印染廢水處理A2/O+MBBR集成工藝

　　我國是紡織印染大國，印染助劑是紡織工業(yè)不可缺少的原料。近年來，隨著紡織印染行業(yè)科技的進(jìn)步及不斷創(chuàng)新，染料和助劑的使用量大大增加，導(dǎo)致印染廢水水質(zhì)呈現(xiàn)多元化、復(fù)雜化的趨勢。排放的印染廢水中含有大量的漿料、染料、助劑以及表面活性劑等，廢水的COD、堿性和色度都較高，且可生化性低，有的印染廢水還出現(xiàn)高氨氮的污染特征，加大了印染廢水處理難度。

　　目前紡織印染廢水的處理技術(shù)主要有物化法、生化法、生物膜法。其中物化法主要有混凝沉淀法、膜分離法;生化法主要有A2/O法、UASB法、SBR法;生物膜法主要有曝氣生物濾池、反硝化濾池等。混凝沉淀法添加藥劑量多、成本高，還會引入其他雜質(zhì);膜分離法中的MBR法能耐受較高濃度的廢水，且COD去除率高;生化法中的UASB法與SBR法停留時間較長，池子占地面積較大，土建費(fèi)用與投資成本高；而曝氣生物濾池掛膜困難，微生物培養(yǎng)周期長，不易存活。目前微生物法與化學(xué)法相比具有較低的成本，已廣泛用于處理城市廢水，以綜合去除碳、氮和磷。在微生物法中，最常用的是A2/O工藝，是一種結(jié)合了厭氧、缺氧和有氧區(qū)的活性污泥系統(tǒng)，是典型的單污泥懸浮生長工藝，具有結(jié)構(gòu)簡單、水力停留時間短、工藝控制相對容易的優(yōu)點(diǎn)。移動床生物膜反應(yīng)(MBBR)技術(shù)是向反應(yīng)器中投加一定量的懸浮載體，可提高反應(yīng)器中的生物量及生物種類，從而提高反應(yīng)器的處理效率；同時MBBR技術(shù)利用懸浮載體在水中的碰撞和剪切作用使空氣氣泡更加細(xì)小，增加了氧氣的利用率，且反應(yīng)器中厭氧、缺氧、好氧環(huán)境并存，硝化與反硝化反應(yīng)并存，提高了印染廢水處理效果。

　　本研究以國內(nèi)某紡織印染污水處理站的廢水為研究對象，現(xiàn)場對印染廢水取樣并檢測水質(zhì)，集成MBBR技術(shù)與A2/O進(jìn)行中試，優(yōu)化該集成技術(shù)工藝參數(shù)，分析中試運(yùn)行效果。

　　1、實(shí)驗(yàn)

　　1.1 廢水水質(zhì)

　　從南方某紡織印染污水處理站的配水井中定期抽出印染廢水，主要污染物指標(biāo)如表1所示。

　　1.2 A2/O+MBBR工藝流程

　　本中試項(xiàng)目采用A2/O+MBBR集成技術(shù)處理印染廢水，具體流程如下：

　　1.3 A2/O+MBBR工藝運(yùn)行參數(shù)

　　搭建中試規(guī)模的A2/O工藝裝置，并將5種不同的聚丙烯懸浮填料(作為微生物生長的載體)依次添加到需氧罐中。取印染污水處理站的活性污泥接種充滿載體的好氧罐。在穩(wěn)定運(yùn)行期間，主要工藝參數(shù)為：進(jìn)水量20~60L/h，溶解氧(DO)質(zhì)量濃度1.5~4.5mg/L，硝化液回流比250%~350%，污泥回流比50%~90%，好氧池中污泥質(zhì)量濃度(MLSS)2.0~3.5g/L，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行200天。A2/O+MBBR系統(tǒng)的工藝裝置主要有厭氧和缺氧反應(yīng)器(配攪拌器)，以懸浮混合的液體懸浮固體。該系統(tǒng)配備了內(nèi)部循環(huán)(IR)，用于連接好氧池和缺氧池、沉淀池和厭氧池之間的污泥回流(SR)。在帶有氣泡空氣擴(kuò)散器的需氧罐底部引入曝氣，所需空氣由標(biāo)稱容量為180L/min的側(cè)通道空氣壓縮機(jī)提供。厭氧池、缺氧池和好氧池的有效容積分別為200、300、600L。所用5種載體的參數(shù)如表2所示。

　　1.4 測試

　　收集所有樣品進(jìn)行3次重復(fù)分析，并根據(jù)美國APHA《水和廢水檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法》分析化學(xué)需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、總氮(TN)、總磷(TP)，DO、氧化還原電位(ORP)和pH分別由DO計(jì)(HI96400)、FJA-4ORP計(jì)和PHS-10pH計(jì)測定。

　　SEM：用50mL無菌離心管收集附有載體的生物膜樣品，在2.5%戊二醛溶液中浸泡2h，然后用磷酸鹽緩沖溶液(pH=7.2)漂洗3次，每次15min。分別使用30%、50%、70%、85%、95%的乙醇各脫水一次，持續(xù)15min，使用100%的乙醇脫水兩次，持續(xù)20min，并且用乙酸異戊酯交換兩次，每次20min。用消毒剪刀將樣品剪成小方塊，并用FreeZone6Liter(美國Labconco公司)冷凍干燥。將干燥的樣品真空鍍金后固定在樣品臺上，用LEO440掃描電子顯微鏡(英國LeicaCambridge公司)觀察。

　　2、結(jié)果與討論

　　2.1 廢水處理運(yùn)行效果

　　2.1.1 COD去除效果

　　由圖1可看出，進(jìn)水COD水質(zhì)波動較大，維持在200~500mg/L，對應(yīng)的出水COD維持在40~100mg/L。在長達(dá)200天的中試運(yùn)行過程中，運(yùn)行初期污泥處于馴化階段，活性污泥中的輪蟲、鐘蟲(好氧原生動物)較少，而且都處于休眠狀態(tài)，慢慢提高進(jìn)水流量后，COD去除率在70%~90%，運(yùn)行比較穩(wěn)定。

　　2.1.2 NH3-N去除效果

　　由圖2可知，進(jìn)水氨氮在30~45mg/L，運(yùn)行初期，污泥處于馴化階段，活性污泥中的硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌處于休眠狀態(tài)，慢慢提高進(jìn)水流量后，氨氮去除效果較好，出水氨氮基本維持在5~15mg/L。因?yàn)檫\(yùn)行后期補(bǔ)充了微生物所需的營養(yǎng)物質(zhì)，所以微生物處于活躍狀態(tài)，硝化作用強(qiáng)，同時反硝化菌也處于活躍狀態(tài)，能將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻?/p>

　　2.1.3 總磷去除效果

　　由圖3可知，進(jìn)水總磷基本維持在3~7mg/L，運(yùn)行初期聚磷菌活性不高；運(yùn)行一段時間后聚磷菌處于活躍狀態(tài)，可以釋放好氧池中的磷，同時磷以剩余污泥的形式排出，出水總磷在0.5~2.7mg/L。

　　2.1.4 總氮去除效果

　　由圖4可知，進(jìn)水總氮維持在30~60mg/L，水質(zhì)波動較大，出水總氮基本維持在5~33mg/L，去除率為50%~70%。因?yàn)槟鼙蝗コ氖窍鯌B(tài)氮，以其他形式存在的氮暫時無法用生化法去除，故去除率不穩(wěn)定。

　　2.2 生物膜SEM

　　由圖5可知，不同填料上的生物膜厚度及均勻性有較大差異。其中CA、CB、HN04填料的生物膜較厚而且致密，以球狀、短棒狀和桿狀微生物為主并有少量絲狀菌，絲狀菌纏繞在球菌和桿菌之間，使微生物牢固地附著在填料上。可能原因有：(1)加磁改性后的CA、CB填料具有較好的親水性和生物親和性，有利于微生物附著生長;(2)HN04填料結(jié)構(gòu)尺寸更合理，有利于廢水中有機(jī)底物的傳遞和交換，微生物有充足的養(yǎng)料大量繁殖;HNA填料的生物膜以球菌為主，在填料表面形成的膜厚度很薄且不連續(xù)，圖中能01020304050看到填料本身。

　　3、結(jié)論

　　(1)在系統(tǒng)啟動和掛膜期間，出水COD、NH3-N質(zhì)量濃度逐漸降低，去除效果不斷提高。COD平均去除率83.0%、出水質(zhì)量濃度38.6~98.0mg/L，NH3-N平均去除率70.9%、出水質(zhì)量濃度8.82~26.00mg/L。連續(xù)取樣5次掛膜啟動成功后，TN平均去除率52.4%、出水質(zhì)量濃度16.5~33.0mg/L，TP平均去除率59.2%、出水質(zhì)量濃度1.03~2.69mg/L。A2/O+MBBR工藝對COD、NH3-N具有良好的處理效果，同時能較好地去除TN、TP。

　　(2)CA、CB、HN04填料的生物膜較厚而且致密，微生物牢固地附著在填料上，適合微生物的培養(yǎng)以及掛膜。

　　(3)結(jié)合進(jìn)水污染物濃度波動較大的實(shí)際情況，改良后的A2/O+MBBR集成工藝具有較高的抗沖擊能力，能較好地去除水中污染物，運(yùn)行負(fù)荷高。(來源：山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院)