生物强化脱色处理印染废水的中试研究

Posted 2023-01-12 印染

篇首语：你既认准这条路，又何必在意要走多久。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了生物强化脱色处理印染废水的中试研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

为解决印染废水生化处理效果差的难题，开发了复合水解酸化/悬浮生物滤池的印染废水生化处理工艺，并在此基础上投加专性脱色菌进行生物强化脱色处理。结果表明，在稳定运行条件下，系统对色度的去除率提高了10%～20%，对色度的总去除率达到80%以上，对COD的去除率达到90%左右。可见，通过生物强化技术提高生化处理的脱色能力是可行的。关键词：印染废水；复合水解酸化；悬浮生物滤池；脱色
印染废水成分复杂、生物降解性差，用传统的生物法处理难度大，因此开发新工艺及新技术提高生物降解效率是印染废水处理的研究热点[1～4]。生物处理效果取决于有效微生物的活性和数量，生物强化技术通过向生物处理系统内引入具有特定功能的微生物，能提高有效微生物的浓度，增强对难降解污染物的降解能力，提高降解速率。
复合厌氧反应器(AHR)是在第二代反应器的基础上开发的第三代水解厌氧反应器，AHR反应器的下部是高浓度的颗粒污泥，上部是由填料及附着的生物膜组成的滤料层，二者的结合很大程度上提高了反应器的有效容积、降低了污泥流失、提高了处理效率；悬浮生物滤池采用悬浮生物填料，对微生物具有良好的吸附和网捕作用，能有效减少微生物的流失，具有广泛的应用前景。笔者选用复合水解酸化/悬浮生物滤池作为生化处理工艺，并在此基础上投加专性脱色菌种，同时采用脉冲布水技术，强化了布水过程中废水与微生物的接触，提高了传质效率，且不增加额外的运行费用，将该工艺应用于实际印染废水处理中试，取得了较好的处理效果。
1 材料和方法
1.1 废水水质及菌种
废水取自绍兴某棉布印染企业调节池，该废水成分复杂、污染物浓度高、可生化性差，废水中含有活性染料、还原染料、直接染料等多种染料及助剂，其pH值为12～14、水温约为40℃，为保证进水水质稳定，采用延时继电器控制提升泵每隔1h采水1次，其综合水质如下：COD为1000～2800mg/L、BOD5为300～500mg/L、SS为150～200mg/L、色度为300～1000倍。接种污泥取自绍兴污水处理厂的污泥浓缩池。专性菌种是从印染废水及工业废水处理厂的活性污泥中筛选、分离得到的高效脱色菌株，对印染废水具有良好的脱色效果。
1.2 试验装置与方法
中试采用复合水解(A)/悬浮生物滤池(O)串联工艺(见图1)，用延时继电器控制提升泵，将调节池废水泵入储水池，不同时间段的废水在储水池内均匀水质、水量，并调节其pH≤10后泵至脉冲布水器。后者储存3～5min的水量后将水瞬间布入水解酸化池底部，与厌氧菌及兼氧菌充分接触，将不溶性颗粒分解为可溶性物质、大分子物质分解为小分子物质，从而提高废水的可生化性，为后续好氧处理奠定基础，同时破坏染料的发色基团，去除废水的色度。A段出水溢流到O段，在O段填料与充氧废水充分接触，利用生物膜上微生物的新陈代谢作用，将废水中的有机物去除。

复合水解酸化池的总有效容积为2m3，填充区容积为1m3，填充尺寸为1cm×1cm×1cm的立方体悬浮生物填料；悬浮生物滤池的有效容积为1.m3，填充尺寸为2cm×2cm×2cm的填料。
1.3 取样及分析方法
定期取组合工艺的进水、A池及O池出水，分析COD、色度、pH的变化情况。COD：重铬酸钾法；BOD5：微生物膜法；pH：便携式pH计；色度：稀释倍数法。
2 结果与讨论
2.1 生物强化对去除COD及色度的影响
试验考察了生物强化脱色前、后系统对COD及色度的去除效果(见图2)。在稳定运行阶段，A段的停留时间为14h，O段的停留时间为10.5h，中试分两个阶段进行：第一阶段未投加脱色菌(18～34d)，第二阶段为脱色菌强化处理期(35～52d)，其中前5d为挂膜阶段。

由图2可以看出，在中试期间，进水COD浓度波动较大，生物强化前好氧出水的COD浓度基本稳定在150mg/L左右，强化后出水COD浓度稳定在100mg/L左右，略低于强化前的。进水色度为300～1000倍，强化脱色后好氧出水色度由110～180倍逐渐降低到100倍以下。
投加脱色菌后，系统对COD的去除率未发生明显变化，而对色度的去除率由70%左右提高到80%以上，最高达到90%。可见，脱色菌可有效提高生化系统对色度的去除率，但对COD的去除无明显促进作用。
2.2 生物强化脱色的机理分析
图3为A段及O段生物强化脱色前、后系统对COD及色度的去除率变化曲线。

由图3可以看出，A段未投加脱色菌时，对COD和色度的去除率曲线基本重合，而投加脱色菌后A段的脱色率提高，且对COD和色度的去除率曲线分离。这是由于未投加脱色菌时，A段对COD的去除主要是通过去除非溶解性SS而实现的[6、8]，而SS浓度的高低与表观色度的大小成正比，因此对COD与色度的去除率基本重合；投加脱色菌后，由于投加的脱色菌不能以染料分子作为直接碳源，而只能破坏其发色基团，将其还原分解为苯胺类化合物，再通过好氧工艺使这些物质矿化，且脱色率对SS去除率的依赖性降低，因此脱色率曲线与COD去除率曲线分离。
由图3还可知，生物强化脱色前、后O段的脱色率无明显变化，而对COD的去除率却略微增加，这符合脱色菌将染料分解为苯胺类化合物，再通过好氧工艺降解的推测。同时也反映出废水中残留的染料量占全部COD浓度的比例较低，而这也符合印染废水的特点。
3 结论
① 采用复合水解酸化/悬浮生物滤池作为生化处理工艺，并在此基础上投加专性微生物菌种，同时采用脉冲布水技术，当A段停留时间为14h、O段停留时间为10.5h时，系统对色度的去除率可达到80%以上，对COD的去除率为90%左右。
② 生物强化脱色后，系统脱色率提高了10%～20%，且脱色菌不能以染料为直接碳源，只能将其还原分解为苯胺类化合物，再经好氧工艺使其矿化，故对COD的去除率提高不明显。
③ 采用生物强化脱色技术能有效提高生化处理的脱色率，可有效降低深度处理费用，为废水的资源化利用奠定了基础。