印染廢水具有顏色深, COD值高,組成復雜,分布面廣等特點。目前,常用的處理方法有化學沉淀法、生物法和吸附法等。
移動床生物膜反應器[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,從而實現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、脫色效果顯著等優點,在水處理領域應用廣泛。因此,本試驗嘗試在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
1.1 試驗裝置及流程
試驗裝置流程如圖1所示。MBBR反應器采用有機玻璃加工而成,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進水方式。
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,巧妙的結構設計使其在使用時不結團、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 測定項目與方法
測定項目包括pH值、CODCr和氨氮等,均采用國家標準方法[3],色度用稀釋倍數法(GB/T 11903—1989)。
試驗廢水取自本地某印染廠,水質情況見表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。試驗發現,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。生物膜先在填料內表面生長,經過兩周馴化后外表面開始有較明顯的生物膜。處理效果穩定時,填料的內、外表面都會長滿生物,鏡檢可觀察到大量菌膠團和變形蟲,再培養7 d,鏡檢有鐘蟲出現。生物膜呈深褐色,膜厚1~2 cm,標志著生物膜已掛膜成熟。當反應器出水的CODCr,NH3-N和色度去除率均趨于穩定時,可認為啟動完成。
2·結果與討論
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],結果如圖2所示。
由圖2可知,當填料較少時,隨著填料填充比例增加,色度和CODCr去除率呈上升趨勢。當填充比為60%時,色度和CODCr去除率分別達到88%和86%;繼續增加填料,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增加,反應器內的生物量增加,所以處理效果不斷提高。當填充率為60%時,填料充滿整個反應器空間,且流化狀態較好。而當填充率大于60%時,反應器內填料流化狀態變差,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,結果見圖4。
由圖4可知,當混合液中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,當進水CODCr濃度由280 mg/L增加到600mg/L,CODCr的去除率可達92%以上,色度的去除率基本穩定在97%,出水色度低于20倍,說明MBBR具有很強的抗沖擊負荷能力。其原因有二,一是反應器內的生物量很高;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,在受到沖擊負荷時,外層老化的生物膜對內層的生物膜起到緩沖和保護作用,從而使其具有很強的抗沖擊負荷能力。
2. 5 MBBR對NH3-N的去除效果
氮類污染物是引起水體富營養化的一個重要原因,因此越來越多的污水處理系統需要考慮脫氮問題。我國制定的《紡織染整工業水污染物排放標準》對NH3-N指標的一級排放濃度也做出了明確規定(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進水濃度下MBBR對NH3-N的去除效果,結果如圖6所示。
由圖6可知,在系統穩定運行階段,雖然進水NH3-N的濃度波動較大,但處理后出水的NH3-N濃度非常穩定。NH3-N的去除率達到90%以上,出水氨氮平均濃度低于15 mg/L的排放標準。具體參見http://www.bnynw.com更多相關技術文檔。
3 結論
(1)投加PDMDAAC的移動床生物膜反應器對印染廢水具有良好的處理效果。當HRT為24 h,進水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)不同進水CODCr濃度和NH3-N濃度的印染廢水經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,達到了《紡織染整工業水污染物排放標準》(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、經濟的污水處理工藝,具有很強的抗沖擊負荷特性。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,適合處理生活污水和工業有機廢水等,應用前景廣闊。
