内电解提高印染废水生物处置的研究.docx
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内电解提高印染废水生物处置的研究
内电解提高印染废水生物处置的研究
摘要:
以SBR反映器作为生化处置装置,考察了用SBR法和内电解一SBR法处置含活性染料、直接染料及还原染料的印染废水的有机物降解效果。
研究表明,铁碳内电解可提高废水的可生化性和改善活性污泥的沉降性能,使有机物的去除率比单独的SBR法提高约20%。
关键词:
印染废水废水处置内电解序批式活性污泥法
最近几年来,纺织产品的日趋丰硕,印染废水中难生化降解的物质日趋增多,致使单纯的生化工艺对印染废水的处置效果愈来愈差[1]。
SBR工艺能灵活方便地实现缺氧、厌氧、好氧条件的组合,使得SBR在难降解有机物处置中得以普遍应用,但单靠SBR生化工艺处置高浓度难降解印染废水还不能达标排放。
本研究以SBR法为主体处置方式别离对SBR法、内电解-SBR法处置印染废水的降解效果、两种生化进水的可生化性、反映器内活性污泥的性能等方面进行了比较研究。
1实验方式
废水水质
实验废水采用人工配制,包括活性染料(X-3B)红,X-GN橙)、直接染料(枣红GB、耐晒B2-RL)还原染料(RSN兰、FFB绿)和多种附料、助剂和表面活性剂等,废水的可生化性不高,水质见表1。
表1 配制的印染废水水质
PH值
ρ(COD)/(mg·L-1)
色度/倍
m(CODB):
m(COD)
8-9
1000左右
350左右
实验装置与方式
实验装置采用SBR反映装置,有效容积24L,反映器底部设置微孔曝气器,用空压机供气,上部设置多个排水口,可按照需要排出不同量的经处置并澄清后的上清液,下部设置排泥口。
进水、曝气、沉淀、排水、闲置等运行程序为自动控制。
内电解装置为一塑料容器,内装必然比例的铁屑和焦炭,充填率为30%。
通过实验肯定,SBR反映器操作程序为进水,曝气5h,沉淀lh,排水,闲置lh,8h一个周期,曝气采用限制曝气方式,污泥负荷为05kg[COD]/(kg[MLSS]·d)左右。
废水进入生化反映器时滴加稀盐酸调整pH值为7左右。
内电解反映参数为铁炭质量比4:
6,pH值为4,反映时刻30min,预处置出水在进入生化反映器时,通过加药装置调pH为7左右,其它反映条件与SBR工艺相同。
实验分析方式
①可生化性m(CODB)/m(COD)代替m(BOD5)/m(COD)[2]。
本实验采用在500mL三角瓶中注入必然比例的废水和活性污泥约200mL,废水与活性污泥的体积比为3:
,曝气充氧24h后,将混合液过滤,测定滤液的COD值,计算COD的去除量△COD即为CODB;
②总铁含量:
EDTA滴定数法;
③色度:
稀释倍数法。
2实验结果
别离采用SBR法和内电解-SBR法对实验废水进行处置,结果如表2所示。
从表2可知,内电解-SBR工艺处置印染废水在COD和色度去除率上都明显高于SBR法。
COD总去除率在85%左右,色度去除率接近90%。
为了明确了解铁炭内电解对SBR生化工艺的强化影响,实验中进行了两种工艺情形下SBR进水的可生化性实验和SBR反映器内污泥的性能研究。
表2 两种工艺处置废水的运行结果
周期
SBR法处置废水的运行结果
内电解-SBR法处置废水的运行结果
进水
出水
去除率
进水
出水
去除率
ρ(COD)/
(mg·L-1)
色度/
倍
ρ(COD)/
(mg·L-1)
色度/
倍
COD/
%
色度/
%
ρ(COD)/
(mg·L-1)
色度/
倍
ρ(COD)/
(mg·L-1)
色度/
倍
COD/
%
色度/
%
1
1080
356
410
278
1120
370
163
46
2
1080
356
416
286
1120
370
172
24
3
988
352
398
274
1120
370
158
40
4
988
352
393
282
984
362
157
42
5
988
352
370
266
984
362
166
44
6
1020
360
414
283
984
362
154
34
7
1020
360
389
277
1089
366
147
38
8
1020
360
385
275
1089
366
178
46
3内电解对生化工艺的强化作用
对废水可生化性的影响
为了正确反映废水在内电解前后可生化的转变,本实验采用单位污泥的COD等负荷条件下的m(CODB)/m(COD)比值作指标。
依照前述的CODB测定方式,别离测得几组反映前后m(CODB)/m(COD)值。
实验结果如表3所示。
实验表明,废水通过内电解反映后,可生化性由原来的~提高到~。
这是因为印染废水中的染料、大分子等物质通过内电解处置后,由于新生态物质Fe2+,H的氧化还原作用,一些不饱和键打开使发色基团破坏,硝基物转化成胺基物,大分子物质分解成小分子的中间体[3],在发挥脱色作用的同时,使CODB值往往高于原水,改变了废水的可生化程度,为后续生化处置创造了有利条件。
表3 内电解前后废水的可生化性比较
组数
原废水的可生化性
内电解处置后废水的可生化性
ρ(COD)/
(mg·L-1)
ρ(CODB)/
(mg·L-1)
m(CODB):
m(COD)
ρ(COD)/
(mg·L-1)
ρ(CODB)/
(mg·L-1)
m(CODB):
m(COD)
1
1040
468
996
717
2
984
472
909
682
3
998
469
918
679
4
1008
454
945
671
对污泥性能的影响
污泥浓度与污泥负荷的比较
SBR工艺和内电解-SBR组合工艺各自稳固运行一段时刻后,在相同的进水条件,即相似的容积负荷下,每隔必然的时刻测定它们的污泥浓度,并诗算相应的污泥负荷,结果见图一、图2。
由图一、图2可知,在相同的进水条件下,内电解-SBR工艺生化反映器内污泥浓度超过SBR法的两倍,它经受的污泥负荷低于SBR法的1/2。
污泥浓度的提高来源于铁絮体的生成及由于污泥结构、压实性能的转变而引发的单位体积内微生物数量的增多。
在内电解预处置反映中,铁不断侵蚀形成Fe3+,在生化反映器内由于pH值的升高和微生物的吸附作用,增进了Pe(OH)3絮体的形成,同时,微生物絮体和Fe(OH)3絮体协同吸附,形成了絮体粗大,结构紧密呈团粒状的生物铁污泥,镜检分析得出,生物铁富集了微生物及有机物,使较多的微生物与较多的有机物(由于废水的可生化性提高,废水中的有机物更易被微生物利用)取得充分的接触,具有较高的代谢活性,加速了微生物对有机物的降解作用,进而提高了处置效率。
污泥沉降性能比较
取等量的两种方式的污泥,装入1000mL的量筒中,进行污泥沉淀实验。
开始时轻轻地搅拌悬浮液,使混合均匀,然后开始静沉。
在整个实验期间持续地观测固—液界面的位置,持续100min,实验结果见图3。
从图3能够看出,A点是曲线①即SBR工艺活性污泥沉降曲线的压实点,发生在开始沉降后第22min,B点是曲线②即内电解-SBR 艺活性污泥沉降曲线的压实点,发生在开始沉降后第17min,要比SBR工艺压实点提前5min,也就是说,相同量的活性污泥,内电解-SBR工艺要比SBR工艺沉降得快,这一点有利于提高对反映器的利用率。
内电解-SBR法的沉降曲线始终在SBR法曲线的下方,又说明.了内电解-SBR法污泥的压实性能也优于SBR法,从而使SBR反映器内的污泥浓度大大提高。
另外由30min时的固—液面位置可别离求得两种工艺的污泥沉降比SV,SBR法的SV为%,内电解-SBR法的SV为23%,明显低于SBR法,进一步说明了内电解-SBR工艺中活性污泥比重大,易于沉降,有利于在反映器内维持浓度较高和沉降性能较好的活性污泥,这对比重较小的印染废水污泥来讲是很有利的。
对氧的利用率比较
在微生物的代谢进程中,需要将污水中的一部份有机物氧化分解,并自身氧化一部份细胞物质,为其新细胞的合成和维持其生命活动提供能源,这两部份氧化所需要的氧量一般用下列公式表示[4]:
O2=a’Q(La-Le)+b’VXv
(1)
式中:
O2—曝气池混合液需氧量,mg[O2]/d;
a’—代谢每千克COD所需氧量;
b’—污泥自身氧化需氧率,即每千克污泥天天所需要的千克数,d-1;
V—曝气池容积,m3;
XV—单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体(MLVSS)量,kg/m3;
La—进水有机物浓度,mg/L;
Le—出水有机物浓度,mg/L。
公式可改写成:
O2/[Q(La-Le)]=a’+b’XvV/[Q(La-Le)]=a’+b’/N’。
式中:
O2/Q(La-Le)——去除每千克COD所需氧量;
Ns’—污泥负荷率,kg[BOD5]/(kg[MLSS]·d)。
从公式中能够看出,若是污泥对氧的摄取能力必然即a’、b’一按时,当污泥负荷率低时,去除每千克COD的需氧量就多,这是由于合成后的污泥量自身氧化比较多,较多的污泥本身呼吸需要较多的氧量。
为此,本实验进行了两种工艺的活性污泥对氧的利用率比较。
以Qair/Q(La-Le)表示去除每毫克COD所供的空气量,式中Qair表示每批提供的空气量(L/批),Q表示每批处置的废水量(L/批),(La-Le)表示每升水中去除的COD量(mg/L),以去除每毫克COD所供的空气量为纵坐标,以SBR反映器内的溶解氧浓度为横坐标,绘出如图4所示的曲线。
由图4可见,SBR法相关直线的截距高于内电解-SBR法,这表明,当维持反映器内相同的溶解氧时,去除每毫克COD,组合工艺所需的供气量小于SBR法的供气量,也就是就,由于两种污泥的结构和性能不同,而致使a’,b’值不同,组合工艺中的生物铁污泥对氧的摄取能力或利用率要优于SBR法的污泥,虽然其中的污泥浓度是SBR的2倍多,COD去除率要比单独SBR法高出20%多,但对供氧的需求并非比单独SBR法多,这一点对好氧生物处置来讲是超级重要的。
4结论
①对比实验表明,内电解-SBR工艺处置印染废水效果优于单独的SBR法,COD和色度去除率别离达到85%和90%左右,内电解明显强化了SBR生化工艺的效果。
②废水经内电解处置后,提高了可生化性,而且内电解出水中的铁离子在生化反映池内,由于pH值的升高及曝气后生成的Fe(OH)3絮体与菌胶团有机结合后生成了比重较大、结构呈团粒状、沉降性能优良的生物铁絮体,使得反映器内能维持较高的污泥浓度,由于生物铁污泥吸附能力强,它富集了较多的微生物及有机物,有利于各类难降解有机物的分解。
③虽然组合工艺中的污泥浓度是SBR法的2倍,COD去除率比SBR法高出20%,但对氧气的需求并非比单独SBR法多,这证明组合工艺中强化的活性污泥对氧的利用率优于单独的SBR法。
参考文献:
[1]汪凯民,蕲志军.印染废水治理技术进展[J].环境科学,1994,12(4):
62—62。
[2]刘永淞.BOD5的应用与污水可生化性的判别[J].化工环保,1994,14(6):
372—375.
[3]韩洪军,刘彦忠,杜冰.铁屑—炭粒法处置纺织印染废水[J].工业水处置,1997,17(6):
15—17.
[4]哈尔滨建筑工程学院.《排水工程》[M].北京:
中国建筑工业出版社,1999.
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