生物—光催化反应器系统处理 印染废水 的研究

*现在香港理工大学土木与结构工程系生物�光催化反应器系统处理印染废水的研究赵玉光*�王宝贞(哈尔滨建筑大学环境工程系,哈尔滨�150001)李湘中(香港理工大学土木与结构工程学系)��聂梅生(国家建设部科技司,北京�100835)摘要�实验室规模间歇排放延时曝气(IDEA)生物反应器及TiO2光催化反应器组成的生物�光催化反应器系统,处理由3种不同工业染料合成的人工配制印染废水.结果表明,此系统能够有效去除印染废水中的生物可降解及不可生物降解的COD,且能够将废水完全脱色.该系统有很高的抗冲击负荷及处理高浓度印染废水的能力.关键词�印染废水;生物氧化;光催化氧化;二氧化钛.由印染工艺排出的高浓度(COD)及高色度的废水已经引起严重水环境污染问题,虽然对生物氧化工艺处理印染废水已经进行广泛的应用研究和报道[1,2],但单一生化工艺处理印染废水依然存在COD去除率和色度去除率低的限制.对于用不同的活性污泥工艺处理印染废水,BOD去除率可达到95%以上.但对于COD去除率一般只有40%�50%,对于色度仅有20%�30%的去除率.间歇排放延时曝气(IDEA)生物反应器是近年成功应用于工业废水处理的一种新型生物氧化工艺[3],本研究以此工艺进行了对印染废水进行生化处理的研究.近年来各国对光催化氧化处理印染废水进行了大量的研究[4�6].本试验在以往研究[7]基础上对生化处理后的印染废水应用以固着在天然沸石上的二氧化钛为催化剂的内循环平板式光催化反应器进行了深度处理的研究.为了获得对印染废水的完全脱色和高COD去处率的效果.在本研究中二氧化钛光催化氧化工艺和生物氧化工艺组成一个新的生物�光氧化反应系统.1�实验印染废水:本研究中的印染废水是由3种工业染料仿照实际工艺配方以不同比例配制的模拟印染废水.这3种染料分别为:CibacvronRedFB活性染料;DispersalYellowC�4R分散染料和SolophenylOrangT4RL直接染料.废水中BODNP的质量比调整至10051.实验中配制了两种不同COD浓度的废水.其组分见表1.表1�合成印染废水成分组成Table1�Characteristicsofsyntheticdyeingwastewater废水编号COD,mg/LBOD5,mg/L活性染料,mg/L分散染料,mg/L直接染料,mg/L色度*红黄pH!830�930320�3901008080257∀7#2600�3000700�9002001501504020∀7��*色度单位:Lovibond单位(2�54cm石英玻璃比色皿)第18卷第4期1998年7月环�境�科�学�学�报ACTASCIENTIAECIRCUMSTANTIAEVol.18,No.4July,1998��二氧化钛催化剂:粉末状二氧化钛为化学纯试剂.0�8�1�8mm天然沸石由澳大利亚天然沸石公司提供.使用前沸石先在沸水中煮2h.二氧化钛固着程序为:在150mL蒸馏水中根据实验的需要加入1�5或4�0g二氧化钛.超声波振荡10min后加入150g天然沸石,放入105∃干燥箱中蒸发干燥.最后在550∃马福炉中烧0�5h.实验过程:为了比较生物�光催化反应器系统的性能.本研究共分4个阶段进行,第一阶段为表1中第I类废水单独由生物反应器处理;第二阶段为第I类废水单独由二氧化钛光催化氧化反应器处理;第三阶段为第I类废水在无回流状态下的生物�光催化反应器系统中处理;第四阶段为表1中两种废水分别由在生物与光催化反应器之间有不同的回流比的生物�光催化反应器系统进行处理.实验流程:图1为生物�光催化反应器系统的流程图.印染废水首先经过生物反应器处理,然后泵入光催化反应器中进一步处理,根据处理程度的需要,在生物与光催化反应器之间可以调整回流的比例.以达到所要求的处理效果.图1�生物�光催化反应器系统流程图1.IDEA生物反应器;2.光催化氧化反应器;3.紫外光源4.二氧化钛催化剂;5.储水槽;6.蠕动泵Fig.1�Schematicdiagramofthebio�photoreactorsystem实验设备及操作条件:本研究中共制作3套如图1所示的实验设备同时运转,间歇式延时生物反应器主体为内径10cm的有机玻璃管,总高为100cm.如图1所示.废水以1L/d的流量从每个反应器的底部泵入生化反应器,其水力停留时间(HRT)为3天.曝气和沉淀的时间比例由定时器控制在51.生物反应器具体操作步骤为:曝气10h%沉淀2h%排放上清液0�5L%继续曝气.在实验的第一阶段,3个IDEA生物反应器的污泥龄(SRT)分别控制在10,20和30d.在第三和第四阶段所有IDEA生物反应器SRT均控制在20d.每个IDEA生物反应器在收集实验数据前均进行了两个月以上的培养驯化.本研究中