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生物強化脫色處理印染廢水的中試研究

(國家環境保護水污染控制工程技術<浙江>中心,浙江杭州310007)

摘 要:為解決印染廢水生化處理效果差的難題,開發了復合水解酸化/懸浮生物濾池的印染廢水生化處理工藝,并在此基礎上投加專性脫色菌進行生物強化脫色處理。結果表明,在穩定運行條件下,系統對色度的去除率提高了10% ~20%,對色度的總去除率達到80%以上,對COD的去除率達到90%左右?？梢?通過生物強化技術提高生化處理的脫色能力是可行的。 關鍵詞:印染廢水; 復合水解酸化; 懸浮生物濾池; 脫色

中圖分類號: X703 文獻標識碼: C 文章編號:1000-4602(2010)23-0091-03

印染廢水成分復雜、生物降解性差,用傳統的生物法處理難度大,因此開發新工藝及新技術提高生物降解效率是印染廢水處理的研究熱點[1~4]。生物處理效果取決于有效微生物的活性和數量,生物強化技術通過向生物處理系統內引入具有特定功能的微生物,能提高有效微生物的濃度,增強對難降解污染物的降解能力,提高降解速率[5]。

復合厭氧反應器(AHR)是在第二代反應器的基礎上開發的第三代水解厭氧反應器,AHR反應器的下部是高濃度的顆粒污泥,上部是由填料及附著的生物膜組成的濾料層,二者的結合很大程度上提高了反應器的有效容積、降低了污泥流失、提高了處理效率[6];懸浮生物濾池采用懸浮生物填料,對微生物具有良好的吸附和網捕作用,能有效減少微生物的流失,具有廣泛的應用前景[7]。筆者選用復合水解酸化/懸浮生物濾池作為生化處理工藝,并在此基礎上投加專性脫色菌種,同時采用脈沖布水技術,強化了布水過程中廢水與微生物的接觸,提高了傳質效率,且不增加額外的運行費用,將該工藝應用于實際印染廢水處理中試,取得了較好的處理效果。

1 材料和方法

1·1 廢水水質及菌種

廢水取自紹興某棉布印染企業調節池,該廢水成分復雜、污染物濃度高、可生化性差,廢水中含有活性染料、還原染料、直接染料等多種染料及助劑,其pH值為12~14、水溫約為40℃,為保證進水水質穩定,采用延時繼電器控制提升泵每隔1 h采水1次,其綜合水質如下: COD為1 000~2 800 mg/L、BOD5為300~500 mg/L、SS為150~200 mg/L、色度為300~1 000倍。接種污泥取自紹興污水處理廠的污泥濃縮池。專性菌種是從印染廢水及工業廢水處理廠的活性污泥中篩選、分離得到的高效脫色菌株,對印染廢水具有良好的脫色效果[7]。

1·2 試驗裝置與方法

中試采用復合水解(A) /懸浮生物濾池(O)串聯工藝(見圖1),用延時繼電器控制提升泵,將調節池廢水泵入儲水池,不同時間段的廢水在儲水池內均勻水質、水量,并調節其pH≤10后泵至脈沖布水器。后者儲存3~5 min的水量后將水瞬間布入水解酸化池底部,與厭氧菌及兼氧菌充分接觸,將不溶性顆粒分解為可溶性物質、大分子物質分解為小分子物質,從而提高廢水的可生化性,為后續好氧處理奠定基礎,同時破壞染料的發色基團,去除廢水的色度。A段出水溢流到O段,在O段填料與充氧廢水充分接觸,利用生物膜上微生物的新陳代謝作用,將廢水中的有機物去除。

復合水解酸化池的總有效容積為2 m3,填充區容積為1m3,填充尺寸為1 cm×1 cm×1 cm的立方體懸浮生物填料;懸浮生物濾池的有效容積為1.m3,填充尺寸為2 cm×2 cm×2 cm的填料。

1·3 取樣及分析方法

定期取組合工藝的進水、A池及O池出水,分析COD、色度、pH的變化情況。COD:重鉻酸鉀法;BOD5:微生物膜法; pH:便攜式pH計;色度:稀釋倍數法。

2 結果與討論

2·1 生物強化對去除COD及色度的影響

試驗考察了生物強化脫色前、后系統對COD及色度的去除效果(見圖2)。在穩定運行階段,A段的停留時間為14 h,O段的停留時間為10. 5 h,中試分兩個階段進行:第一階段未投加脫色菌(18~34d),第二階段為脫色菌強化處理期(35~52 d),其中前5 d為掛膜階段。

由圖2可以看出,在中試期間,進水COD濃度波動較大,生物強化前好氧出水的COD濃度基本穩定在150 mg/L左右,強化后出水COD濃度穩定在100 mg/L左右,略低于強化前的。進水色度為300~1 000倍,強化脫色后好氧出水色度由110~180倍逐漸降低到100倍以下。

投加脫色菌后,系統對COD的去除率未發生明顯變化,而對色度的去除率由70%左右提高到80%以上,最高達到90%?？梢?脫色菌可有效提高生化系統對色度的去除率,但對COD的去除無明顯促進作用。

2·2 生物強化脫色的機理分析

圖3為A段及O段生物強化脫色前、后系統對COD及色度的去除率變化曲線。

由圖3可以看出, A段未投加脫色菌時,對COD和色度的去除率曲線基本重合,而投加脫色菌后A段的脫色率提高,且對COD和色度的去除率曲線分離。這是由于未投加脫色菌時,A段對COD的去除主要是通過去除非溶解性SS而實現的[6、8],而SS濃度的高低與表觀色度的大小成正比,因此對COD與色度的去除率基本重合;投加脫色菌后,由于投加的脫色菌不能以染料分子作為直接碳源,而只能破壞其發色基團,將其還原分解為苯胺類化合物,再通過好氧工藝使這些物質礦化,且脫色率對SS去除率的依賴性降低,因此脫色率曲線與COD去除率曲線分離。

由圖3還可知,生物強化脫色前、后O段的脫色率無明顯變化,而對COD的去除率卻略微增加,這符合脫色菌將染料分解為苯胺類化合物,再通過好氧工藝降解的推測。同時也反映出廢水中殘留的染料量占全部COD濃度的比例較低,而這也符合印染廢水的特點。

3 結論

① 采用復合水解酸化/懸浮生物濾池作為生化處理工藝,并在此基礎上投加專性微生物菌種,同時采用脈沖布水技術,當A段停留時間為14 h、O段停留時間為10. 5 h時,系統對色度的去除率可達到80%以上,對COD的去除率為90%左右。

② 生物強化脫色后,系統脫色率提高了10%~20%,且脫色菌不能以染料為直接碳源,只能將其還原分解為苯胺類化合物,再經好氧工藝使其礦化,故對COD的去除率提高不明顯。

③ 采用生物強化脫色技術能有效提高生化處理的脫色率,可有效降低深度處理費用,為廢水的資源化利用奠定了基礎。

參考文獻:

[1]謝春生,黃瑞敏,肖繼波,等.曝氣生物濾池—納濾深度處理印染廢水的研究[J].中國給水排水, 2007, 23(15): 69-72.

[2]洪俊明,洪華生.厭氧—好氧MBR組合工藝處理蒽醌活性染料廢水[J].中國給水排水, 2008, 24(1): 51-53.

[3]王白楊,張卓,何慧.生物/化學/物理聯合工藝處理高溫印染廢水并回用[J].中國給水排水, 2008, 24(17):75-78.

[4]尤雋,任洪強,嚴永紅.厭氧/缺氧/好氧工藝處理印染廢水[J].中國給水排水, 2007, 23(18): 63-64.

[5]馬放,郭靜波,趙立軍,等.生物強化工程菌的構建及其在石化廢水處理中的應用[ J].環境科學學報,2008, 28(5): 885-891.

[6]李曉東,孫鐵珩,李海波,等.低溫處理生活污水的復合厭氧工藝研究[J].安全與環境學報, 2008, 8(1):40-43.

[7]白俊躍,徐灝龍.懸浮生物濾池A/O工藝處理印染廢水[J].印染, 2008, (9): 31-33.

[8]楊健,居志華,吳敏.復合式厭氧反應器預處理低溫城市合流制污水中試[J].中國給水排水, 2007, 23(5):58-61.

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