能充分与有机物发生反应，佳pH值为3.5。
2.2 混凝沉淀试验
用石灰乳调节协同氧化反应后出水pH，通过混凝吸附沉淀作用可以进一步降低废水的色度和有机负荷。在搅拌条件下加入一定量的聚合氯化铝和助凝剂聚丙烯酰胺，先快速搅拌3min，再慢速搅拌10min后关闭搅拌器，废水静置沉淀后取上清液进行水质分析。以COD为评价指标确定混凝沉淀的佳工艺参数。当pH为8.5，PAC投加量为200mg/L，PAM投加量为2mg/L，沉淀时间为30min的条件下，混凝沉淀对废水中COD的去除效果佳。混凝沉淀对废水COD、色度去除率分别为65.4%、88.3%。
2.3 生化反应结果
将协同氧化在佳反应条件下的出水续接厌氧反应和好氧反应，每隔3h取样分析。厌氧反应将废水中的大分子有机物进一步降解成有利于好氧微生物降解的小分子物质。经过A/O处理后出水COD小于80mg/L，色度小于50倍，TN小于20mg/L，TP小于0.5mg/L，色度小于50倍。
3、结论
采用Fe/C微电解-Fenton协同氧化-A/O工艺处理蒽醌染料废水，得出以下结论：
（1）微电解-芬顿协同氧化预处理蒽醌类染料废水在曝气，pH为3.5，HRT为100min，过氧化氢投加量为3mL/L条件下能达到较佳的处理效果。
（2）在混凝处理单元中，当pH为8.5，PAC投加量为200mg/L，PAM投加量为2mg/L，沉淀时间为30min的条件时，COD去除率为65.4%，色度去除率为88.3%，反应后出水的B/C提高到0.38。
（3）在组合工艺在处理条件下，COD总去除率为99.01%，色度总去除率为99.82%，终出水中COD色度<50倍，NH4+-N<14mg/L、TN<20mg/L、TP<0.5mg/L，出水水质达到了GB4287-2012纺织染整工业水污染物排放标准。