PDMDAAC-MBBR组合工艺处理印染废水

Posted 2023-01-12 填料

篇首语：有志不在年高，无志空长百岁。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了PDMDAAC-MBBR组合工艺处理印染废水相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

采用聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)-移动床生物膜反应器(MBBR)组合工艺处理印染废水，考察了填料填充比例、水力停留时间(HRT)、PDMDAAC投加量、进水COD和NH3-N浓度对反应器处理效果的影响。结果表明，在填料填充比例为60%(体积比)，单级反应器水力停留时间为24h，PDMDAAC投加量为0.8g/L的条件下，组合工艺对色度、COD和NH3-N的去除率分别达到97%、92%和90%。出水CODCr和NH3-N平均浓度分别低于50mg/L和15mg/L，达到了GB4287—1992《纺织染整工业水污染物排放标准》的一级排放标准。
0 前言印染废水具有颜色深，COD值高，组成复杂，分布面广等特点。目前，常用的处理方法有化学沉淀法、生物法和吸附法等。
移动床生物膜反应器(MBBR)是近年来颇受重视的一种新型高效生物膜废水处理装置。在反应器中投加比表面积大、密度略小于1的悬浮填料，微生物附着生长在填料表面形成生物膜，曝气后处于流化状态，从而实现对污染物的高效去除。另外，聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)在水处理方面有絮凝剂用量少、脱色效果显著等优点，在水处理领域应用广泛。因此，本试验尝试在MBBR中投加一定量的PDMDAAC，以期提高其对印染废水的吸附性能，取得较好效果。
1 试验
1.1 试验装置及流程
试验装置流程如图1所示。MBBR反应器采用有机玻璃加工而成，有效尺寸为30cm×30cm×40cm有效容积为36L。采用微孔曝气和连续进水方式。

1.2 填料
填料为空心圆柱体，是MBBR的核心，也是生物膜的支撑和载体。MBBR所用填料为聚丙烯塑料，形似小圆柱体。圆柱体中心有十字支撑，外侧沿不同径向伸展许多尾翅。载体密度略低于水(0.92～0.97g/cm3)，填料比表面积大，大多为200～500m2/m3。填料表面易于生物膜的附着生长，巧妙的结构设计使其在使用时不结团、不堵塞，始终具有理想的孔隙率，并具有良好的通气、过水性能。
1.3 测定项目与方法
测定项目包括pH值、CODCr和氨氮等，均采用国家标准方法，色度用稀释倍数法(GB/T11903—1989)。
试验废水取自本地某印染厂，水质情况见表1。

1.4 挂膜与启动
挂膜用的接种污泥取自辽宁省抚顺市三宝屯污水处理厂，污泥浓度为5021mg/L。试验发现，MBBR中的填料虽承受了一定的水流剪切力，但不会影响生物膜的附着生长。生物膜先在填料内表面生长，经过两周驯化后外表面开始有较明显的生物膜。处理效果稳定时，填料的内、外表面都会长满生物，镜检可观察到大量菌胶团和变形虫，再培养7d，镜检有钟虫出现。生物膜呈深褐色，膜厚1～2cm，标志着生物膜已挂膜成熟。当反应器出水的CODCr，NH3-N和色度去除率均趋于稳定时，可认为启动完成。
2.结果与讨论
待处理印染废水色度为237倍，CODCr浓度为462mg/L，考察影响废水CODCr和色度去除效果的因素。
2.1 MBBR填料填充比例的影响
水力停留时间(HRT)取24h，测定填料填充比例对色度和CODCr去除效果的影响，结果如图2所示。

由图2可知，当填料较少时，随着填料填充比例增加，色度和CODCr去除率呈上升趋势。当填充比为60%时，色度和CODCr去除率分别达到88%和86%；继续增加填料，去除率提高趋缓。原因是填料增加，可供微生物附着生长的表面积相应增加，反应器内的生物量增加，所以处理效果不断提高。当填充率为60%时，填料充满整个反应器空间，且流化状态较好。而当填充率大于60%时，反应器内填料流化状态变差，影响了微生物的正常生长和繁殖，造成去除率略有下降。因此，以下试验选取填料填充比例为60%。
2.2 HRT的影响
改变水力停留时间(HRT)，测量HRT对CODCr和色度去除效果的影响，结果如图3所示。

由图3可知，随着HRT的延长，CODCr和色度的去除率均大幅提高；当HRT超过24h后，CODCr和色度去除率的提高放缓，增加不到2%。因此，以下试验取HRT为24h。
2.3 PDMDAAC投加量的影响
HRT为24h，考察PDMDAAC投加量对印染废水色度和COD去除率的影响，结果见图4。

由图4可知，当混合液中PDMDAAC投加量小于0.8g/L，随着投加量增加，色度和CODCr去除率的提高相对较快；此后，色度和CODCr去除率曲线趋于平缓。因此，适宜的PDMDAAC投加量为0.8g/L。同时，由图4还能看出，MBBR中投加PDMDAAC后，色度的去除率由88%提高到97%，CODCr去除率由86%提高到92%，提高了印染废水的处理效果。
2.4 MBBR对CODCr和色度的去除效果
HRT为24h，PDMDAAC投加量为0.8g/L，考察MBBR对废水中CODCr和色度的去除效果，见图5。

由图5可知，使用MBBR后，当进水CODCr浓度由280mg/L增加到600mg/L，CODCr的去除率可达92%以上，色度的去除率基本稳定在97%，出水色度低于20倍，说明MBBR具有很强的抗冲击负荷能力。其原因有二，一是反应器内的生物量很高；二是附着生长在填料上的生物膜随着微生物不断增殖而增厚，在受到冲击负荷时，外层老化的生物膜对内层的生物膜起到缓冲和保护作用，从而使其具有很强的抗冲击负荷能力。
2.5 MBBR对NH3-N的去除效果
氮类污染物是引起水体富营养化的一个重要原因，因此越来越多的污水处理系统需要考虑脱氮问题。我国制定的《纺织染整工业水污染物排放标准》对NH3-N指标的一级排放浓度也做出了明确规定(低于15mg/L)。在HRT为24h，PDMDAAC投加量0.8g/L的条件下，考察不同NH3-N进水浓度下MBBR对NH3-N的去除效果，结果如图6所示。

由图6可知，在系统稳定运行阶段，虽然进水NH3-N的浓度波动较大，但处理后出水的NH3-N浓度非常稳定。NH3-N的去除率达到90%以上，出水氨氮平均浓度低于15mg/L的排放标准。
3.结论
(1)投加PDMDAAC的移动床生物膜反应器对印染废水具有良好的处理效果。当HRT为24h，进水CODCr在280～600mg/L，填料填充比例为60%(体积比)时，色度、CODCr和NH3-N的平均去除率分别为97%、92%和90%。
(2)不同进水CODCr浓度和NH3-N浓度的印染废水经MBBR处理后，出水色度都低于20倍，CODCr和NH3-N的平均浓度分别低于50mg/L和15mg/L，达到了《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287—1992)的一级排放要求(出水色度为40倍，CODCr浓度为100mg/L，NH3-N浓度为15mg/L)。
(3)移动床生物膜污水处理是一种高效、经济的污水处理工艺，具有很强的抗冲击负荷特性。与其它工艺相比，MBBR具有挂膜容易、填料不易堵塞、水力停留时间短、不需污泥回流等特点，适合处理生活污水和工业有机废水等，应用前景广阔。