摘要：采用聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)-移動床生物膜反應(yīng)器(MBBR)組合工藝處理印染廢水,考察了填料填充比例、水力停留時間(HRT)、PDMDAAC投加量、進(jìn)水COD和NH3-N濃度對反應(yīng)器處理效果的影響。結(jié)果表明,在填料填充比例為60% (體積比),單級反應(yīng)器水力停留時間為24 h, PDMDAAC投加量為0. 8 g/L的條件下,組合工藝對色度、COD和NH3-N的去除率分別達(dá)到97%、92%和90%。出水CODCr和NH3-N平均濃度分別低于50mg/L和15mg/L,達(dá)到了GB 4287—1992《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：染整;廢水處理;絮凝劑;生物膜反應(yīng)器

0　前言印染廢水具有顏色深, COD值高,組成復(fù)雜,分布面廣等特點(diǎn)。目前,常用的處理方法有化學(xué)沉淀法、生物法和吸附法等。

移動床生物膜反應(yīng)器[1](MBBR)是近年來頗受重視的一種新型高效生物膜廢水處理裝置。在反應(yīng)器中投加比表面積大、密度略小于1的懸浮填料,微生物附著生長在填料表面形成生物膜,曝氣后處于流化狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)對污染物的高效去除。另外,聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)在水處理方面有絮凝劑用量少、脫色效果顯著等優(yōu)點(diǎn),在水處理領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。因此,本試驗(yàn)嘗試在MBBR中投加一定量的PDMDAAC,以期提高其對印染廢水的吸附性能,取得較好效果。

1　試驗(yàn)

1.1　試驗(yàn)裝置及流程

試驗(yàn)裝置流程如圖1所示。MBBR反應(yīng)器采用有機(jī)玻璃加工而成,有效尺寸為30 cm×30 cm×40 cm有效容積為36 L。采用微孔曝氣和連續(xù)進(jìn)水方式。

1.2　填料

填料[2]為空心圓柱體,是MBBR的核心,也是生物膜的支撐和載體。MBBR所用填料為聚丙烯塑料,形似小圓柱體。圓柱體中心有十字支撐,外側(cè)沿不同徑向伸展許多尾翅。載體密度略低于水(0. 92 ~0.97 g/cm3),填料比表面積大,大多為200~500 m2/m3。填料表面易于生物膜的附著生長,巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計使其在使用時不結(jié)團(tuán)、不堵塞,始終具有理想的孔隙率,并具有良好的通氣、過水性能。

1.3　測定項(xiàng)目與方法

測定項(xiàng)目包括pH值、CODCr和氨氮等,均采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法[3],色度用稀釋倍數(shù)法(GB/T 11903—1989)。

試驗(yàn)廢水取自本地某印染廠,水質(zhì)情況見表1。

1.4　掛膜與啟動

掛膜用的接種污泥取自遼寧省撫順市三寶屯污水處理廠,污泥濃度為5 021 mg/L。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),MBBR中的填料雖承受了一定的水流剪切力,但不會影響生物膜的附著生長。生物膜先在填料內(nèi)表面生長,經(jīng)過兩周馴化后外表面開始有較明顯的生物膜。處理效果穩(wěn)定時,填料的內(nèi)、外表面都會長滿生物,鏡檢可觀察到大量菌膠團(tuán)和變形蟲,再培養(yǎng)7 d,鏡檢有鐘蟲出現(xiàn)。生物膜呈深褐色,膜厚1~2 cm,標(biāo)志著生物膜已掛膜成熟。當(dāng)反應(yīng)器出水的CODCr,NH3-N和色度去除率均趨于穩(wěn)定時,可認(rèn)為啟動完成。

2·結(jié)果與討論

待處理印染廢水色度為237倍, CODCr濃度為462mg/L,考察影響廢水CODCr和色度去除效果的因素。

2. 1　MBBR填料填充比例的影響

水力停留時間(HRT)取24 h,測定填料填充比例對色度和CODCr去除效果的影響[4],結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知,當(dāng)填料較少時,隨著填料填充比例增加,色度和CODCr去除率呈上升趨勢。當(dāng)填充比為60%時,色度和CODCr去除率分別達(dá)到88%和86%;繼續(xù)增加填料,去除率提高趨緩。原因是填料增加,可供微生物附著生長的表面積相應(yīng)增加,反應(yīng)器內(nèi)的生物量增加,所以處理效果不斷提高。當(dāng)填充率為60%時,填料充滿整個反應(yīng)器空間,且流化狀態(tài)較好。而當(dāng)填充率大于60%時,反應(yīng)器內(nèi)填料流化狀態(tài)變差,影響了微生物的正常生長和繁殖,造成去除率略有下降。因此,以下試驗(yàn)選取填料填充比例為60%。

2. 2　HRT的影響

改變水力停留時間(HRT),測量HRT對CODCr和色度去除效果的影響[5],結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知,隨著HRT的延長,CODCr和色度的去除率均大幅提高;當(dāng)HRT超過24 h后, CODCr和色度去除率的提高放緩,增加不到2%。因此,以下試驗(yàn)取HRT為24 h。

2. 3　PDMDAAC投加量的影響

HRT為24 h,考察PDMDAAC投加量對印染廢水色度和COD去除率的影響,結(jié)果見圖4。

由圖4可知,當(dāng)混合液中PDMDAAC投加量小于0. 8 g/L,隨著投加量增加,色度和CODCr去除率的提高相對較快;此后,色度和CODCr去除率曲線趨于平緩。因此,適宜的PDMDAAC投加量為0. 8 g/L。同時,由圖4還能看出,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%,提高了印染廢水的處理效果。

2. 4　MBBR對CODCr和色度的去除效果

HRT為24 h, PDMDAAC投加量為0. 8 g/L,考察MBBR對廢水中CODCr和色度的去除效果[6],見圖5。

由圖5可知,使用MBBR后,當(dāng)進(jìn)水CODCr濃度由280 mg/L增加到600mg/L,CODCr的去除率可達(dá)92%以上,色度的去除率基本穩(wěn)定在97%,出水色度低于20倍,說明MBBR具有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。其原因有二,一是反應(yīng)器內(nèi)的生物量很高;二是附著生長在填料上的生物膜隨著微生物不斷增殖而增厚,在受到?jīng)_擊負(fù)荷時,外層老化的生物膜對內(nèi)層的生物膜起到緩沖和保護(hù)作用,從而使其具有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。

2. 5　MBBR對NH3-N的去除效果

氮類污染物是引起水體富營養(yǎng)化的一個重要原因,因此越來越多的污水處理系統(tǒng)需要考慮脫氮問題。我國制定的《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對NH3-N指標(biāo)的一級排放濃度也做出了明確規(guī)定(低于15mg/L)。在HRT為24 h,PDMDAAC投加量0. 8 g/L的條件下,考察不同NH3-N進(jìn)水濃度下MBBR對NH3-N的去除效果,結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知,在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行階段,雖然進(jìn)水NH3-N的濃度波動較大,但處理后出水的NH3-N濃度非常穩(wěn)定。NH3-N的去除率達(dá)到90%以上,出水氨氮平均濃度低于15 mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)。

3·結(jié)論

(1)投加PDMDAAC的移動床生物膜反應(yīng)器對印染廢水具有良好的處理效果。當(dāng)HRT為24 h,進(jìn)水CODCr在280~600 mg/L,填料填充比例為60% (體積比)時,色度、CODCr和NH3-N的平均去除率分別為97%、92%和90%。

(2)不同進(jìn)水CODCr濃度和NH3-N濃度的印染廢水經(jīng)MBBR處理后,出水色度都低于20倍, CODCr和NH3-N的平均濃度分別低于50mg/L和15mg/L,達(dá)到了《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 4287—1992)的一級排放要求(出水色度為40倍, CODCr濃度為100 mg/L,NH3-N濃度為15 mg/L)。

(3)移動床生物膜污水處理是一種高效、經(jīng)濟(jì)的污水處理工藝,具有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷特性。與其它工藝相比,MBBR具有掛膜容易、填料不易堵塞、水力停留時間短、不需污泥回流等特點(diǎn),適合處理生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水等,應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn):

[1]張景麗,幸福堂.移動床生物膜工藝特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].工業(yè)安全與環(huán)保, 2003, 29(4): 13-15.

[2]季　民,薛廣寧,董廣瑞,等.移動床生物膜反應(yīng)器處理生活污水[J].中國給水排水, 2003, 19(2): 56-57.

[3]國家環(huán)保局《水和廢水檢測分析方法》編委會編.水和水質(zhì)監(jiān)測分析方法(第3版)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社, 1997: 102-356.

[4]王　濤,朱文亭,魏雙勤,等.循環(huán)移動載體膜生物反應(yīng)器處理印染廢水的研究[J].給水排水, 2007, 32(S1): 243-246.

[5]孫　華,高庭耀,洪　英.移動床生物反應(yīng)器處理染料化工廢水工藝研究[J].環(huán)境工程, 2002, 20(1): 19-21.

[6]楊玉旺.移動床生物膜反應(yīng)器處理污水的研究應(yīng)用進(jìn)展[J].工業(yè)水處理, 2004, 24(2): 12-15.

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”