印染废水生物活性炭深度处理研究

印染行业是我国耗水与废水产生大户，目前年排放废水总量约为1.4Gt。印染企业所产生的部分废水经过回收、适当地深度处理后再利用，不仅减少了污染物的排放量、改善了生态环境，还能使有限的淡水资源得到高效的利用，缓解了水资源短缺的压力；同时，低成本、高效率的深度处理技术可为企业带来一定的经济利益。生物活性炭技术（BAC）是将吸附技术与生物技术相结合，利用活性炭（AC）的吸附及微生物降解的作用共同去除有机物。AC为微生物提供适宜的生长环境，促进微生物的生长，并使其优先降解水中有机物，降低AC的吸附负荷；同时，富集于AC表面的微生物能改变AC的物理吸附平衡使AC得以再生，BAC的生物再生功能可延长碳的使用周期，减少碳的再生频率，降低运行成本，在废水的深度处理中具有广阔的应用前景[1]。陕西某印染厂废水处理的前端工艺为混凝-水解酸化-接触氧化，二沉池出水可达标排放。该厂为了进一步提高水的利用率，拟对达标废水进行深度处理，并将其回用。本试验采用BAC技术对该厂二沉池出水进行深度处理，研究了挂膜及稳定运行期间BAC对各项污染物的去除效果，以期对相同或类似废水深度处理工程调试提供一定的指导意义。1材料与方法1.1试验装置反应装置为有机玻璃反应器，如图1所示。该装置直径为100mm，总高度为1400mm，有效高度为1000mm，AC填充高度为600mm。共设6个取样口，底部用微孔曝气头曝气，底端进水、上部溢流出水。试验所用的炭种为木质颗粒AC，其参数见表1。水灰2～47.49446～45983280715.03.22表1木质颗粒AC的性能参数Tab.1Theperformanceparameterofactivatedcarbon粒径/mmpH堆积密度/kg·m-3碘值/g·kg-1苯酚吸附值/g·kg-1w/%印染废水生物活性炭深度处理研究孙根行，李敏，郭椙梓，张琳（陕西科技大学资源与环境学院，陕西西安710021）摘要：采用生物活性炭（BAC）技术对某印染厂二级生化出水进行深度处理，经过6个月的连续性试验结果表明，在DO的质量浓度为5mg·L-1、水力负荷为0.33m3·m-2·h-1、HRT为1.1h的运行条件下，BAC对COD、NH4+-N、SS和色度的平均去除率分别达到了67.3%、68.8%、82.3%和71.2%，出水满足HJ471－2009中对回用水水质的要求，可用于染整工艺的退浆、煮练、漂白等工序。关键词：废水；生物活性碳；深度处理；回用；染整工艺中图分类号：X791文献标识码：A文章编号：1000-3770(2011)02-0106-004收稿日期：2010-08-13基金项目：陕西科技大学研究生创新基金作者简介：孙根行（1963－），男，教授，博士，研究方向为水处理药剂与轻工业污染治理联系电话：15825510301；E-mail：limin313@163.com图1反应装置Fig.1Thegraphofequipment第37卷第2期2011年2月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.37No.2Feb.,20111061.2进水水质BAC挂膜初期，原水温度较低，为16.8℃，水质已接近GB4287－92的Ⅰ级，具体水质见表2[2]。运行期间，水温保持在22～30℃。1.3反应器的启动及监测反应器的启动：将AC先后用质量分数4%的盐酸和5%的NaOH溶液清洗，再装入反应器内。取二沉池的回流污泥，加入营养液及微量元素后闷曝，每曝气8h停止，静置2h，倾去上清液，重新投加营养液。2d后用泵将污泥从反应器底端小流量送入，循环进水2d后，进印染废水。试验水质检测方法均依照文献[3]进行。2结果与讨论2.1挂膜期间对污染物的去除2.1.1COD挂膜期间，每天对反应器的进出水水质进行检测，结果如图2所示。从图2可以看出，挂膜初期AC表面的生物量很少，但对COD的去除率却很高，可达到80%以上。这是由于此时温度在16.8～22.1℃，多数有机物在水中的溶解度会随着温度的降低而减小，因此在低温条件下更容易被AC吸附，即低温下AC对有机物的吸附能力较强，此时BAC对COD的去除主要依赖于AC的吸附作用。随着炭粒上附着的生物膜量的不断增加，AC表面的吸附作用迅速减小，由于挂膜期间水温较低，微生物的活性不高，新陈代谢慢，生物降解作用增强的速率缓慢，到挂膜的第15天，BAC对COD的去除率降至最低，只有55%。挂膜中期，随着水温的不断上升，炭粒上的微生物数量不断增加，对有机物的生物降解作用不断增强，对COD的去除率维持在60%～68%。挂膜后期，随着炭粒表面生物膜的成熟，BAC对COD的去除率可保持在70.9%左右，出水COD稳定在25.6～50mg·L-1。2.1.2氨氮AC在挂膜期间对氨氮的去除效果如图3所示。由