内电解提高印染废水生物处理的研究(马红芳).docx

内电解提高印染废水生物处理的研究(马红 芳) #TRS_AUTOADD_1231986598687 MARGIN-TOP: 0px; FONT- SIZE: 12pt; MARGIN-BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 1.5; FONT-FAMILY: 宋体#TRS_AUTOADD_1231986598687 P MARGIN-TOP: 0px; FONT-SIZE: 12pt; MARGIN-BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 1.5; FONT-FAMILY: 宋体 #TRS_AUTOADD_1231986598687 TD MARGIN-TOP: 0px; FONT-SIZE: 12pt; MARGIN-BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 1.5; FONT-FAMILY: 宋体#TRS_AUTOADD_1231986598687 DIV MARGIN-TOP: 0px; FONT-SIZE: 12pt; MARGIN- BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 1.5; FONT-FAMILY: 宋体 #TRS_AUTOADD_1231986598687 LI MARGIN-TOP: 0px; FONT-SIZE: 12pt; MARGIN-BOTTOM: 0px; LINE-HEIGHT: 1.5; FONT-FAMILY: 宋体/*-JSON-“:“line- height“:“1.5“,“font-family“:“宋体“,“font- size“:“12pt“,“margin-top“:“0“,“margin- bottom“:“0“,“p“:“line-height“:“1.5“,“font- family“:“宋体“,“font-size“:“12pt“,“margin- top“:“0“,“margin-bottom“:“0“,“td“:“line- height“:“1.5“,“font-family“:“宋体“,“font- size“:“12pt“,“margin-top“:“0“,“margin- bottom“:“0“,“div“:“line-height“:“1.5“,“font- family“:“宋体“,“font-size“:“12pt“,“margin- top“:“0“,“margin-bottom“:“0“,“li“:“line- height“:“1.5“,“font-family“:“宋体“,“font- size“:“12pt“,“margin-top“:“0“,“margin- bottom“:“0“-*/ 近年来，纺织产品的日益丰富， 印染废水中难生化降解的物质日益增多，导致单纯的生化 工艺对印染废水的处理效果越来越差1。SBR 工艺能灵活 方便地实现缺氧、厌氧、好氧条件的组合，使得 SBR在难 降解有机物处理中得以广泛应用，但单靠 SBR生化工艺处 理高浓度难降解印染废水还不能达标排放。本研究以 SBR 法为主体处理方法分别对 SBR法、内电解-SBR 法处理印染 废水的降解效果、两种生化进水的可生化性、反应器内活 性污泥的性能等方面进行了比较研究。 1 实验方法 1.1 废水水质 试验废水采用人工配制，包括活性染料红，X-GN 橙）、 直接染料 (枣红 GB、耐晒 B2-RL)还原染料(RSN 兰、FFB 绿)以 及多种附料、助剂和表面活性剂等，废水的可生化性不高， 水质见表 1。 1.2 实验装置与方法 试验装置采用 SBR反应装置，有效容积 24L，反应器底 部设置微孔曝气器，用空压机供气，上部设置多个排水口， 可根据需要排出不同量的经处理并澄清后的上清液，下部 设置排泥口。进水、曝气、沉淀、排水、闲置等运行程序 为自动控制。内电解装置为一塑料容器，内装一定比例的 铁屑和焦炭，充填率为 30。通过试验确定，SBR 反应器 操作程序为进水 0.5h，曝气 5h，沉淀 l h，排水 0.5h，闲 置 l h，8h 一个周期，曝气采用限制曝气方式，污泥负荷 为 05kgCOD(kgMLSSd)左右。 废水进入生化反 应器时滴加稀盐酸调整 pH值为 7左右。内电解反应参数为 铁炭质量比 4：6，pH 值为 4，反应时间 30min，预处理出 水在进入生化反应器时，通过加药装置调 pH为 7左右，其 它反应条件与 SBR工艺相同。 1.3 试验分析方法 可生化性 m(CODB)m(COD)代替 m(BOD5)m(COD)2。 本试验采用在 500mL三角瓶中注入一定比例的废水和活性 污泥约 200mL，废水与活性污泥的体积比为 3：2.5，曝气 充氧 24h后，将混合液过滤，测定滤液的 COD值，计算 COD 的去除量COD 即为 CODB； 总铁含量：EDTA 滴定数法； 色度：稀释倍数法。 2 试验结果 分别采用 SBR法和内电解-SBR 法对试验废水进行处理， 结果如表 2所示。 从表 2可知，内电解-SBR 工艺处理印染废水在 COD和 色度去除率上都明显高于 SBR法。COD 总去除率在 85%左右， 色度去除率接近 90%。为了明确了解铁炭内电解对 SBR生化 工艺的强化影响，试验中进行了两种工艺情况下 SBR进水 的可生化性试验和 SBR反应器内污泥的性能研究。 3 内电解对生化工艺的强化作用 3.1 对废水可生化性的影响 为了正确反映废水在内电解前后可生化的变化，本试 验采用单位污泥的 COD等负荷条件下的 m(CODB)m(COD)比 值作指标。按照前述的 CODB测定方法，分别测得几组反应 前后 m(CODB)m(COD)值。试验结果如表 3所示。 试验表明，废水经过内电解反应后，可生化性由原来 的 0.450.50 提高到 0.700.75。这是因为印染废水中的 染料、大分子等物质经过内电解处理后，由于新生态物质 Fe2+，H 的氧化还原作用，一些不饱和键打开使发色基团破 坏，硝基物转化成胺基物，大分子物质分解成小分子的中 间体3，在发挥脱色作用的同时，使 CODB值往往高于原 水，改变了废水的可生化程度，为后续生化处理创造了有 利条件。 3.2 对污泥性能的影响 3.2.1 污泥浓度与污泥负荷的比较 SBR 工艺和内电解-SBR 组合工艺各自稳定运行一段时 间后，在相同的进水条件，即相似的容积负荷下，每隔一 定的时间测定它们的污泥浓度，并诗算相应的污泥负荷， 结果见图 1、图 2。 由图 1、图 2可知，在相同的进水条件下，内电解-SBR 工艺生化反应器内污泥浓度超过 SBR法的两倍，它承受的 污泥负荷低于 SBR法的 12。污泥浓度的提高来源于铁絮 体的生成及由于污泥结构、压实性能的变化而引起的单位 体积内微生物数量的增多。在内电解预处理反应中，铁不 断腐蚀形成 Fe3+，在生化反应器内由于 pH值的升高和微生 物的吸附作用，促进了 Pe(OH)3絮体的形成，同时，微生 物絮体和 Fe(OH)3絮体协同吸附，形成了絮体粗大，结构 紧密呈团粒状的生物铁污泥，镜检分析得出，生物铁富集 了微生物及有机物，使较多的微生物与较多的有机物(由于 废水的可生化性提高，废水中的有机物更容易被微生物利 用)得到充分的接触，具有较高的代谢活性，加速了微生物 对有机物的降解作用，进而提高了处理效率。 3.2.2 污泥沉降性能比较 取等量的两种方法的污泥，装入 1 000mL的量筒中， 进行污泥沉淀试验。开始时轻轻地搅拌悬浮液，使混合均 匀，然后开始静沉。在整个试验期间连续地观测固液界 面的位置，连续 100min，试验结果见图 3。 从图 3可以看出，A 点是曲线即 SBR工艺活性污泥沉 降曲线的压实点，发生在开始沉降后第 22min，B 点是曲线 即内电解-SBR 艺活性污泥沉降曲线的压实点，发生在 开始沉降后第 17min，要比 SBR工艺压实点提前 5min，也 就是说，相同量的活性污泥，内电解-SBR 工艺要比 SBR工 艺沉降得快，这一点有利于提高对反应器的利用率。内电 解-SBR 法的沉降曲线始终在 SBR法曲线的下方，又说 明了内电解-SBR 法污泥的压实性能也优于 SBR法，从而 使 SBR反应器内的污泥浓度大大提高。另外由 30 min时的 固液面位置可分别求得两种工艺的污泥沉降比 SV，SBR 法的 SV为 28.5，内电解-SBR 法的 SV为 23，明显低于 SBR法，进一步说明了内电解-SBR 工艺中活性污泥比重大， 易于沉降，有利于在反应器内保持浓度较高和沉降性能较 好的活性污泥，这对比重较小的印染废水污泥来说是很有 利的。 3.2.3 对氧的利用率比较 在微生物的代谢过程中，需要将污水中的一部分有机 物氧化分解，并自身氧化一部分细胞物质，为其新细胞的 合成以及维持其生命活动提供能源，这两部分氧化所需要 的氧量一般用下列公式表示4： O2=aQ(La-Le)+bVXv (1) 式中：O2曝气池混合液需氧量，mgO2/d; a代谢每公斤 COD所需氧量； b污泥自身氧化需氧率，即每公斤污泥每天所需要 的公斤数，d-1; V曝气池容积，m3； XV单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体(MLVSS)量， kg/m3; La进水有机物浓度，mgL； Le出水有机物浓度，mgL。 公式可改写成：O2Q(La-Le)=a+bXvVQ(La- Le)=a+bN。 式中：O2Q(La-Le)去除每公斤 COD所需氧量； Ns污泥负荷率，kgBOD5(kgMLSSd)。 从公式中可以看出，如果污泥对氧的摄取能力一定即 a、b一定时，当污泥负荷率低时，去除每公斤 COD的 需氧量就多，这是由于合成后的污泥量自身氧化比较多， 较多的污泥本身呼吸需要较多的氧量。为此，本试验进行 了两种工艺的活性污泥对氧的利用率比较。以 QairQ(La- Le)表示去除每毫克 COD所供的空气量，式中 Qair表示每 批提供的空气量(L批)，Q 表示每批处理的废水量(L批)， (La-Le)表示每升水中去除的 COD量(mgL)，以去除每毫 克 COD所供的空气量为纵坐标，以 SBR反应器内的溶解氧 浓度为横坐标，绘出如图 4所示的曲线。 由图 4可见，SBR 法相关直线的截距高于内电解-SBR 法，这表明，当保持反应器内相同的溶解氧时，去除每毫 克 COD，组合工艺所需的供气量小于 SBR法的供气量，也就 是就，由于两种污泥的结构和性能不同，而导致 a，b 值不同，组合工艺中的生物铁污泥对氧的摄取能力或利用 率要优于 SBR法的污泥，尽管其中的污泥浓度是 SBR的 2 倍多，COD 去除率要比单独 SBR法高出 20多，但对供氧 的需求并不比单独 SBR法多，这一点对好氧生物处理来说 是非常重要的。 4 结论 对比试验表明，内电解-SBR 工艺处理印染废水效果 优于单独的 SBR法，COD 和色度去除率分别达到 85和 90左右，内电解明显强化了 SBR生化工艺的效果。 废水经内电解处理后，提高了可生化性，而且内电 解出水中的铁离子在生化反应池内，由于 pH值的升高及曝 气后生成的 Fe(OH)3絮体与菌胶团有机结合后生成了比重 较大、结构呈团粒状、沉降性能优良的生物铁絮体，使得 反应器内能保持较高的污泥浓度，由于生物铁污泥吸附能 力强，它富集了较多的微生物及有机物，有利于各种难降 解有机物的分解。 尽管组合工艺中的污泥浓度是 SBR法的 2倍，COD 去 除率比 SBR法高出 20，但对氧气的需求并不比单独 SBR 法多，这证