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A/O -PVDF深度處理印染廢水的技術(shù)研究

來源：中國印染網(wǎng)　發(fā)布時間：2012年12月24日

1.3 污泥培養(yǎng)馴化

接種污泥取自紡織印染廠的厭氧池,所取污泥形態(tài)為黑色的顆粒狀厭氧污泥.控制反應(yīng)器中污泥MLSS為4 000 mg/L.

污泥培養(yǎng)過程中,好氧區(qū)進(jìn)行悶曝,缺氧區(qū)連續(xù)攪拌.每12 h排出上清液,加入C∶N∶P=100∶5∶1的配置污水.排水采用靜態(tài)操作,沉淀1 h后排出70%的上清液, 14 d后好氧污泥培養(yǎng)成功.污泥馴化過程采用連續(xù)進(jìn)水、間歇出水的方式運(yùn)行,印染廢水的比例按照設(shè)計流量的15%加入,直至裝置滿負(fù)荷運(yùn)行.馴化過程共歷時14 d, CODCr去除率保持在85%以上,裝置進(jìn)入正常運(yùn)行周期.

1.4 試驗內(nèi)容

本試驗因素為水力停留時間HRT(Hydraulic Retention Time)、曝氣量、進(jìn)水pH,考察指標(biāo)為CODCr和色度.印染廢水屬難降解廢水,需要較長的HRT以保證出水水質(zhì).本試驗確定的3個HRT分別為24 h,30 h,36 h.在每個HRT運(yùn)行期間,通過空氣流量計控制曝氣量在0.40~1.36 m3/h之間由低到高變動,保持溫度在25℃左右.從出水水質(zhì)情況來選定合適的HRT,曝氣量.最后調(diào)節(jié)進(jìn)水pH值在5.0~9.0之間變化,觀察pH值對系統(tǒng)的影響,選定適宜的pH值.試驗期間未排泥.經(jīng)過上一階段的試驗后,得到系統(tǒng)的最佳運(yùn)行工藝條件,調(diào)整裝置在此條件下運(yùn)行,檢測進(jìn)出水水質(zhì)變化,以CODCr,色度和濁度為主要參數(shù),考察裝置對印染廢水的處理效果,同時考察了膜組件的出水壓力變化情況.

2·結(jié)果與討論

2.1 對工藝條件的研究

2.1.1 HRT,曝氣量對CODCr處理效果的影響

所選HRT下CODCr去除率隨曝氣量的變化如圖2所示.從圖2中可以看出,在HRT為36 h和30 h時,曝氣量的變化對CODCr去除率曲線呈現(xiàn)相似的變化規(guī)律, CODCr去除率都是隨著曝氣量的增大先增加后減小.當(dāng)曝氣量在0.56~0.8 m3/h (DO在3.0~5.0 mg/L)之間變化時, CODCr的去除率一直保持在85%以上;曝氣量再升高發(fā)現(xiàn)CODCr去除率降至80%左右,出水CODCr有上升趨勢.曝氣量太高,曝氣產(chǎn)生的強(qiáng)烈的空氣攪拌會把污泥絮粒打碎,膠體態(tài)顆粒和有機(jī)物將從中釋放出來,使出水CODCr增高,并引起膜的污染,從而導(dǎo)致膜通量的下降[3],同時也使能耗增加.當(dāng)曝氣量<0.56 m3/h(DO<3.0)時,出水CODCr濃度偏高.這是因為當(dāng)系統(tǒng)中DO太低時,活性污泥出現(xiàn)了嚴(yán)重缺氧,影響了污泥絮粒內(nèi)部細(xì)菌的代謝速率.當(dāng)HRT為24 h時, CODCr去除率出現(xiàn)較大波動,最低值為69.86%,出水CODCr濃度較高.過小的HRT導(dǎo)致了CODCr去除率的下降,這主要是因為印染廢水中的有機(jī)物成分復(fù)雜,處理難度較大, CODCr降解主要是膜生物反應(yīng)器內(nèi)多種好氧微生物作用完成的,微生物生長、繁殖及降解有機(jī)物過程需要較長的HRT,因此在HRT較小時出水水質(zhì)較差.

2.1.2 HRT,曝氣量對色度處理效果的影響

染料組分多為難生物降解物,染料分子在好氧條件下很難破壞,色度難以去除,試驗中加入了缺氧單元以提高色度的去除效果.試驗過程中,進(jìn)水的色度在360~420倍之間變化,所選HRT下色度去除率隨曝氣量的變化如圖3所示.從圖3中可以看出, HRT為24 h和30 h時,色度去除率較穩(wěn)定,平均值分別為94.5%和92.2%,出水色度平均僅為20,30倍.當(dāng)HRT增加為36 h時,色度的去除率較低,平均僅為82.5%,且出水色度出現(xiàn)較大波動.

HRT較小時,微生物的降解作用和膜的截留作用強(qiáng)化了MBR對色度的去除效果,色度去除率較好;隨著難降解有機(jī)物的不斷積累,膜區(qū)內(nèi)色度上升,并影響到出水色度, HRT由24 h增加至30 h時色度去除率降低,但沒有受到較大影響.然而,當(dāng)HRT增加至36 h時,色度的去除率顯著較低.分析認(rèn)為:可能是在低HRT下,缺氧區(qū)活性污泥經(jīng)歷了一個高負(fù)荷的反應(yīng)階段,大量難降解有機(jī)物在反應(yīng)器中富集,易于培養(yǎng)、馴化出適于降解染料分子的優(yōu)勢菌種;在高HRT下,隨著難降解染料分子在系統(tǒng)中的不斷積累,增加了對水解酸化段及好氧段微生物的毒性影響,從而影響了系統(tǒng)對色度的去除效果[4].同時還可以看出,在相同HRT的條件下,曝氣量的大小對色度的去除率影響不大.這主要是因為色度的去除主要是缺氧區(qū)污泥與膜分離裝置共同作用的結(jié)果,好氧區(qū)污泥對色度去除影響較小.部分難降解的大分子有機(jī)物在缺氧區(qū)被水解酸化成易被好氧微生物分解的小分子有機(jī)物,在好氧區(qū)進(jìn)一步降解去除,部分大分子有機(jī)物進(jìn)入好氧區(qū)被超濾膜截留在反應(yīng)器中,廢水的色度得以去除.綜合CODCr及色度的去除效果,本文確定試驗的HRT為30 h,曝氣量在0.56~0.8 m3/h (DO在3.0~5.0 mg/L)之間變化.

2.1.3 進(jìn)水pH對CODCr,色度處理效果的影響

在確定了HRT以及曝氣量的基礎(chǔ)上,利用NaOH以及H2SO4調(diào)節(jié)進(jìn)水的pH值,使得進(jìn)水的pH值分別為5.0,6.0,7.0,8.0和9.0. CODCr和色度的平均去除率隨pH的變化見圖4.

從圖4中可以看出,當(dāng)進(jìn)水pH值在5.0~9.0之間變化時, CODCr,色度去除率均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢;當(dāng)進(jìn)水pH為8.0時,均達(dá)到最大值,分別為91.32%,90.32%.混合液中的pH不僅影響活性污泥微生物胞外酶及存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞壁內(nèi)酶的催化作用,以及微生物對營養(yǎng)物的吸收,而且還影響微生物的分布和活性[5].對色度而言,其去除主要是厭氧微生物和膜共同作用的結(jié)果,色度去除率隨著pH值的升高而升高,一方面說明厭氧水解消耗堿度,酸性進(jìn)水比堿性進(jìn)水更會抑制染料的水解過程;另一方面也說明pH值升高對細(xì)胞膜的電荷狀況產(chǎn)生了影響,影響了菌體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的形成[6],這種影響體現(xiàn)在厭氧產(chǎn)物上.一種情況是厭氧微生物降解產(chǎn)物的不同,導(dǎo)致了好氧處理降解途徑的不同;另一種情況是同種降解產(chǎn)物分子鍵能發(fā)生了變化,在厭氧微生物的影響下,一些產(chǎn)物分子的鍵能減弱,使得一些物質(zhì)更易被好氧微生物降解.在pH為8.0時,色度去除率達(dá)到最大,隨后色度去除率降低,這主要是因為水解酸化消耗的堿度是有限的,進(jìn)水pH太高會影響水解酸化的進(jìn)行[7],導(dǎo)致色度去除率降低.

對CODCr而言,在染料的降解過程中,好氧微生物顯示出了比厭氧微生物更好的CODCr去除效果[8],與色度的去除相同, CODCr去除率也呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢.原水中的大分子有機(jī)物在厭氧菌作用下斷鍵成小分子有機(jī)物后,在好氧菌作用下被氧化成CO2和H2O等無機(jī)物質(zhì),會使溶液的pH值升高,表現(xiàn)為在偏酸性的進(jìn)水條件下,好氧菌能夠保持更好的CODCr降解活性.在酸性進(jìn)水條件下,隨著pH值的升高,酸性小分子更容易被氧化, CODCr去除率呈增加趨勢;在堿性進(jìn)水條件下,好氧菌對CODCr的降解有降低趨勢,厭氧菌對CODCr的降解略有增加,但由于堿性條件下膜組件對CODCr的截留作用優(yōu)于酸性條件,故CODCr去除率仍呈現(xiàn)增加趨勢, pH為8.0時達(dá)到最大值.隨著好氧菌對CODCr的降解進(jìn)一步地降低, CODCr的去除率呈下降趨勢.可見,膜組件的存在也是保證MBR出水水質(zhì)的一個重要因素.

2.2 最佳工藝條件下印染廢水的處理效果

通過前一階段的試驗,確定裝置的最佳工況為: HRT為30 h,曝氣量在0.56~0.8 m3/h (DO在3.0~5.0 mg/L)之間, pH值為8.0左右.考察在此工藝條件下對印染廢水的處理效果,以CODCr,色度、濁度為主要考察指標(biāo),同時考察了膜組件出水壓力的變化情況.運(yùn)行期間溫度控制為25℃左右.

2.2.1 CODCr的去除效果

圖5顯示了在最優(yōu)化工藝條件下裝置對印染廢水CODCr的去除效果.從圖5中可以看出,在20 d的運(yùn)行過程中,進(jìn)水的CODCr濃度在441~514 mg/L之間變化,通過生物反應(yīng)器對有機(jī)物的去除,上清液的CODCr濃度始終低于130 mg/L;再通過膜組件的截留作用,出水的CODCr濃度始終低于75 mg/L,出水CODCr的平均去除率為85%,說明裝置對印染廢水的CODCr有良好的去除效果.