随着印染工业的迅速发展, 染料的品种和数量不断增加, 我国印染废水排放总量达5.5 ×108 t /a,治理率仅为64%。纺织印染废水的处理难点是: ( 1)COD 高, 可生化性差; ( 2) 色度高、成分复杂、脱色难度大。随着染料工业的发展和后整理技术的进步, 新型助剂、染料、整理剂等难生物降解的有机物在印染行业被大量使用, 致使印染废水中的COD 增高、BOD/COD 更低, 采用传统印染废水处理工艺, 其出水指标难以达到排放标准。因此就需要开发出比较先进、费用较低而处理效果好的处理工艺〔1~3〕。
本实验主要是对印染废水的生物处理进行改进, 在核心单元———氧化池中引入膜组件, 组成一体式MBR 系统, 省去了传统生物处理依靠重力的固液分离系统, 减小了基建投资〔4〕。同时为提高印染废水的可生化性, 利于后续MBR 的处理, 在好氧MBR处理单元前加入了厌氧水解酸化单元, 组成了一体式厌氧水解酸化— 好氧膜生物反应器(A/O MBR)处理系统, 经处理后可使印染废水实现达标排放。
1 实验
1.1 实验用水及活性污泥来源
实验在陕西咸阳华润印染有限公司进行, 依照
1.2 膜材料
膜材料为天津膜天膜工程有限公司制造的聚偏氟乙烯( PVDF) 中空纤维微孔过滤膜(MF) , 纤维孔径0.2 μm, 进水方式为外压式。
1.3 测定方法
用重铬酸钾法测定COD; 用目视比色法测定色度; 用pH 计测定pH; 重量法测定SS; 浊度仪测定浊度。
1.4 A/O MBR 工艺流程
1.5 研究方法
( 1) 第1 阶段: 包括工艺的确定、设备的设计及污泥的培养和驯化, 其中污泥的培养和驯化是正常运行前的关键环节。
水解酸化污泥培养驯化的种子污泥取自华润印染有限公司污泥回流泵房的好氧污泥, 15 d 后, 水解酸化池内的弹性纤维填料上有黏附的生物膜, 水面上有少量气泡产生, 驯化培养基本完成。好氧池接种的活性污泥取自污泥回流管内的新鲜的剩余活性污泥, 按4∶1 的比例将印染废水用清水稀释配好, 再投加一定比例的尿素、葡萄糖、磷酸钠和少量人粪, 使m(BOD) ∶m(N) ∶m( P) =100 ∶5 ∶1。接种完成后, 按设计水量的1 /10、1 /5 和1 /3 逐渐加大印染废水进嚗气池量, pH 控制在7 ～8, 进水COD< 500 mg/L。运行1 周后污泥浓度增加1 倍, 1 个月后污泥净增5倍, 达到2.0 g/L 以上。当活性污泥达到2.42 ～3.14g/L 以后, 按正常生产状况下的全部印染水和部分
碱水混合, 调节pH 后进入曝气池, 活性污泥性能仍然良好, 说明整个驯化过程完成。
( 2) 第2 阶段: 初期利用污染物浓度较低的漂练水与染色废水的混合废水, 反应器连续进水, 后期逐渐加大漂练水的含量, 增大进水COD。运行条件为水力停留时间(HRT) 6 h, 污泥停留时间20 d, 并研究MBR 法对印染废水的处理效果。
( 3) 第3 阶段: 污泥停留时间延长到50 d, HRT为2 ～9 h, 进水水质为纯的漂练水, 反应器内连续进水, 其他运行条件同第1 阶段, 实验过程中逐渐增加溶解氧浓度并逐渐延长停留时间, 以研究在不同运行参数下MBR 对高浓度废水的处理效果并确定MBR 的最佳运行参数。
( 4) 第4 阶段: 在MBR 的最佳运行参数条件下运行, 研究MBR 处理印染废水的处理效果。
2 实验结果
2.1 污染物去除效果
2.1.1 COD 的去除效果
对COD 的去除效率实验集中在后三个阶段。各阶段对COD 的去除变化情况如图2A、B、C 所示。
图2A 表明, 出水COD 能基本保持在<100mg/L,
最小可以达到21.80 mg/L, 整个过程对COD 的总去
除率较高, 在污泥浓度不高的情况下, COD 的去除率基本维持在79.64%～95.10%。
从图2B 可以看出, 在第3 阶段随着好氧生物段停留时间和溶解氧的增加, 出水COD 呈下降趋势, COD 的去除率达88.03%～94.33%。
第4 阶段更换新膜, 控制运行条件使好氧段停留时间为9 h, 溶解氧控制在3 mg/L 左右, 结果见图2C, 可以看出COD 的去除相当理想, 出水COD<100mg/L, 去除率> 95%, 最高达到了96.07%。
整个实验过程中水解酸化、好氧生物处理、膜过滤等过程的COD 去除率以及反应系统的COD , 系统运行期间水解酸化段COD 去除率在30%左右, 随着新接种的污泥对印染废水的适应及微生物量的增加, 最高可达到45.24%。系统稳定后生物反应曝气池上清液的COD去除率在50%～70%。膜的COD 去除率曲线表明膜过滤效率较高, 在整体运行过程中膜的去除效率基本保持平稳状态, 在稳定运行期间膜的COD 去除率能维持在70%。由此可知, A/OMBR 系统对有机物具有较高的去除效果归因于膜对有机物的进一步去除作用。
2.1.2 色度、SS 和浊度的去除
对本系统水的色度进行监测, 结果表明进水平均色度为78 倍, 出水色度为8 倍, 脱色率达89.7%,说明本系统对色度的去除率较高。
此外, 经监测发现大多数情况下系统出水SS 和浊度接近于0。可见A/OMBR 对SS 去除有效。显示了膜具有高效的截留作用, 可以完全截留胶体和大分子有机物。
2.1.3 pH 的调节
本系统进水pH 8.08～12.52, 而出水pH 在7～8.5之间, 表明本系统对pH 的变化有较强的适应能力且对pH 的调节相当理想, 可使出水达到排放标准。
2.2 主要影响因素分析
用SPSS 进行主成分分析( 见表2、表3) , 结果表明有两个因素对处理结果有显著的影响, 一是MLSS, 二是停留时间。停留时间的长短对去除率有较大的影响, 停留时间长去除率高, 但不能过长, 否则会引起污泥浓度的降低。而MLSS 的高低由DO决定, DO 控制在适宜活性污泥生长的范围内, 使微生物处于生长期, 活性较强, MLSS 就高, 反之则低。
从以上结果来看, HRT 以9～10 h, DO 控制在2～3 mg/L 时, 可保证COD 的总去除率在95%。
3 结论
( 1) 该系统在运行过程中MLSS 和停留时间是两个主要影响因素。
( 2) 实验中A/O MBR 系统最佳运行条件为HRT 9～10 h, DO2～3 mg/L。
( 3) 该系统在最佳的运行条件下可使印染废水的COD≤100 mg/L, 色度2～16 倍, 浊度≈0, SS≈0,pH 7～8.5。
( 4) 该处理系统费用低、效果好, 其中A/O 系统可提高印染废水的可生化性, 利于后续MBR 的处理, 最终可使印染废水实现达标排放。
[ 参考文献]
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[ 2] 同帜, 程刚, 仝攀瑞, 等.废水处理中膜生物反应器的应用[ J] . 西北纺织工学院学报, 2000, 14( 3) : 309- 313.
[ 3] 刘军, 郭茜, 翟元彬.城市污水的厌氧水解生物处理的研究[ J] . 给水排水, 2000, 26( 7) : 10- 13.
[ 4] 刘锐.膜- 生物反应器和传统活性污泥工艺的比较[ J] . 环境科学,2001, 22( 3) : 20- 24.
[ 5]Yamamoto K, Hiasa M, Mahmood T. Direct Solid-liquid SeparationUsing HollowFiber Membrane in an Activated Sludge Tank[ J] . Water Science and Technology, 1989, 21( 4 /5) : 43- 54.
[ 作者简介] 程刚(1965— ) , 1987 年毕业于中国纺织大学, 副教授,
在读博士研究生。电话: 13609116775
