混凝厌氧兼氧好氧膜生物反应器组合新工艺处理制革废水

第9期聂丽君等：混凝/厌氧/兼氧-好氧膜生物反应器组合新工艺处理制革废水·3997·理工艺流程如图1所示。试验过程中，首先进行处理设备的单元试验，确定最优工艺参数，然后在最优条件下进行组合工艺的综合试验，以寻求工艺的最佳处理效能。1.3.2主要试验装置的设计（1）ABR反应器结构设计ABR是一种新型的高效厌氧反应器，由多隔室组成，每个隔室垂直方向设置安装折流板（结构示意图如图2所示），反应器内的废水在折流板的作用下，作上下流动，加大废水在反应器内的停留时间，提高处理效果；垂直设置的折流板还具有阻挡和沉降污泥的作用，使反应过程的微生物能被有效地截留在反应器中，提高微生物量；ABR反应器在运行时呈现整体推流、每个隔室全混的流态，因此可以得到稳定的处理效果[12-14]。图2ABR反应器结构示意图Fig.2SketchofABRframework试验用ABR反应器是由PVC板制成的长方体结构，长、宽、高分别为1000mm、400mm、1000mm，有效容积约320L。内部分成4个隔室，每个隔室有一个降流区和一个升流区，降流区与升流区的宽度比（水平方向）为1:4，折流板底部倾度约为75°。（2）MBR反应器结构设计近年来，MBR已在国内污水处理方面得到一些应用[15]。试验用MBR采用课题组自行设计的一体式MBR，即生物膜-膜组件结合于一体的膜生物反应器（结构示意图如图3所示），是由PVC制成的圆柱体，直径和池高分别为500mm和1200mm，有效水深为500～1000mm，有效容积为100～200L。图3MBR反应器结构示意图Fig.3SketchofMBRframework在反应器内加装填料，膜组件置于生物反应器内部，选用国内生产的聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜,膜孔径为0.1μm,过滤面积为0.25m2。废水进入反应器内的生物膜区，在曝气提升作用下，反应器内的废水进行内循环，通过控制曝气强度，调节反应器内废水的DO梯度，对废水进行硝化和反硝化作用。为便于试验，设计可升降的出水堰，采用负压抽吸出水方式，抽吸8min，停抽2min，MBR定期定量排泥，保持稳定的污泥浓度。1.3.3微生物培养和启动运行方式本试验采用阶梯负荷法进行微生物的培养和启动运行。首先进行ABR和MBR系统的微生物培养和启动运行，待运行稳定后，再考察不同HRT及其他运行参数对制革废水处理效果的试验研究。（1）ABR系统微生物的培养和启动ABR系统的接种污泥来源于制革厂储水池的底泥，污泥浓度约为26g·L−1，接种污泥量为其有效容积的3/5。将混凝预处理出水引入ABR反应器中，进行厌氧颗粒污泥的培养，进水COD在500～900mg·L−1范围，试验期间反应器的水温通过水浴夹套控制在（30±1）℃。启动初期先采用低负荷培养，再通过较长的HRT以确保ABR在低负荷条件培养和启动[16-17]。最初确定HRT为36h，运行图1制革废水处理工艺流程Fig.1Processflowoftanningwastewatertreatment化工学报第67卷·3998·15d后缩短至24h，便于提高容积负荷和水力负荷；再运行15d后缩短至12h，此时COD容积负荷已达到1.2kg·m−3·d−1以上，培养时间达50d后，反应器内出现0.2～4mm污泥颗粒，此时COD去除率可达50%，继续保持HRT为12h运行一段时间后，COD去除率稳定在60%以上，ABR系统启动完成。（2）MBR系统微生物的培养和启动取城市污水处理厂曝气池中的成熟活性污泥，通过沉淀减少体积后可作为MBR的接种污泥[18-19]，接种污泥浓度约为6g·L−1，接种污泥量为其有效容积的1/2。将ABR出水引入MBR进而培养好氧污泥。开始先给入ABR出水水量的1/3，2d后水量增至ABR出水水量的1/2，再过2d便可将ABR的出水全部给入MBR，10d左右微生物培养完成，此时污泥区的污泥浓度为3～4g·L−1。2结果与讨论2.1混凝处理效果根据前序试验[20-21]，选用聚合氯化铝（PACl）作为处理制革废水的混凝药剂，常温条件下，用1000ml烧杯取500ml水样，采用磁力搅拌，通过静态混凝试验确定最佳投药量为350～450mg·L−1，最佳pH为9.0～10.0，在此条件下反应过程中产生的矾花较多，沉淀速度快，上清液呈淡黄色，混凝效果最为理想。在此最佳条件下处理制革废水，对混凝前后的水样测定SS、色度、COD、总Cr和pH等指标，并计算其平均值、去除率和标准差，如表2所示。化学混凝比较适合去除废水中的细小微粒、胶体杂质及重金属，对制革废水中SS和总铬具有非常理想的沉淀和脱色效果。由表2可知，该试验对制革废水的总铬、色度和SS的平均去除率分别为97.7%、73.9%和70.4%，去除效果好，总铬出水达到排放标准，