（环境科学专业论文）mbr法处理印染废水的实验研究.pdf

at h e s i si ne n v i r o n m e n t a ls c i e n c e 洲iii il u1 1 i iiii r i f y 1716 4 7 0 e x p e r i m e n t a ls t u d y o nt r e a t m e n to f p r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e r w i t ha m e m b r a n eb i o r e a c t o r b yd i n gl a n s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f e s s o rz h o n gs h e n g j u n s u p e r v i s o r ：l e c t u r e rx i ey u a n h u a n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j u l y2 0 0 9 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中 取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表 或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：1 钆 日 期：7 力7 年6 日2 彳日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年一年口一年半口两年口 学位论文作者签名：潲 签字日期：础7 7 导师虢钳曼成 签字日期：2 矽占只7 占 东北大学硕士学位论文 摘要 m b r 法处理印染废水的实验研究 摘要 印染废水是整个印染工艺过程中排放的混合废水，具有排放量大、水质复杂、 c o d 和色度高、可生化性差等特点，加上水质波动较大，属于处理难度较大的工 业废水之一。壬基酚聚氧乙烯醚( n o n y l p h e n o lp o l y e t h o x y l a t e s ，以下简称n p n e o ) 是目前全球商用第二大类的非离子表面活性剂，因其具有性质稳定，耐酸碱等特 征，广泛应用于工业、农业和日常生活中。在印染的染色和整理工艺中，表面活 性剂大量使用，导致印染废水中含有大量的n p 。e o ，其在污水处理过程中降解为 小分子组分，具有明显的环境内分泌干扰性质。 本研究设计了一套缺氧好氧( a n o x i c o x i c ) 与膜生物反应器( m e m b r a n e b i o r e a c t o r ，m b r ) 结合的工艺( a o m b r ) ，对人工模拟的印染废水进行处理， 考察系统对c o d 、n h a + - n 、t n 、t p 、活性艳红染料、色度及n p l o e o 等的去除效 果，分析系统活性污泥的各种状态参数与系统状态的关系，实验结果对印染废水 处理工艺有应用价值。 在整个实验过程中，反应器对c o d 的去除效果一直很好，去除率保持在8 5 以上，稳定期的去除率达到9 5 左右。对n h 4 + _ n 也有较好的去除效果，平均去除 率为9 6 5 。对t n 的去除效果一般，去除率为6 0 8 0 之间。对t p 的去除效果很差， 平均去除率不到5 0 。反应器对染料的去除率不高，处在6 0 7 3 之间，通过调节 水力停留时间( 8 4 3 3 4 h ) ，去除率未见明显变化。 本研究利用正相高效液相色谱法分离检测水样中n p l o e o 及其生物降解产物 的含量，表明a o m b r 工艺中对n p l o e o 的降解效果良好，在活性污泥吸附的 共同作用下，长链n p l o e o 最终去除率大约在9 9 以上，出水仅含有少量的 n p i e o ，n p 2 e o 和n p 。 针对具有一定色度的膜出水，使用絮凝剂和f e n t o n 试剂进行深度处理实验， 结果显示：f e n t o n 试剂法明显优于混凝沉淀法，f e n t o n 试剂法的色度去除率能达 到9 2 ，而混凝沉淀法去除率仅为7 6 。 关键词：印染废水；m b r ：壬基酚聚氧乙烯醚；活性艳红；高效液相色谱法；絮 凝：f e n t o n i i 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t e x p e r i m e n t a ls t u d y o nt r e a t m e n to f p r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e rw i t h a m e m b r a n ebi o r e a c t o r a bs t r a c t p r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e ri st h em i x t u r ef r o mt h ep r o c e s so fp r i n t i n ga n dd y e i n g d u et ot h ec h a r a c t e r i s t i c so f l a r g ec a p a c i t yo fd r a i n a g e ，c o m p l i c a t e dw a t e rq u a l i t y , h i g hc o d a n dc h r o m a t i c i t y , l o wb i o d e g r a d a b i l i t ya n dl a r g ef l u c t u a t i o n si nw a t e rq u a l i t y , i ti so n ek i n do f t h er e f r a c t o r yi n d u s t r i a lw a s t e w a t e r n o n y l p h e n o lp o l y e t h o x y l a t e s ( n p n e o ) ，w h i c hi sw i d e l y u s e di ni n d u s t r y , a g r i c u l t u r ea n dd a i l yl i f e ，i sc u r r e n t l yt h es e c o n dl a r g e s tc o m m e r c i a l n o n i o n i cs u r f a c t a n ti nt h ew o r l db e c a u s eo fi t ss t a b i l i t ya n ds t r o n gr e s i s t a n c et oa c i da n d a l k a l i n e i nt h ed y e i n ga n df i n i s h i n gp r o c e s s e so fp r i m i n ga n dd y e i n gi n d u s t r y ，l a r g e s c a l eo f s u r f a c t a n t sa r eu s e d ，w h i c hr e s u l ti nal a r g en u m b e ro fn p n e oi np r i n t i n ga n dd y e i n g w a s t e w a t e r n p n e oi sd e g r a d e dt os m a l lm o l e c u l ec o m p o n e n t s ，w h i c hh a v eo b v i o u sc h a r a c t e r o fe n v i r o n m e n t a le n d o c r i n ed i s r u p t o r s aw a s t e w a t e rt r e a t m e n ts y s t e mc o m b i n e dw i t l la n o x i c o x i cp r o c e s sa n dm e m b r a n e b i o r e a c t o rw a sd e v e l o p e d ，a n di tw a su s e dt op r o c e s sa r t i f i c i a lp r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e r , t h er e m o v a le f f i c i e n c i e so fc h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ( c o d ) ，a m m o n i an i t r o g e n , t o t a l n i t r o g e n ，t o t a lp h o s p h o r u s ，c h r o m a t i c i t yo f r e a c t i v eb r i l l i a n tr e d ，a n dn p i o e ow e r em o n i t o r e d t h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e ns l u d g e p a r a m e t e r sa n ds y s t e ms t a t u s w e r ea l s o a n a l y z e d e x p e r i m e n t a lr e s u l t sa r ev e r yi m p o r t a n tt oa p p l i c a t i o nv a l u eo fd y e i n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n t p r o c e s s t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o dw a ss t a b l ea n dk e p tm o r et h a n8 5 i te v e na c h i e v e d 9 5 i ns t a b l ep e r i o d p e r f e c tr e m o v a le f f i c i e n c yo fn h 4 + - nw a sa l s oo b t a i n e da n dt h ea v e r a g e r e m o v a le f f i c i e n c yw a s9 6 5 t nr e m o v a le f f i c i e n c yw a sn o tv e r yg o o da n dv a r i e df r o m 6 0 t o8 0 t pr e m o v a le f f i c i e n c yw a sp o o ra n dl e s st h a n5 0 d u r i n gt h ee x p e r i m e n t m o r e o v e r ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fr e a c t i v eb r i l l i a n tr e dw a sn o th i g ha n dv a r i e db e t w e e n 6 0 a n d7 3 t h ec h a n g eo fr e a c t i v eb r i l l i a n tr e dr e m o v a le 衔c i e n c yw a sn o tv e r yo b v i o u sa t d i f f e r e n th y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e ( h r t ) o f8 4 ht o3 3 4 h i i i 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t n o r m a lp h a s eh i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h yw a su s e dt os e p a r a t ea n dd e t e c t n p i o e 0a n di t sb i o l o g i c a ld e g r a d a t i o np r o d u c t si nt h i ss t u d y t h er e s u l ti n d i c a t e dt h a t a o m b rp r o c e s sh a dw e l lr e m o v a le f f i c i e n c yt on p io e oc o m b i n e dw i t ht h ea d s o r p t i o nb y a c t i v a t e ds l u d g e t h ef i n a lr e m o v a le f f i c i e n c yo fn p io e ow a sa c h i e v e d9 9 a n dt h ee f f l u e n t w a so n l yc o n t a i n e d 、祈t hl o wc o n c e n t r a t i o n so fn p 2 e o n p ie oa n dn e f l o c c u l a n t sa n df e n t o nr e a g e n tw e r eu s e df o rd e p t ht r e a t m e n tt or e d u c et h ec h r o m a t i c i t y o fe f f l u e n t t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h er e m o v a le f f i c i e n c yw a sr e a c h e d9 2 b yf e n t o n r e a g e n t ，w h i c hw a s7 6 b yc o a g u l a t i o n s e d i m e n t a t i o nm e t h o d i tm e a n tf e n t o nr e a g e n t p r e c i p i t a t i o nm e t h o d w a ss u p e r i o rt oc o a g u l a t i o n k e yw o r d s ：p r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e r ；m e m b r a n eb i o r e a c t o r ；n o n y l p h e n o le t h o x y l a t e s ； r e a c t i v eb r i l l i a n tr e d ；h i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ；f l o c c u l a n t s ；f e n t o n i v 东北大学硕士学位论文 目录 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论l 1 1 印染废水的产生与排放1 1 1 1 印染废水的产生和特征1 1 1 1 1 前处理产生的废水1 1 1 1 2 染色和印花废水2 1 1 1 3 整理废水2 1 1 1 4 碱减量废水2 1 1 2 印染废水水质及水量2 1 1 2 1 不同产品排放的废水水质2 1 1 2 2 印染废水的水量3 1 1 3 印染废水的特点和危害3 1 1 3 1 印染废水的特点一3 1 1 3 2 印染废水的危害4 1 2 印染废水治理技术研究进展4 1 2 。1 物理法4 1 2 2 化学法5 1 2 2 1 混凝法5 1 2 2 2 氧化法5 1 2 2 3 电化学法6 1 2 3 生物法6 1 2 4 几种新技术的应用6 1 2 4 1 湿式空气氧化技术6 1 2 4 2 膜生物反应器技术7 v 一 东北大学硕士学位论文 目录 1 2 4 3 自腐菌强化技术7 1 2 4 4 超声波气振技术。7 1 3 膜生物反应器技术8 1 3 1m b r 分类8 1 3 2m b r 的特点8 1 3 3m b r 的国内外研究及应用现状9 1 3 3 1 国外研究进展9 1 3 3 2 国内研究进展1 0 1 4 壬基酚聚氧乙烯醚概述1 1 1 4 1 壬基酚聚氧乙烯醚1 1 1 4 2 壬基酚聚氧乙烯醚的生物降解性1 2 1 4 3 壬基酚及其聚氧乙烯醚的环境影响一1 2 1 4 4 自然环境中的来源和存在。1 3 1 4 5 壬基酚聚氧乙烯醚的研究现状13 1 4 5 1 壬基酚聚氧乙烯醚的污染研究现状1 3 1 4 5 2m b r 去除壬基酚聚氧乙烯醚的研究现状1 3 1 4 5 3 壬基酚聚氧乙烯醚研究中存在的问题1 4 1 5 课题研究的目的和内容1 4 第2 章实验材料与分析方法1 5 2 1 实验装置与操作条件1 5 2 1 1 实验装置1 5 2 1 2 控制装置1 6 2 1 3 实验用中空纤维膜17 2 2 监测项目及分析方法l8 2 2 1 常规水质参数的测量1 8 2 2 2 活性艳红x 3 b 染料浓度的检测19 2 2 3 壬基酚聚氧乙烯醚含量的检测2 0 2 2 3 1 高效液相色谱法简介2 0 j 2 2 3 2 最佳色谱条件2 0 v i 东北大学硕士学位论文目录 2 2 3 3 实验方法2 0 2 2 4 色度的化学法处理2 3 2 2 4 1 混凝沉淀法2 3 2 2 4 2f e n t o n 试剂法2 4 2 3 主要实验用品2 5 2 3 1 实验药品2 5 2 3 2 实验设备2 5 2 3 - 3 反应器用设备2 6 第3 章污染物的去除及a o 。r 运行特性2 7 3 1 实验用水2 7 3 2 取样2 7 3 3 实验方案2 7 3 4 系统运行的研究2 8 3 4 1 工艺参数2 8 3 4 1 1 温度2 8 ：；4 1 2p h 2 8 3 4 1 3d o 2 9 3 4 2 污染物的去除3 0 3 4 2 1 化学需氧量c o d 3 0 3 4 2 2 氨氮n h 4 + n 3l 3 4 2 3 总氮t n 一3 2 3 4 2 4 总磷t p 3 2 3 4 2 5 染料( 活性艳红x 3 b ) 一3 3 3 4 2 6 液相色谱结果分析n p l o e o 去除效果3 5 3 4 3 活性污泥性状分析4 0 3 4 3 1 活性污泥的生物相4 0 3 4 3 2 活性污泥其他性状指标4 2 3 5 小结4 4 第4 章膜出水后处理结果分析4 5 东北大学硕士学位论文 目录 4 1 混凝沉淀法处理膜出水4 5 4 1 1 最佳投加量4 5 4 1 2 最佳p h 4 6 4 1 3 最佳反应时间4 7 4 2f e n t o n 试剂法处理膜出水4 7 4 2 1 最佳加药比4 7 4 2 2 最佳p h 4 8 4 2 3 最佳投加量4 9 4 2 4 最佳反应时间5 0 4 3 两种方法处理效果比较5 1 4 4 ，j 、结5 3 第5 章结论与展望5 4 5 1 结论5 4 5 2 展望5 4 参考文献5 6 致谢6 0 v i i i 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 我国是纺织印染业的第一大国，整个纺织印染业每年排出大量工业废水，已成为当 前最主要的水体污染之一。据相关资料统计，我国每年污水排放量为3 9 0 亿吨，其中工 业污水占5 1 ，并以1 的速率逐年增长，而纺织印染行业占总工业废水排放量的3 5 f 1 1 。 印染废水水量大，色度高，成分复杂，含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质 及无机盐等，而且染料结构中的硝基和胺基化合物以及铜、铬、砷等元素具有较大的生 物毒性，严重污染环境。因此，开发和研究有效的印染废水处理技术一直是环保行业关 注的热点课题。 1 1 印染废水的产生与排放 1 1 1 印染废水的产生和特征 印染废水中的污染物主要来自织物纤维本身和加工过程使用的染料，在印染生产的 前处理过程中排出退浆废水、煮炼废水、漂白废水和丝光废水，染色印花过程排出染色 废水、皂沈废水和印花废水，整理过程排出整理废水2 1 。 1 1 1 1 前处理产生的废水 ( 1 ) 退浆废水 退浆是用化学药剂将织物上所带的浆料退除( 被水解或酶分解为水溶性分解物) ， 同时也除掉纤维本身的部分杂质。退浆废水是碱性有机废水，其化学需氧量( c h e m i c a l o x y g e nd e m a n d ，c o d ) 、生化需氧量( b i o c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ，b o d ) 都很高。水 量较少，但污染较重，是前处理废水有机污染物的主要来源。 ( 2 ) 煮炼废水 煮炼是用烧碱和表面活性剂等的水溶液，在高温( 1 2 0 。c ) 和碱性( p h = 1 0 , - - - 1 3 ) 条 件下，对织物进行煮炼，去除纤维所含的油脂、蜡质、果胶等杂质，以保证漂白和染整 的加工质量。煮炼废水呈强碱性，b o d 5 和c o d 值较高。 ( 3 ) 漂白废水 漂白是用次氯酸钠、双氧水、亚氯酸钠等氧化剂去除纤维表面和内部的有色杂质。 漂白废水的特点是水量大，污染程度较轻，b o d 5 和c o d 均较低，属较清洁废水。 ( 4 ) 丝光废水 丝光是将织物在氢氧化钠浓溶液中进行处理，以提高纤维的张力强度，增加纤维的 1 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 表面光泽，降低织物的潜在收缩率和提高对染料的亲和力。丝光废水一般经蒸发浓缩后 回收。 1 1 1 2 染色和印花废水 ( 1 ) 染色废水 染色废水的水量较大，水质随所用染料的不同而不同，其中含浆料、染料、助剂、 表面活性剂等，一般呈强碱性，色度很高，c o d 较b o d 5 高得多，可生化性较差。 ( 2 ) 印花废水 印花废水主要来自配色调浆、印花滚筒、印花筛网的冲洗废水，以及印花后处理时 的皂洗、水洗废水。由于印花色浆中的浆料量比染料量多几倍到几十倍，故印花废水中 除染料、助剂外，还含有大量浆料，b o d 5 和c o d 都较高。 1 1 1 3 整理废水 印染产品需要经硬挺、柔软、防水、增白、树脂整理等各种整理，采用多种助剂、 树脂、化学药剂，该类废水水质很复杂。整理废水含有树脂、甲醛、表面活性剂等。整 理废水数量较小，对全厂混合废水的水质水量影响也小。 1 1 1 4 碱减量废水 碱减量废水是涤纶仿真丝碱减量工序产生的，主要含涤纶水解物对苯二甲酸、乙二 醇等，其中对苯二甲酸含量高达7 5 。碱减量废水不仅p h 值高( 一般 1 2 ) ，而且有机 物浓度高，碱减量工序排放的废水中c o d 可高达9 万m g l ，高分子有机物及部分染料 很难被生物降解，此种废水属高浓度难降解有机废水。 1 1 2 印染废水水质及水量 1 1 2 1 不同产品排放的废水水质 印染产品由于原料纤维、产品种类和生产工艺等不同，因此使用的染料、助剂种类 和品种，加工的工艺方法，漂洗次数等也有所差别，因此其排放废水的水质也不相同。 另外，由于不同化学纤维的含量在各类产品中所占的比重不同，其使用染料和助剂的种 类也不断变化，因此所排放的废水中各类污染物含水量也有差异【3 j 。 在棉混纺织产品中由于化学纤维( 主要为涤纶) 的增加( 一般占6 5 ) ，其经纱上 浆时采用变性淀粉和聚乙烯醇混合浆料。而在印染前处理工艺过程产生的退浆废水中， 由于含有一定量的聚乙醇，使废水中增加了难生物降解物质，降低了废水的可生物降解 性。因此棉印染废水属于较难生物降解的工业废水之一。 在毛纺染色产品中，由于天然纤维所占比例较大，化学纤维占的比例相对较少，而 - 2 东北大学硕士学位论文 第1 章绪论 且织造过程中也不需上浆，故毛纺染整产品加工过程产生的废水水质相对较为稳定，废 水的可生物降解性优于棉纺产品排放的印染废水。 洗毛废水由于可生物降解性能好，一般在提取羊毛脂后宜采用生物处理方法。 真丝绸印染产品加工过程中排放的印染废水属于中低浓度的有机性废水，可生物降 解性好。 化纤仿真丝产品的碱减量工艺中产生的废水，由于含有相当量的对苯二甲酸和乙二 醇，总体看废水的可生物降解性能较差，但与印染废水混合后，水质稍有改善。 1 1 2 2 印染废水的水量 印染废水是纺织工业的主要污染源，不仅排放废水量大，而且污染物总量也多。据 不完全统计，我国每天排放的印染废水约为3 0 0 - 4 0 0 万吨，年排放量约为6 5 亿吨【4 1 。 目前世界染料年产量约为8 - 9 x1 0 5 t ，我国年产量已达1 5 1 0 5 t ，位居世界前列。在染 料生产中，有1 0 1 5 的染料直接随废水排入环境中，造成很大的环境污染，在我国尤 其严重【5 1 。 1 1 3 印染废水的特点和危害 1 1 3 1 印染废水的特点 分析印染废水特点，主要为以下方面【6 】。 ( 1 ) 水量大。印染厂每加工1 0 0 m 织物，产生废水约3 - 5 m 3 。 ( 2 ) 浓度高。大部分废水呈碱性，c o d 较高，色泽深。 ( 3 ) 水质波动大。印染厂的生产工艺和所用染化料，随纺织品种类和管理水平的 不同而异。而对于每个工厂，其产品都在不断变化，因此，废水的污染物成分浓度的变 化与波动十分频繁。 ( 4 ) 有机物含量高。通常经调节后c o d 为8 0 0 1 2 0 0 m g l ，c o d 的组成有残余染 料、助剂、浆料等，碱减量废水c o d 高达1 0 万m g l 。 ( 5 ) 处理难度较大。染料品种的变化以及化学浆料的大量使用，废水含难生物降 解的有机物，可生化性差。因此，印染废水是较难处理的工业废水之一。 ( 6 ) 部分废水含有毒有害物质。如印花雕刻废水中含有六价铬，有些染料( 如苯 胺类染料) 有较强的毒性。 ( 7 ) 废水中含大量助剂及表面活性剂，除了难生物降解并污染水体外，在生物处 理曝气时，产生大量泡沫。 - 3 - 东北大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 3 2 印染废水的危害 印染废水含大量的有机污染物，排入水体将消耗溶解氧( d i s s o l v e do x y g e n ，d o ) ， 破坏水生态平衡，危及鱼类和其它水生生物的生存。沉于水底的有机物，会因厌氧分解 而产生硫化氢等有害气体，恶化坏境【7 】。 印染废水的色泽深，严重影响受纳水体外观。造成水体有色的主要因素是染料。印 染废水的色度尤为严重，用一般的生化法难以去除。在使用化学氧化法去除色度时，虽 然能使水溶性染料的发色基被破坏而褪色，但其残余物的影响仍然存在。 印染废水大部分偏碱性，进入农田，会使土地盐碱化。染色废水的硫酸盐在土壤的 还原条件下可转化为硫化物，产生硫化氢。 印染废水中的偶氮染料能使生物致畸、致癌、致突变，其初步降解后的产物多为联 苯胺等一些致癌的芳香类化合物，毒性较大，如酚类能影响水中各种生物的生长和繁殖， 苯对人的神经和血管系统有明显的毒害作用。 1 2 印染废水治理技术研究进展 由于印染废水水量较大，含有一定量残余染料和大量染色助剂，且含有一定量有害 物质，这些残余染料和助剂构成废水中有机物的主要部分，并使废水中带有特殊的颜色。 另外，由于生产的产品经常改变，致使废水的水质也经常发生变化。因此，其治理方法 也是多种多样的。 1 2 1 物理法 常用的物理方法有过滤法、沉淀法、吸附法、气浮法。 过滤法和沉淀法常用作印染废水治理的预处理阶段，主要除去污水中固体悬浮物和 其它易沉淀杂质等物质，为后序工作做准备。 吸附法是利用多孔性的固体物质，使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而 去除的方法。吸附处理所用的吸附剂多种多样，工程中需考虑吸附剂对染料或助剂的选 择性，根据废水水质来选择吸附剂，如目前国外主要采用活性炭吸附法处理含阳离子染 料、直接染料等水溶性染料( 分子量 酸性染料、活性染料 中性染料、直接染料 阳离子染料i l 引。 1 2 3 生物法 生物法是依靠处理系统中微生物的新陈代谢作用以及微生物絮体对污染物的吸附 作用来去除废水中有机污染物的一种废水处理方法。目前国内外用于印染废水处理的生 物法主要有s r b 法、a o 法、n 2 0 法、氧化沟法、生物接触氧化法、生物转盘、生物滤 池等。2 0 世纪8 0 年代前，我国印染废水的可生化性高，c o d 质量浓度常在8 0 0 m g l 以下，可采用传统的物化生化组合处理方法。而近年来，印染废水的水质发生了很大 的变化，c o d 值升高，可生化性较差，传统的生化工艺己不适应目前的需要，出现许 多新的厌氧好氧工艺来处理印染废水【1 6 。18 1 。有研究提出以升流式厌氧污泥床( u p f l o w a n a e r o b i cs l u d g eb e d ，u a s b ) 和生物接触氧化为主体来处理偶氮染料废水，其出水经 过吸附处理后清澈透明，c o d 、悬浮固体( s u s p e n d e ds o l i d s ，s s ) 、色度均达到国家排 放标准【1 9 】。 1 2 4 几种新技术的应用 1 2 4 1 湿式空气氧化技术 湿式空气氧化( w e ta i ro x i d a t i o n ，w a o ) 是一种能有效处理高浓度有毒有害废物 或废水的方法，它指在高温( 1 2 5 - 3 2 0 ) 、高压( 0 5 - - - 2 0 m p a ) 下，在液相中，用氧 气或空气作为氧化剂，氧化水溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物【2 0 圳】。在传统 的湿式氧化法基础上发展起来的超临界水氧化( s u p e r c r i t i c a lw a t e ro x i d a t i o n ，s c w o ) 则氧化速度更快，效率更高。葛红光以偏二甲肼和对氨基苯酚为对象，分别进行了 6 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 s c w o 、均相催化s c w o 及非均相催化s c w o 研究，高浓度含氮有机污染物的c o d 去除率可达到9 9 以上【2 2 】。催化湿式氧化( c a t a l y t i cw e to x i d a t i o n ，c w o ) 能使反应在 更温和的条件下和更短的时间内完成，l l e i 等人曾以多孔粘土为催化剂，在2 0 0 ， 0 2 分压为2 6 5 m p a 下对某印染废水进行处理，c o d 和色度去除率分别达到了8 2 和 8 7 【2 3 1 。但此类方法对设备材料要求高，一次性投资大，并且仅限于小流量的高浓度废 水的处理，对于低浓度的废水则不经济，而且氧化过程中可能产生更大毒性的有机物【2 4 1 。 1 2 4 2 膜生物反应器技术 膜生物反应器( m e m b r a n eb i o r e a c t o r ，m b r ) 是把生物处理与膜分离相结合的一种 组合工艺，它以膜技术的高效分离作用取代传统活性污泥法( c o n v e n t i o n a la c t i v es l u d g e ， c a s ) 中的二次沉淀池，具有泥水分离效果好、微生物浓度高、占地面积小、剩余污泥 产量低等优点【2 5 1 。李晓丹采用水解酸化与膜生物反应器相结合的工艺来处理印染废水， 对比研究u a s b m b r 和a b r m b r 组合工艺处理印染废水的性能，a b r 反应器比 u a s b 反应器对印染废水有更好的处理效果，c o d 去除率平均值为9 0 2 ，出水稳趔2 6 】。 吕志国采用水解酸化+ m b r 的方法处理印染废水，以广东省惠州市惠阳区天兴染线厂的 印染废水为处理对象，c o d 去除率效果好，膜区污泥的沉降性能良好【2 7 1 。膜技术是一 种较新的废水处理技术，但该技术需要专用设备，投资高，且膜易污染堵塞等【2 8 1 ，在一 定程度上限制了它的广泛应用。 1 2 4 3 白腐菌强化技术 白腐菌处理染料废水技术是近几年来新兴的有效处理方法。它能通过白腐菌所分泌 的特殊降解酶系或其他机制将各种人工合成的染料彻底降解为c 0 2 和h 2 0 ，对脱色具有 良好的效果【2 引。对白腐菌脱色性能的研究结果表明，白腐菌对多种染料具有很好的脱色 效果。范伟平等采用微电解白腐菌生物降解石炭絮凝系统对活性染料废水进行处理的 实验结果表明，废水c o d 去除率和色度去除率均达到9 5 以上，出水水质符合废水排 放标准【2 9 】。 1 2 4 4 超声波气振技术 超声波气振技术是废水经调节池加入选定的凝聚剂后，在额定振荡频率的激烈振荡 下，废水中的一部分有机物被开键成为小分子，在加速水分子的热运动下，凝聚剂迅速 絮凝，废水中色度、苯胺浓度等随之下降，起到降低废水中有机物浓度的作用。张家港 市九州精细化工厂用根据超声波气振技术设计的f b z 废水处理设备处理染料废水，色 度平均去除率为9 7 0 ，c o d 去除率为9 0 6 ，总污染负荷削减率为8 5 9 t 3 0 1 。 - 7 东北大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 3 膜生物反应器技术 1 3 1m b r 分类 m b r 是生物反应器技术和膜分离技术结合而成的一种新型污水处理与回用工艺。 其主要由生物反应器和膜组件两个单元设备组成，污水首先进入生物反应器，污染物在 生物反应器中被微生物同化和异化，异化产物多为无害的c 0 2 和h 2 0 ，同化物质成为微 生物的组成部分。膜组件主要用于截留微生物和过滤出水，由于膜的截留过滤作用，微 生物可以被有效地截留在反应器中，从而控制微生物在反应器中的停留时间和截留细菌 等。按膜组件和生物反应器的相对位置，m b r 可以分为分置式m b r 和一体式m b r 2 7 】， 如图1 1 所示： 进水污况回流 ( a ) 分置式m b r 麓 进水 一 阱 图1 1m b r 的两种结构 f i g 1 1t w ok i n d so f m b r 生物反应器 ( b ) 一体式m b r 在分置式m b r 中，生物反应器的混合液由泵增压后进入膜组件，在压力作用下膜 过滤液成为系统处理出水，活性污泥、大分子物质等则被膜截留，并回流到生物反应器 内。分置式m b r 特点是运行稳定可靠，操作管理容易，易于清洗、更换和增设。一体 式m b r 中，膜组件直接浸没于反应器中，通过泵直接抽吸出水。一体式m b r 的特点 是结构紧凑、体积小、工作压力小、动力消耗小、无水循环；但流速小，易发生膜污染， 不容易清洗和更换膜组件。 1 3 2m b r 的特点 随着我国废水水量的剧增和水质处理难度的加大，c a s 存在的问题目益突出，相 l 9 2 _ _ - f ，m b r 工艺的优点非常明显，主要表现为以下几方面【3 1 1 ： ( 1 ) c a s 污水处理的沉淀池固液分离效率低，设备容积负荷率( v o l u m el o a d i n g r a t e ，v l r ) 低。m b r 由于膜的机械截流作用，较大地避免了曝气池内微生物流失，反 8 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 应器内较高的混合液悬浮固体( m i x e dl i q u o rs u s p e n d e ds o l i d s ，m l s s ) 浓度大大提高了 设备的v l r 。 ( 2 ) c a s 出水中一般仍含有大量s s ，不能满足较高要求；m b r 出水s s 可以满足 目前国际上最严格的污水排放标准。 ( 3 ) c a s 一般设初沉池、二沉池，构筑物多，占地面积大