复合生物酶技术在印染废水深度处理中的中试研究

Posted 2023-01-12 印染

篇首语：生活的理想，就是为了理想的生活本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了复合生物酶技术在印染废水深度处理中的中试研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

印染废水中含有大量人工合成的有机化合物，常规的活性污泥系统缺少相应的酶来分解代谢这些物质，造成出水CODCr偏高，难以达到一级B排放标准要求。通过现有的一套5m3/h的中试A/O工艺，向该系统的厌氧和好氧段分别投加复合生物酶，有效发挥复合生物酶的功能和协同作用，使印染废水中的CODCr由800～1500mg/L降至100mg/L以下，且可以减少污泥的排放量，具有显著的经济和社会效益，有望用于大型工业化的应用。
1.前言
印染企业作为绍兴的支柱产业之一，也是工业废水排放大户，其具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点，属难处理的工业废水。目前国内常用的印染废水处理工艺，主要分为两大类：一是物化法，即加入絮凝剂进行沉淀或气浮，去除废水中的污染物，由于加药费用高、去除污染物不彻底、污泥量大并难以进一步处理，会产生一定的二次污染，一般不单独使用；二是生化法，即利用微生物的作用，使污水中有机物降解、吸附而去除。由于近年来，大量难生化降解有机物如PVA浆料、人造丝碱解物(主要是邻苯二甲酸类物质)、新型助剂等进入印染废水，传统的生物处理工艺已受到严重挑战。因此不断开发经济有效的印染废水处理技术成为当今环保行业关注的课题。
酶是由生物体内活细胞产生的一种生物催化剂，大多数由蛋白质组成，且能在机体中十分温和的条件下，高效催化各种生物化学反应，促进生物体的新陈代谢而不改变自身的催化性能。与投加化学药剂相比，利用酶的特性结合污水处理具有成本低，处理效果好，无二次污染，起到了标本兼治的作用。国内利用生物复合酶已有相关工作开展，如利用复合生物酶处理焦化废水、医院废水等。也因印染废水难降解有机物的复杂性，利用复合生物酶技术能否成功应用于该种废水的处理，为了验证复合生物酶的有效性，绍兴县江滨水处理有限公司利用一套5m3/h中试系统开展了为期半年的试验。
2.试验方法
2.1试验流程
未投加生物酶的工艺流程如图1所示，综合印染废水经提升泵之后进入调节池和初沉池后，通过在厌氧阶段投加絮凝剂和助凝剂之后，经过中沉池后，再进入曝气池，通过终沉池进一步泥水分离，出水外排。终沉池的剩余污泥一部分回流至曝气池，一部分则回流至厌氧池。

因考虑在厌氧酸化段投加化学药剂可能会影响生物酶的活性，投加药剂的地点更换为初沉池的前面，具体工艺如图2所示。综合印染废水经提升泵之后进入调节池后，经投加絮凝剂混凝沉淀后进入初沉池，出水经过初沉池沉淀后，再通过在厌氧阶段和好氧阶段投加复合生物酶之后，通过终沉池进一步泥水分离，出水外排。

2.2工艺参数
各个建筑物的有效容积以及水力停留时间见表1，主要运行控制参数见表2。

2.3原水水质指标和试验目标

3.生物酶机理以及实施步骤
3.1复合生物酶作用机理
复合生物酶投加到污水生化系统后，与微生物结合，具有3种功效：一是增强生化系统微生物的抗毒能力和抗冲击能力；二是促进废水中较难生化降解的有机物降解成易被微生物吸收的小分子；三是改良系统中的微生物，即淘汰无用的微生物，培养驯化出针对某种废水的优势菌群。
3.2酶的筛选和组合
对于原水水质以及印染厂常用物质的调查，废水中难降解的物质一般为高分子聚合物、多苯环染料和饱和脂肪烃等。
本试验中主要在厌氧阶段投加厌氧酶和好氧阶段，其中好氧酶和厌氧酶均是多种酶的混合，厌氧酶主要包括水解酶，可以促进长链以及环状化合物的打开，好氧酶主要包括PVA降解酶、木质素降解酶，这些酶的加入可以进一步促进难降解有机物分解。
同时为了补充在运行过程中流失的生物酶，在这两个阶段分别投加相应的辅酶以及一定量的营养物质，如在厌氧阶段投加如一定量葡萄糖以及开环酶，在好氧阶段则投加氧化酶，如漆酶，此外也补加一部分营养物质葡萄糖，从而实现出水CODCr低于100mg/L的目的。
3.3生物酶技术实施阶段
未投加生物酶的终沉池出水如图3所示，从图中可以观察出，通过该种工艺流程，厌氧加药后出水可以控制在450～650mg/L，好氧段的出水经过年初以后的一段调试基本可以稳定在150～200mg/L，后期由于鼓风机多次出现故障，在进水较低的情况下，出水仍超过200mg/L，致使CODCr的去除率低于55%。

生物酶技术的实施分为两步走：
第一阶段是建立酶的体系。从2012年6月5号开始，按运行的参数、工艺流程，在厌氧池中主要投加3种生物酶：厌氧酶和2种辅酶(酶-FQ1051a，酶-FQ1051b)，在曝气池中主要投加3种生物酶：好氧酶和2种辅酶(酶-FQ1051a，酶-FQ1051b)。在这段期间运行的具体数据如图4所示，厌氧的出水CODCr和前阶段相比，有所下降，但是幅度并不明显，出水也较为稳定。自6月16号开始有所下降，证明生物酶已经初步取得了效果。

第二阶段是酶体系的维护。在酶体系形成以后，由于生物酶在体系内会有少量的损耗，生物膜脱落及排泥也会带走一部分酶，这就要对酶体系进行维护。所谓维护就是往生化系统里，补充损耗和流失掉的生物酶和相应的辅酶，确保酶体系的稳定运行。与建立酶体系投加生物酶的量相比，维护酶体系的生物酶和辅酶的投加量减少近一半，此外投加生物酶的种类也有所变化。该阶段在厌氧池中主要投加4种生物酶：厌氧酶和3种辅酶(酶-FQ1051a，酶-FQ1051b)，酶-FQ2091；在曝气池中主要投加6种生物酶：好氧酶和5种辅酶(酶-FQ1051a，酶-FQ1051b，酶-FQ2091，酶-FQ6091，特殊酶)。投加生物酶后第二阶段的运行数据如图5所示，该阶段厌氧出水CODCr在400～500mg/L之间波动，与未投加生物酶的出水比较，波动较小。好氧段出水则渐趋稳定，基本可以控制在100mg/L，有时出水甚至可以达到80mg/L以下，CODCr的去除率可以达到76%～84%。

第三阶段的运行过程中，主要是已经在达到出水稳定的情况下，继续维护好该种酶的体系，考察出水能否稳定。具体数据如图6所示，从进水的CODCr数据可以看出，该段时期的进水主要在450～550mg/L范围内波动，而出水则是在100～150mg/L内波动，去除率基本在65%～80%范围内波动。与第二阶段相比，出水水质明显下降，但是还是优于比未投加生物酶的出水效果好。分析原因：
(1)从7月17号至8月初天气温度逐渐升高，水温近40℃下，生物酶的活性受到一定程度的影响，从而导致该段时间内出水CODCr呈上升趋势；
(2)由于印染企业为了响应政府提出的新的提标排放政策，不断增加药剂用于污水的预处理，导致进水的电导率由原来的3500～4500μs/cm变为4500～5500μs/cm，因此原有的生物酶体系需要一定时期的适应。

4.生物酶技术应用的效果分析
4.1生物酶对降低出水CODCr的分析
在没有投加生物酶之前，通过常规的A/O工艺以及活性污泥法只能使出水CODCr稳定在150～200mg/L，需要在此基础上加投加大量的化学药剂才可以使出水控制在100mg/L以下，这样不仅使药剂的成本增加，而且导致污泥量的增加。而通过生物酶的方法，可以充分利用生物酶的催化降解功能，促使难降解有机物的分解，从而可以使得出水控制在100mg/L以下。通过该种方法，并在此基础上投加絮凝剂，去除大部分悬浮物的CODCr，则可以使出水控制在80mg/L以下。由于投加生物酶，使难降解的有机物的化学键断链变为有机小分子，这样可以降低化学药剂的投加量。
4.2生物酶对污泥沉降性的影响
经过复合生物酶处理后好氧段的污泥沉降性较好，通过镜检虽然可以发现丝状菌的存在，但是在近半年的运行中，没有发生过污泥膨胀，这也是生物酶优于传统活性污泥法的原因之一。
5.生物酶技术的成本分析
与化学加药技术相比，生物酶技术的成本优势主要体现在以下几个方面：
(1)不需要再增建任何池子，只需在原有的生化系统里进行即可，这样可以减少建设投资成本；
(2)它不像化学加药法可以让出水的水质立竿见影地变化，而需要一段时间驯化，逐步建立酶体系，才可以达到理想的效果。运用该中试基地的处理方法，如采用后续的加药处理法(尤其要加化学氧化剂)，处理成本要约3元/t，而采用复合生物酶技术，加上初沉池投加的药剂成本约为0.8元/t(初沉池的药剂成本大约为0.2～0.3元/t)；
(3)此外生物酶还可以减少排泥量；
(4)与常规的化学絮凝剂相比，生物酶不会产生二次污染，对管道的腐蚀性也低于化学药剂，降低管道的折旧费，减少了对于环境的负担。由此可见，生物酶技术具有很高的经济效益。
6.结论和建议
绍兴县江滨污水处理公司建立的该中试工艺类似同样远期所建设的20万t/d处理量的钱塘江工程，为了实现国家的“节能减排"以及满足“十二五"计划对于污水排放的提标标准，开展生物酶的探索性实验。通过一段时间的探索，初步得出以下结论：
(1)生物酶技术在应用过程中，不占地，也不需要增加土建构筑物的投资，只需在原有传统的A/O处理工艺，通过酶体系的建立和酶体系的维护，可以使出水的CODCr≤100mg/L，最好效果的出水效果可以达到80mg/L以下；
(2)生物酶活性受温度以及进水电导率的影响。当温度超过40℃，或者进水电导率超过4500μs/cm，在保证各项设备正常运行的情况下，出水可以控制在100～150mg/L；
(3)生物酶技术和其他技术相比，处理成本为0.5～0.6元/t，同时可以减少后续投加化学药剂的量，进一步降低运行成本，具有较高经济效益；
(4)生物酶技术可以减少排泥排放量，减少二次污染，具有较好的环境效益。