两种膜生物反应器处理印染废水的比较.doc

两种膜生物反应器处理印染废水的比较 膜生物反应器由膜分离系统和生物反应器两部分组成，其中膜分离系统主要起截留作用，而生物反应器对水中有机污染物的去除起着决定性的作用，因而研究与膜系统匹配的生物反应器的类型、运行条件对提高膜生物反应器的处理效果和扩大其适用范围具有十分重要的意义。作者着重研究了采用分离式膜生物反应器处理印染废水时生物反应器的类型选择及其对处理效果的影响，其中生物反应器采用两种不同流态的好氧生物接触氧化形式：一种是上流式接触氧化柱，内装自制的凹凸棒填料；另一种为接触氧化槽，内装弹性立体填料。 1 试验方法在北京金羊毛纺厂废水处理车间进行试验，原水取自调节池，试验菌种取自气浮池。采用的膜生物反应器系统如图1所示。膜单元采用的中空纤维膜组件由中科膜技术中心提供。接触氧化槽体积为0.124m3，内填有聚酰胺弹性软填料，定期监测接触氧化槽进、出水的COD，色度，浊度，SS和填料丝上的生物量并用电镜观察填料丝上生物膜的生长情况。上流式接触氧化柱是直径为0.185m、长为1.6m的有机玻璃柱，空柱体积为0.043m3，凹凸棒填料的间隙率为33%。在上流式接触氧化柱启动前先进行吸附试验，即向柱中通入原水但不曝气，测定进、出水的COD，色度，浊度，SS并用电镜观察填料上生物膜的生长情况。生物处理单元的运行条件见表1。表1 生物单元运行条件项目接触氧化槽上流式接触氧化柱(不曝气)上流式接触氧化柱(曝气)HRT(h)4.9613.051.03.71.62.8水温()203018271226DO(mg/L)462.37.3 对COD、色度、浊度、SS采用标准方法进行测定，生物膜样品经戊二醛锇酸固定、乙醇脱水，在临界点干燥、喷金后用扫描电镜观察。膜单元的运行条件：产水量为810L/h，反冲洗压力为0.1MPa，运行压力为0.15MPa，反冲洗周期为30min，反冲洗时间为1015s。2 结果与讨论 表2、3是两类生物反应器与膜系统匹配对印染废水COD、色度平均处理结果的比较。表2 对印染废水COD的处理结果比较类别接触氧化槽上流式接触氧化柱COD(mg/L)去除率(%)COD(mg/L)去除率(%)最大值最小值平均值最大值最小值平均值最大值最小值平均值最大值最小值平均值原水326.2187.5242.6 435.593.6256.7 生物反应器出水231.055.4133.178.4-3.5143.5392.135.1165.173.7-27.035.9膜出水107.07.943.596.849.181.7207.47.996.893.822.564.3表3 对印染废水色度的处理结果比较 类别接触氧化槽上流式接触氧化柱色度(倍)去除率(%)色度(倍)去除率(%)最大值最小值平均值最大值最小值平均值最大值最小值平均值最大值最小值平均值原水16080123 25080146.4 生物反应器出水400802290.2-2.750.8825040113.684-66.720.4膜出水130407460.019418030548437.559.7 从两种膜生物反应器对COD、色度、SS以及浊度的去除情况来看，生物单元出水随进水水质变化产生波动，而膜单元出水水质均较稳定。 从SS去除情况可以看出，每隔264h左右接触氧化槽的处理效率会出现一个由最低到最高再回到最低的变化过程，同时由生物单元对COD的去除率变化也可看出这一趋势。生物单元出水COD升高主要是由出水SS升高引起的，在COD去除率处于低值时出水SS达到最高值。由于膜单元的截留作用使膜生物反应器对COD的总去除率基本稳定在80%以上。COD去除率的周期变化与固定生物膜的生长周期密切相关，当COD处理效率处于上升阶段时填料丝上生物膜的氧及营养物的传质情况良好，此时生物膜生长速度超过了脱落速度，生物膜处于高活性状态，因而对废水中的污染物有较高的去除率，表现出COD去除率上升。随着细菌大量生长、膜厚增加，此时内层膜处于内源呼吸阶段，经过一定时间后内层的营养物耗尽，生物膜的完整性遭到破坏，同时产生的厌氧气体在内层把膜顶起，使生物膜发生大块脱落并露出新鲜的填料表面，完成了一个生物膜生长周期。脱落的生物膜随水流从生物反应器排出，又被机械膜截留返回生物池。接触氧化槽运行696h的填料丝电镜分析结果分别见图2、3。图2所示为填料丝上的生物膜发生脱落的情形，此时填料丝上挂有两层膜，外层膜不均匀且松散，而内层膜紧密，其厚度为6080m。由图2可知，在试验条件下当内膜厚度超过6080m时生物活性发生变化，生物膜脱落，此时生物反应器的处理效率最低。由图3可见，在生物膜脱落后露出的填料丝表面上有少量新生细菌生长。从试验结果来看，将超滤膜技术与固定生物膜法相结合的膜生物反应器系统达到了比较稳定的处理效果，而且整体处理效果不受生物单元周期变化的影响。当生物膜处于脱落期时由于机械膜的截留作用使得脱落的菌胶团返回生物单元，这部分菌胶团吸附的COD、有色化合物等也被截留返回接触氧化槽，从而延长了这些污染物在反应器的实际停留时间，使出水水质保持稳定，但会出现接触氧化槽内色度累积升高的现象。 在不曝气的情况下上流式接触氧化柱相当于只依靠吸附作用去除污染物。上流式接触氧化柱在运行216h以后达到色度吸附饱和(可视为填料柱的吸附去除值)，而曝气后柱中生物量迅速增长。采用有吸附作用的凹凸棒填料使被吸附有色化合物的停留时间延长，从而提高了色度的去除率，但这类反应器易出现堵塞现象，运行936h的数据显示由于发生堵塞后气水混合冲洗造成出水COD、SS升高。图4为运行500h填料表面的电镜照片，可以看出反应器内的生物相丰富且有原生动物生长。3 结论接触氧化槽出水水质波动较大，但由于机械膜的截留作用使得脱落的菌胶团又返回生物单元，这部分菌胶团所吸附的COD、有色化合物等也被截留返回接触氧化槽，从而延长了这些污染物在反应器的实际停留时间，最终使出水水质保持稳定。上流式接触氧化柱在运行一定时间后易出现堵塞，但对印染废水可以达到较高的色度去除率。采用两种类型的接触氧化生物反应器与膜系统相连组成膜生物反应器用于处理实际印染废水，膜单元出水水质稳定，因而进行参数优化后可将膜生物反应器系统用于印染废水处理。邻甲酚中试含酚废水处理研究 1前言 邻甲酚是一种重要的有机化工中间体，主要采用苯酚和甲醇为原料经气相催化甲基化合成1。生产邻甲酚的废水含有酚和未被反应的甲醇，直接排放将严重污染环境。国内外对含酚废水治理与回收提出并实施了多种处理方法2，3。作者研究探索了蒸馏、N-503萃取剂萃取工艺。结果表明，废水经处理后，酚去除率99.4%，醇的去除率可达98.8%。2试验部分2.1蒸馏脱甲醇 废水取样于邻甲酚中试生产，组成见表1。由于废水中含有较高浓度的甲醇，采用内径?24 mm玻璃镀银塔，装填35 mm螺旋型的玻璃填料，塔板数为7，蒸馏。待塔顶温度稳定后，开始恒采出。当塔顶温度升至100左右时停止采出。馏出物甲醇和酚可重新返回反应系统套用。结果表明：采用蒸馏可脱去废水中绝大部分甲醇(98.8%)和少量的酚类化合物。表1邻甲酚废水的主要成分(mg.l-1)组分甲醇苯酚邻甲酚2，6-二甲酚COD含量9800780011 60036001.211052.2萃取工艺条件对蒸馏脱除甲醇后的含酚废水在常温下采用N-503萃取剂萃取脱酚。4-氨基安替吡啉直接比色法测定水相中的酚含量。试验结果见表26。 表2N-503水的配比对废水酚去除率的影响N-503水(V/V)12.51517.5110112.5117.5萃取后酚含量(mg.l-1)56130220360480820酚去除率(%)99.498.697.696.194.891.1注：废水萃取前的含酚量9170 mg.l-1，N-503煤油=46，接触时间20 min表3N-503煤油的配比对废水酚去除率的影响N-503煤油(V/V)28374655萃取后酚含量(mg.l-1)980580360240酚去除率(%)89.393.796.197.4注：废水萃取前的含酚量9170 mg.l-1，N-503水=110，接触时间20 min表4不同酚含量的废水对废水酚去除率的影响酚含量(mg.l-1)10 06091706700萃取后酚含量(mg.l-1)339350240酚去除率(%)96.696.396.4注：N-503煤油=46，N-503水=110，接触时间20 min表5萃取级数对废水酚去除率的影响萃取的级数12萃取后酚含量(mg.l-1)31057酚去除率(%)96.699.4注：N-503煤油=46，N-503水=110，废水萃取前的含酚量9170 mg.l-1，接触时间20 min表6接触时间对废水酚去除率的影响时间(min)510152025萃取后酚含量(mg.l-1)350340350350350酚去除率(%)96.296.396.296.296.2注：萃取前的含酚量9170 mg.l-1，N-503煤油=46，N-503水=110以上试验结果表明：当接触时间5 min、N-503煤油=46、N-503水=110，萃取的级数1级，废水酚去除率96%；萃取级数2级，废水中的酚去除率可达99.4%。2.3反萃取的工艺条件考察 萃取后的含酚有机相用氢氧化钠溶液反萃取，酚以酚钠的形式进入水相，油相再用于萃取，含酚有机相中酚含量24.4 mg.l-1。反萃取条件试验结果见表710。表7氢氧化钠浓度对反萃效果的影响NaOH(Wt%)157.51012.51520除酚率(%)74.284.490.292.983.344.823.1注：反萃温度30，接触时间20 min，碱油(V/V)=11表8碱油比对反萃效果的影响碱油比(V/V)111212.51314除酚率(%)92.992.383.377.662.6注：反萃温度30，接触时间20 min，10%氢氧化钠溶液表9温度对反萃效果的影响温度()20304050除酚率(%)82.992.993.298.1注：碱油比=11，接触时间20 min，10%氢氧化钠溶液表10接触时间对反萃效果的影响时间(min)5101520除酚率(%)59.389.189.392.9注：反萃温度30，碱油比=11，10%氢氧化钠溶液 从上述试验可知：在氢氧化钠的