生物吸附+化学混凝法在处理印染废水中应用

Posted 2023-01-11 生物

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针对有毒和难降解污染物的浓度比较高的印染废水，采用“生物吸附+化学混凝法"作为生化前的预处理工艺，根据实际工程的运行经验和中试的结果表明，使用该法使得投药量大大减少，可以有效的降低运行管理费用，且处理效果优良，运行方便可靠。
文章编号：1009-6825(2010)20-0166-02
印染行业是工业废水排放大户。长期以来，印染废水因其水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点，一直是国内外难处理的工业废水之一。目前国内的印染废水处理手段以生化法为主，物理化学法为辅，国外也是基本如此，得到了一定的处理效果。但是由于近年来化纤织物的发展和印染后整理技术的进步以及碱减量技术的应用，尤其是PVA浆料、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水，废水的CODCr值由300mg/L～500mg/L上升到1000mg/L～2500mg/L，给印染废水的处理增加了难度。针对这种情况，很多印染废水处理工程中在生化处理的前级都增加了预处理的手段，以此来降低有毒难降解污染物的浓度，以保障后继生化处理系统的处理效果。一般采取的方法有混凝沉淀法、吸附法、化学氧化法等方法，其中以混凝沉淀法的使用最为普遍。生物吸附再生法是基于活性污泥对有机底物降解的过程的原理而开发出的新型预处理工艺，同时可以结合混凝沉淀法一起使用，从而达到更好的处理效果。
1 工艺原理
在当前废水处理领域中，活性污泥法由于自身的优越性而被广泛的应用，成为目前应用最广泛的技术之一，一般把活性污泥作用分为三步：第一步，在活性污泥与废水接触的初期，通过附聚、吸附、吸收作用使水中有机物含量迅速降低；第二步，活性污泥对有机物的氧化分解，用来使细菌生长，维持微生物的新陈代谢；第三步，沉淀分离。其中第一步是物理、化学、生物作用共同产生的结果，这一过程的综合作用———附聚、吸附、吸收作用称为生物吸附。利用污泥絮体的强吸附作用，吸附废水中的污染物质和难降解物质；同时补充一定量的混凝药剂进行混凝反应，反应后的混合液进入吸附沉淀池进行沉淀分离。沉淀污泥回流至再生段再生，再生后再进行吸附。水体对各种污染物具有一定的“自净"作用，能硝化降解部分有毒物质，但大多数有毒污染物在被微生物分解时速度很慢，且不彻底，它们在环境中停留时间较长，对人类潜伏的环境影响较大，这类物质包括染料、卤化烃、芳烃类化合物等，成为有毒难降解的污染物，生物吸附作用是生物反应器中疏水性有毒难降解有机物的一个非常重要的去除途径。
2 工艺流程
生物吸附+化学混凝预处理工艺流程见图1虚线框中的部分。

来自调节池进水与生物再生池的回流污泥一起进入生物吸附池，在生物吸附池中，废水在一定的停留时间和氧气的作用下，废水中部分非溶解有机物如不溶解染料、碱性物质被污泥快速吸附，通过微生物的代谢作用，有机物被稳定化，使有机物含量和pH值有较大幅度的降低。再利用混凝剂与废水混合同时发生化学反应，利用双电层压缩、吸附电中和、吸附架桥及沉淀物网捕的作用与水中的细小颗粒物质和胶体状物质共同形成矾花，随着搅拌的作用，矾花不断长大，经过分离沉淀段时自然沉降，达到去除废水中污染物质的作用。沉淀池出水进入后继的生化处理系统进行下一步的处理；沉淀池沉淀下来的污泥，一部分进入生物再生池进行再生，一部分作为剩余污泥进入污泥处理系统进行处理。
3 生物吸附再生的特点
1)生物吸附再生段中存活大量的细菌，而且还不断地进行繁殖、适应、淘汰、优选等过程，从而能够培育出适应性和活性都很强的微生物群体，本工艺不设初沉池，使原废水中的微生物全部进入系统，使吸附再生段成为一个开放式的生物动力学系统。2)生物吸附再生段负荷较高，有利于增殖速度快的微生物增长繁殖，而且在这里成活的只能是抗冲击能力强的原核细菌，其他微生物都不能存活。3)废水经生物吸附再生段处理后，废水的可生化性大大提高，有利于后续处理单元的工作。4)生物吸附再生段污泥产率较高，吸附能力强，重金属、难降解物质等等都可以通过污泥的吸附作用而得到去除。5)生物吸附再生段对有机物的去除，主要是靠污泥絮体的吸附作用，生物降解只占1/3左右，由于物理化学作用占主导作用，因此，吸附段对毒物、pH值、负荷以及温度的变化都有较强的适应性，抗冲击能力强。6)生物吸附再生法辅以混凝沉淀法结合使用可以强化去除污染物的效果，同时克服单纯混凝沉淀法投加药剂量大的缺点，运行费用较低。7)为了保证污泥的吸附能力，可以由后继生化处理系统，补充部分二沉池污泥进入生物吸附段，运行管理方便灵活。
4 运行效果分析
2005年8月竣工的天津田歌纺织有限公司废水处理工程采用该预处理工艺处理印染废水。其处理规模为4500m3/d，出水达到GB4287-92纺织染整工业水污染物排放标准第三时段之一级排放标准。该工程采用“生物吸附再生池+沉淀池+厌氧水解池+活性污泥池+接触氧化池+二沉池"的工艺流程，连续运行一年来，出水排放始终达标，投加硫酸亚铁(有效成分)的量仅约为60mg/L。
根据该工程一年来运行的实际情况及其监测分析数据来看，采用生物吸附+化学混凝法作为在生化处理之前的预处理工艺可以起到比较好的处理效果，对于CODCr的去除率在40%左右，BOD5的去除率约为22%，SS的去除率约为48%。
2006年5月在广东森洋环境保护工程设备公司进行了处理规模为7.2m3/d的印染废水的中试试验。从中试的结果来看，以生物吸附再生+化学混凝法作为在生化处理之前的预处理工艺可以有效的降低有毒难降解污染物的浓度，对后继的生化处理是非常有利的。
在整个中试运行的过程中，该系统对污染物的去除效率稳定，基本保持在35%～45%之间。在进水CODCr的浓度高达1700mg/L～1800mg/L时，其去除率仍可以达到36%；在进水浓度在1000mg/L时，其去除率可以达到45%；硫酸亚铁(有效成分)的投加量在50mg/L～60mg/L之间。由此可见，该工艺抗冲击负荷能力强，而由于混凝剂硫酸亚铁的作用主要是强化沉淀脱色效果，因而其投加量可以保持在一个稳定的范围内。
经过生物吸附再生+化学混凝工艺的预处理，其去除效率如表1所示(2006年6月委托广州市二轻系统环境监测站的中试监测数据)。

同时试验了只单纯投加硫酸亚铁的混凝沉淀法的预处理工艺效果，其去除效率如表2所示。

从表1，表2的数据可以看出，两种预处理方法对于污染物的去除率比较接近，均有一定的效果。其中对于CODCr和BOD5的去除，生物吸附+化学混凝法的效果略好；对于SS的去除，混凝沉淀法的效果略好。在达到基本一致的去除效果的前提下，生物吸附+化学混凝法的混凝剂硫酸亚铁的投加量大大小于单纯的混凝沉淀法，同时投药操作的工作量也相应减少，其运行费用可以有一定量的降低，因此生物吸附+化学混凝法工艺要优于单纯的混凝沉淀工艺。
5 结语
对于有毒和难降解污染物的浓度比较高的印染综合废水，生物吸附+化学混凝法作为一种新型的处理工艺，应用于生化处理之前可以起到比较好的处理效果；该工艺相对于单纯的混凝沉淀法，其用电量有所增加，但投加药剂量大大减少，两者相抵后，运行费用可以有一定量的降低。