复合式生物处理技术处理印染
废水实验研究
刘 伟1 ,袁忆博2 ,张霄宇1
(1. 深圳市水务集团分质供水有限公司,深圳518052 ;
2. 深圳市布吉供水有限公司,深圳518114)
摘 要:复合式生物处理技术将生物悬浮生长的活性污泥工艺和固定生长的生物膜工艺有机的结合 起来,发挥了悬浮生长法效率高和固定生长法适宜性强和稳定性好的优点,提高了生物量,从而有效 地提高生物反应器的容积利用效率,使其在高效率和高稳定性条件下运行. 采用复合式水解酸化反应 器和复合式好氧生物反应器处理印染废水,研究结果表明,水解酸化反应器可以显著改善废水的可生 化性. 经过8 h 水解酸化后接8 h 复合式好氧生物处理后,系统出水可以达标排放.
关键词:复合式生物反应器;解酸化;好氧处理
中图分类号:X703. 1 文献标识码:A 文章编号:1672 - 0946(2003) 05 - 0557 - 04
Study on compound bio2reactor technology in treating dying wastewater
LIU Wei1 , YUAN Yi2bo2 , ZHANG Xiao2yu1
(1. Shenzhen Water Supply Group , Shenzhen 518052 , China ; 2. Shenzhen Buji Water Supply ompany , Shenzhen 518052 , China)
Abstract : Compound biological treatment technology combined the suspended growth activated sludge process and fixed growth bio2film process , has the advantages of both the high efficiency of suspended growth and the good adaptability and stabilization of fixed growth. The biological amount is increased the volume utilization efficiency of the bio2reactor , make it possible to be op2 erated with high efficiency and stabilization. Compound hydrolysis acidification reactor and com2 pound aerobic bio2reactor were used to treat dying wastewater in this paper , the results showed that the hydrolysis acidification reactor could improve the bio - degradation ability of wastewater.
The effluent of the system could meet the discharging standard through 8 hours of hydrolysis acidi2 fication followed by 8 hours of compound aerobic biological treatment .
Key words :compound biological reactor ; hydrolysis acidification ; aerobic treatment
生物处理技术发展到今天,虽然在处理效率、 净化效果和功能等方面与常规方法相比有了一定 的提高,但是其基本原理和生物介质的生态学特点 以及主要的关系式,仍然是以常规生物处理法为基 础. 复合式生物处理技术是近十几年来得到迅速发 展的生物处理技术,它将生物悬浮生长的活性污泥工艺和固定生长的生物膜工艺有机的结合起来,发挥了悬浮生长法效率高和固定生长法适宜性强和稳定性好的优点,合理分布微生物的生存空间,充发挥不同微生物种群的净化功能,提高了生物量,从而有效地提高生物反应器的容积利用效率, 使其在高效率和高稳定性条件下运行[1 ] .
1 试验水质和工艺流程
1. 1 废水水质特征
某染料厂以生产偶氮、蒽醌等有机颜料和助剂 等产品为主,废水主要来源干各产品工艺的母液水 和冲洗水,废水水质随染料产品变化波动大. 生产 废水与生活废水混合后进入调节池,混合废水呈酸 性. 由于含有难降解的蒽醌和蒽酮及中间体,再加 上含有磺酸盐、醇类等溶剂物质及SO42 - 、Cl - 、S2 - 等无机物质,使得废水难以生化处理. 实验废水取 自调节池中和池的出水,试验水质见表1.
1. 2 实验工艺流程
考虑到试验废水经一级处理后COD 出水浓度
表1 试验废水水质
Table 1 Water quality of wastewater
项目
COD
P(mg·L - 1)
BOD
P(mg·L - 1)
NH3
- N
P(mg·L - 1)
SS
P(mg·L - 1)
pH
范围1 100 - 2 000 400 - 650 70 - 120 140 - 220 6 - 8
平均值1 500 460 90 180 6 - 8 稍低,为1 300～2 000 mgPL ,不适于采用完全的厌 氧处理工艺,而实验废水可生化性稍差(BODPCOD 约为0. 3) ,又需要提高废水的可生化性,因此本文 决定采用不完全的厌氧处理接好氧生物处理工艺.
在厌氧段摒弃厌氧过程中对环境要求严、敏感且降 解速率较慢的厌氧产甲烷阶段,利用厌氧处理的前 段- 水解酸化过程,再进行好氧生物处理过程,试 验流程见图1.
图1 实验工艺流程
Figure 1 Flow chart of experiment
研究表明,复合式水解酸化反应器吸收了复合 式厌氧反应器和好氧反应器的特点,同时强化了水 解酸化再有机物转化和有机物去除2 个方面的作 用,使水解酸化过程更为稳定. 试验采用的复合式 水解酸化反应器有效容积30 L ,池内装有球形生物 填料,载体装填密度20 % ,水力停留时间6～12 h.
复合式好氧生物反应器有效容积30 L ,载体装填密 度30 % ,水力停留时间6～12 h ,运行过程控制其溶 解氧在2 mgPL 左右.
1. 3 填料性质
新型填料是复合生物处理工艺的技术核心,填 料由经过特殊处理的聚丙烯材料做成,具有较大的 比表面积(170～460 m2Pm3 ) ,表面易于生物膜生长 而且巧妙的结构设计使填料在使用时不结团、不堵 塞. 其特征参数见表2.
表2 填料特征参数
Table 2 Characteristic parameter of the filling
堆积系数
个Pm3
直径规格
Pmm
密度
Pg·cm- 3
比表面积
Pm2·m- 3
空隙率
P%
7 000 50 1. 08 280 89
2 实验结果与分析
2. 1 污泥的培养驯化[2 ] 取化粪池泥水分别加入水解池和好氧反应池, 以自来水和实验水1∶1 配比进行污泥培养,经过一 周的间歇进水培养后,连续进水培养. 进水全部采 用调节池出水,水解池和好氧池水力停留时间为 12h. 经过2 周的培养驯化后,水解池底部污泥呈现 黑色,出水生化行提高到0. 4 左右. 复合好氧生物 反应器中悬浮污泥浓度1 200 mgPL ,载体上生长一 定厚度的褐色生物膜,载体上生物量约为4 000 mgPL ,反应器污泥浓度达到5 000 mgPL ,反应器出 水经沉淀池沉淀后COD 出水浓度低于300 mgPL , 可以认为污泥培养驯化工作结束.
2. 2 水解池有机物去除率
试验稳定运行时保持复合式水解酸化器水力停 留时间为8 h ,其COD、BOD 进出水变化规律见图2、3. 图2 水解池COD 进出水变化
Figure 2 Variation of COD in and out hydrolization basin
图3 水解池BOD 进出水变化
Figure 3 Variation of BOD in and out hydrollization basin
试验结果表明,复合式水解酸化反应器在平均 进水COD 浓度1 500 mgPL 时,处理出水COD 浓度 为930 mgPL ,平均COD 去除率为37 %; 处理平均 BOD 进水460 mgPL 时,出水BOD 平均为385 mgPL , BOD 去除率为16 %. 研究发现废水的BODPCOD 值 由原来的0. 31 (460P1500) 提高到0. 41 (385P930) ,表 明经水解处理后废水的可生化性大大提高.
试验研究了水解段水力停留时间、pH 对COD 去除率的影响,实验结果见图4、5.
图4 HRT对水解池COD 去除率影响
Figure 4 Effect of HRT on COD remova rate in hydrolization basin
图5 pH对水解池COD 去除率影响
Figure 5 Effect of pH on COD remova rate in hvdralization basin
图4 表明水力停留时间控制在7～8 h ,可以 保证水解酸化反应器COD 去除效果,过低的水力 停留时间将降低水解池的COD 去除率,过多的 力停留时间也不会大幅度提高COD 的去除率. 图5 表明,水解酸化微生物对pH 值变化适应性强,但 最佳的pH 为5. 5～6. 5 ,pH 朝酸性方向或碱性方 向移动时,水解酸化速率都将减小.
2. 3 复合式好氧反应器有机物去除率
试验分析了稳定运行期间复合式好氧生物反 图6 复合好氧生物反应器
COD 进出水变化
Figure 6 Variation of VOD in and out Compound aeration bio2reator
应器出水水质,水力停留时间控制在7～8 h 实验
结果见图6、7.
图7 复合好氧生物反应器
BOD 进出水变化
Figure 7 Variation of BOD in and out compound aeration bio2reator
实验表明,复合好氧生物反应器对COD、BOD 有较高的处理效果,经过好氧处理后,处理出水达 到国家排放标准. COD 出水平均为230 mgPL ,好氧 段COD 去除率为75 %,BOD 出水平均45 mgPL ,好 氧段BOD 去除率为83 %. 其高效的除污染性能主 要有以下几点: (1) 实验发现悬浮填料上生物膜的 MLVSSPMLSS 为75 % ,说明填料上生物膜的活性较 高; (2) 本试验所用的悬浮填料结构巧妙合理,传质 效果好,也有利干微生物对污染物的吸附和降解 从而加快了生化反应速率; (3) 生物量高,污泥负荷 小. 实验发现复合式生物反应系统具有较好的抗冲 击负荷的能力,其作用机理主要在于反应系统的生 物量高、污泥负荷小,同时由于生物膜为固着生长, 遭受冲击负荷时,内层的生物膜因有外层膜的缓
冲,受到的毒害作用要小,恢复也快,且膜法生物相 的多样性也使其抗冲击能力较活性污泥法相比有 提高[3 ] .
试验还分析了水力停留时间和溶解氧对好氧生 物反应区污染物去除的影响,实验结果见图8、9.
图8 HRT对好氧池COD 去除率影响
Figure 8 Effect of HRT on COD removal rate in aeration tank
水力停留时间和溶解氧是影响好氧生物处理 效果的重要因素,总的趋势是:随着HRT 的延长, 随着DO 的增大,有机物去除效率越高,图8 表明, 保证好氧水力停留时间为8～9 h 较好. 图9 表明 当溶解氧低于2 mgPL 时,反应器COD 去除率明显 下降,当溶解氧大于4 mgPL 时,COD 去除率提高不 图9 pH对好氧池COD 去除率影响
Figure 9 Effect of pH on COD removal rate in aeration tank
大,应该将DO 控制在2～4 mgPL. 试验还分析了复合式生物处理系统对NH3 - N、SS 的去除效果,实验表明该系统对NH3 - N、SS 的去除率分别在80 %和85 %左右. 通过显微镜分 析实验发现,复合式好氧生物反应器的微生物种类 较多,含有细菌、放线菌、霉菌、球细菌,原生动物和 后生动物,微生物的种类的多样性使得该反应器有 着更宽的适应性,更适宜较难生物降解的废水,并 使出水水质稳定.
3 结论
(1) 实验采用复合式水解酸化后接复合式好 氧工艺处理印染废水,试验结果表明,该工艺对印 染废水处理是有效地,且具有运行稳定,抗冲击负 荷能力强的特点.
(2) 在进水COD 平均1 500 mgPL ,BOD 为460 mgPL 时,采用复合式水解酸化工艺可以显著提高 废水的可生化性. 研究表明,经过8 h 的水解酸化, 后接8 h 的好氧生物处理,处理出水可以达标排 放.
(3) 研究认为由于污泥浓度较高,并结合生物 膜法的优点,复合式生物反应系统具有较强的抗冲 击复合的能力.
参考文献:
[1 ] 祁佩时. 复合式生物反应器处理废水技术研究[D] . 哈尔滨: 哈尔滨建筑大学,2000.
[2 ] 任南琪. 水污染控制微生物学[M] . 哈尔滨:黑龙江科学技术 出版社,1993.
[3 ] 孙 华,高廷耀. 移动床生物反应器处理染料化工废水工艺 研究[J ] . 环境工程,2002 ,20(1) :19 - 21.
[4 ] 吕炳南,陈志强,张现彬. 水解酸化- 好氧处理不油化工废水 试验研究[J ] . 哈尔滨商业大学学报: 自然科学版,2003 ,19 (3) :271 - 273.
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