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1、 环保水处理工程就找“武汉格林环保深度处理印染废水填料的优选摘要: 采用间歇式曝气生物滤池( IABF) 对印染废水进行深度处理，从 6 种填料中优选出活性炭 火山岩混合填料进行工况研究并与常规陶粒曝气生物滤池( BAF) 进行对比，结果表明: 活性炭填料和火山岩填料在水中发挥了良好的协同作用，为不同微生物菌群的构建和负载提供了良好载体。采用粒径为 3 5 mm 的混合填料，气水比为 4 1，H T =10 h，曝停周期为 3 h，曝气停曝时间比为 3 1，进水 COD 为 80 110 mg /L，色度为 70 90 度，氨氮为 8 11 mg /L，TN 为 15 20 mg /L 时，混
2、合填料间歇式曝气生物滤池对 COD、色度、氨氮、TN 的去除率分别为 63. 2%、70. 4%、86. 2%、55. 3%。相比常规陶粒填料曝气生物滤池在 COD、色度、TN 方面提升了 9. 8%、12. 8%、39. 9%，同时节省了部分能源。为难降解印染废水的深度处理提供了新思路。0 引言印染废水是一种较难处理的工业废水，经过常规工艺处理后水质能够满足排放标准，但随着我国对工业废水的排放日趋严格以及要求回用比例的提高，对印染废水进 行进一步处理很有必要1-3 。相对于传统曝气生物滤池( BAF) 来说，间歇式曝气生物滤池 ( IABF) 通过间歇曝气、间歇进水，使反应器中交替出现好氧
3、缺氧 厌氧的环境4 。经实践发现，对于废水中难降解有机物以及总氮5 ，有良好的去除效果，还能节省部分能源，适用于印染废水的深度处理。由于填料的性能 对反应器的处理效能、工程造价等影响较大6 ，因此选择适合的滤池填料显得极为重要。本研究通过选取陶粒、活性炭、火山岩 1、火山岩 2、活性炭 火山岩( 1 1 混合) 填料、沸石这 6 种材料作为 IABF 填料，对盛泽镇某污水厂二级生化出水进行深度处理，优选出适合的填料，对优选填料进行工况研究并与传统陶粒 BAF 单元进行对比。以期为污水厂升级改造提供基础数据。1 实验部分1. 1 实验水质实验用水取自盛泽某污水厂，该污水为印染废水与生活污水的混合
4、废水，出水 COD 为 80 110 mg /L，氨氮为 8 11 mg /L，TN 为 15 20 mg /L，色度为 70 90 度，温度为 20 25 ，pH 为 6 8。1. 2 实验装置与流程采用 6 个 IABF 并联的实验装置，每个 IABF 均如图 1 所示，高度 1 300 mm，直径 100 mm，进水由储水箱通过计量泵以上向流方式进入，以空压机曝气，气水比 4 1，采用曝气阶段进水、停曝阶段停止进水的运行方式，在曝气阶段增加有机负荷，有利于有机物的去除。计量泵和空压机均串联时间控制开关，自动控制启停。反冲洗用水来自储水箱，气水联合反冲洗，冲洗时间 10 min。 环保水处
5、理工程就找“武汉格林环保1. 3 分析方法COD 采用重铬酸钾法测定，色度采用 D890 分光光度计测定，TN 采用过硫酸钾氧化 紫外分光光度法测定，氨氮浓度采用纳氏试剂 分光光度法测定，生物量采用干热恒重法。1. 4 实验方法1. 4. 1 IABF 的启动挂膜启动，通过复合式三步挂膜7对 6 个 IABF 反应器同时进行启动。首先，投加适量好氧污泥进入滤池，使用生活污水进行闷曝，每隔 24 h 更换 1 次污水，保证微生物有充足的营养。污水中含有大量 SS，经过滤池后大部分被截留，同时水中微生物附着于填料表面，连续闷曝 3 d 后，保持气水比 4 1，采用印染废水二级出水以 5 mL /m
6、in 小流量连续进水; 用 6 7 d 慢慢增大流量直至流量为 10 mL /min，期间滤池底部渐渐出现淡绿色物质，表明生物膜初步形成。最后投加厌氧污泥引入各种兼性和厌氧微生物，通过间歇曝气，间歇进水使得各种微生物能够 正常运作，此阶段持续 10 d 左右，23 d 后各反应器基本启动完成。1. 4. 2 生物量与处理效果的比较启动完成后，在温度为 20 25 ，H T = 8 h，曝停周期为 3 h，曝气停曝时间比为 3 1，气水比为 4 1 时，观察填料上生物膜的生长情况，测定各反应器的总生物量，并比较各反应器出水水质。1. 4. 3 混合填料 IABF 影响因素的研究在温度 20 25
7、 ，曝停周期 3 h，曝气停曝时间比为 3 1，气水比为 4 1 时，以不同水力停留时间( HT) ( 8，10，12 h) 、不同曝停周期( 2，3，4h) 、不同填料粒径( 2 3，3 5，5 8 mm) 作为参照，进行影响因素的研究。1. 4. 4 混合填料 IABF 与常规陶粒 BAF 对比在温度 20 25 ，填料粒径为 3 5 mm，H T =10 h，曝停周期为 3 h，曝气停曝时间比为 3 1，气水比为 4 1 的最佳工况下与常规陶粒填料 BAF 单元处理效果作对照，进行出水处理效果的对比分析和研究。 环保水处理工程就找“武汉格林环保2 结果分析与讨论2. 1 挂膜实验图 2
8、显示，在挂膜的前 2 d，各滤池均有较高的 COD 去除率，主要是由于填料的吸附阻流作用。由于填料的吸附逐步趋向饱和，以及微生物尚未完全生长，从第 3 天开始，COD 去除率明显下降，之后随着填料表面生物膜的日趋成熟，COD 去除率逐渐回升。在挂膜中期，随着流量的逐渐增大，去除率出现略微波动，在 23 d 左右，各反应器 COD 去除率逐步趋于稳定，表明挂膜成功。2. 2 不同填料 IABF 生物量与处理效果对比由于填料的存在，各 IABF 内的固定态微生物量显著高于悬浮态微生物量( 图 3) ，填料上固定态生物量排序分别为: 活性炭 火山岩混合填料 活性炭填料 火山岩 1 填料 陶粒填料 火
9、山岩 2 填料 沸石填料。对于废水中 COD 和色度的去除率，由图 4 可知: 活性炭 火山岩混合填料 活性炭填料 火山岩 2 填料 陶粒填料 火山岩 1 填料 沸石填料，表明活性炭 火山岩混合填料在挂膜量和处理效果方面要好于传统陶粒填料、单纯活性炭填料以及其他填料( 图 4) 。 环保水处理工程就找“武汉格林环保从比表面积的角度分析，IABF 对污染物质的去除依靠填料的吸附截留以及微生物吸附降解的联合作用，由于活性炭的比表面积要显著高于陶粒、火山岩、沸石等其他填料，有利于微生物的附着生长，因此填料表面的微生物含量较高，其余填料间生物量的大小规律类似。但是图 3 显示，单纯的活性炭填料上生物量
10、要少于活性炭 火山岩混合填料，小粒径的火山岩 2 填料上生物量少于大粒径的火山岩 1 填料。通过进一步研究发现，填料对物质分子的吸附除了与接触材料的比表面积有关外，还与填料表面孔径的大小和孔的分布相关，混合填料中活性炭填料以微孔为 主8 ，火山岩填料以中孔和大孔居多，不同孔径的孔道除了能吸附对应分子量的有机污染物质外，还为降解对应污染物质的微生物提供了避免水流剪切力的栖身 之所。同时，由于进水中有机物较为贫乏，限制了微生物的生长，而火山岩填料含有丰富的微量元素以及矿物质9 ，对微生物的生长起到了促进作用。这样，在 两种材质填料的协同作用下，建立起了一个具有稳定高效降解能力的生态系统，具有较高的
11、生物量和处理效果。对火山岩 2 填料表面观察发现，火山岩 2 填料表面较为光滑，对水和微生物的附着不如火山岩 1 填料，因此填料上微生物量较 环保水处理工程就找“武汉格林环保少。活性炭 火山岩混合填料 IABF 对氨氮的去除率为 83. 5%，高于陶粒填料 IABF 的去除率 80. 2%，比沸石填料 IABF 的去除率 88. 7% 要低。这是由于沸石填料具有较强的吸附和离子交换能力，许多研究表明沸石填料具有耐氨氮冲击负荷的良好特性10 ，但由于本实验进水中氨氮含量较少，沸 石优势并不明显，且由于沸石比重较高，反冲洗时能耗较高。考虑到实验用水具有氨氮和 TN 含量较低，COD 和色度较难去除
12、的特性，综合来看活性炭 火山岩混合填料适宜此种印染废水的深度处理。2. 3 HT 对混合填料 IABF 处理效果的影响随着 HT 的延长，活性炭 火山岩混合填料 IABF 内污染物去除率逐渐升高 ( 图 5) ，原因在于，由于停留时间延长， IABF 中流速降低，填料上微生物与水中污染物质接触时间更加充裕。有研究显示，对于一些难生物降解的污染物质，可通过延长停留时间使之被微生物分解利用11 。当 HT 从 10 h 增至 12 h 后，出水 COD 增加并不明显，表明该印染废水中某些污染物质很难被微生物彻底矿化。ivas12等人的研究也证明了这点。当 H T = 10 h 时，COD、色度、氨
13、氮、 TN 的去除率较高，分别为64. 3%、66. 7%、86. 4%、54. 6%。当 HT = 12 h 时，去除率分别提高了 1. 7%、4. 1%、0. 2%、1. 4%，因此从处理效果和经济因素考虑最佳 HT 为 10 h。2. 4 曝停周期对混合填料 IABF 处理效果的影响在曝停周期为 2 h 时， IABF 对 COD、色度、氨氮、TN 的去除率分别为 64. 2%、66. 3%、80. 3%、49. 4%。随着曝停周期的延长， IABF 的出水 COD、色度和氨氮去除率逐渐递增，但当曝停周期 3 h 后，去除率增幅较小( 图 6) 。而 TN 去除率先升高后降低，在曝停周期
14、 3 h 时，TN 去除率最高。分析认为，曝停周期的延长使得污染物在好氧条件下时间较为充裕，有利于微生物降解有机物，但同时，在好氧条件下过久，造成了厌氧条件下碳源不 足，影响了反硝化反应的顺利进行，使得 TN 的去除率下降。有研究认为，BOD/TN 3 时，会导致反硝化反应进行缓慢13 。此外，好氧 缺氧 厌氧交替过于频繁，对 COD 和 TN 的去除均不利，表现为在曝停时间 2 h 的条件下，COD 和 TN 去除率均较低。综合来看，曝停周期选择 3 h 可以满足出水水质的要求。 环保水处理工程就找“武汉格林环保2. 5 粒径对混合填料 IABF 处理效果的影响图 7 为粒径对污染物去除的影
15、响。当粒径为 2 3 mm 时，反应器对 COD、色度、氨氮、TN 的去除效果最好，分别为 70. 5%、73. 4%、89. 2%、60. 2%。粒径为 3 5 mm 时处理效果次之，分别为 64. 3%、66. 7%、86. 4%、53. 2%。表明不同填料粒径对处理效果影响较大，证实了田文华14等人的结论，粒径是滤池硝化性能影响的重要因素，同时粒径对IABF 去除 COD 和色度有明显影响。分析原因认为，填料粒径的缩小增大了填料的比表面积，在一定程度上增强了填料对有机污染物和微生物的吸附能力，同时，填料对气泡的切割 能力也得到改善，增强了 IABF 在好氧曝气阶段的充氧性能，使废水中溶解氧升高，生物膜内有效活性生物量比例增大，加速了生物氧化的进程，提高了生物降解的效率。数据显示，填料粒径减小 后，填料间结合的更紧密，除了在停曝阶段改善了反硝化效果外，还在曝气过程中促进了同步硝化反硝化效果。有研究表明，填料粒径过小使得微生物难以附着，适 中的粒径可以增加填料上的微生物量和微生物种类，且对冲洗和反冲洗较为有利。陆少鸣15等人的研究表明，过小的填料粒径会导致反冲洗后
