玄武岩纤维填料在废水处理中的应用

研究与开发合成纤维工业，2015，38(5)：16CHINASYNTHETICFIBERINDUSTRY玄武岩纤维填料在废水处理中的应用蒋霞，吴春笃，吴智仁，彭娇，徐畅，张波(1．江苏大学环境与安全工程学院，江苏镇江212013；2．艾特克控股集团有限公司，江苏宜兴214214)摘要：在相同实验条件下，采用间歇非稳态实验方法对分别含有弹性填料、组合填料和玄武岩纤维填料的接触氧化池进行了氧传质效能的研究以及玄武岩纤维填料的挂膜实验。结果表明：与无填料的相比，含玄武岩纤维填料的接触氧化池氧传质系数(La(20))最大增加了37％，弹性填料的KLa(2o)最大增加了50％，组合填料的f20)最大增加了22％；玄武岩纤维在通过7d的培养后，生物膜对于废水中化学耗氧量的去除率可达到85．3％，玄武岩纤维的总生物量为9O～150kg／m，优于弹性填料和组合填料。关键词：玄武岩纤维弹性填料组合填料化学耗氧量生物接触氧化池中图分类号：TQ343．4文献标识码：A文章编号：1001—0041(2015)05．0016—05生物接触氧化工艺是目前应用较为广泛的废水处理工艺之一，具有处理效率高、污泥产量小、运行费用低等特点⋯。填料作为微生物生长繁殖的重要场所，一直是该工艺的核心所在。填料的选择、结构设计以及设置都会对其在接触氧化池中的氧传质和挂膜效果产生重大影响2I4J，进而影响微生物降解废水中有机物的速率。因此，选择一种性能优异的填料及高效的结构形式对于提高整个系统的处理效率和运行成本具有重要的意义。改进填料作为推进生物接触氧化工艺发展的突破口，一直都是研究的热点之一。但是，受材质、结构和设置的影响，填料的改进对于提高生物接触氧化工艺的处理效率收效甚微。目前，市场上使用较多的诸如弹性填料、组合填料以及一些以聚乙烯等为主的填料J，虽然在氧传质或者挂膜上具有一定的优势，但是，对于填料的遗留问题仍欠缺考虑。玄武岩纤维是在高温熔融下通过漏板拉丝而成的，是一种纯天然、无污染的绿色材料，性能优异，可以作为生物填料用于生物接触氧化工艺废水处理_8]。作者将玄武岩纤维制作成一种高效的结构形式后，采用间歇非稳态实验方法与弹性填料和组合填料一起进行了生物接触氧化池中氧传质性能的实验研究，并以氧的总传质系数(K)作为氧传质效能的评价指标，并通过玄武岩纤维填料的挂膜实验，对其成膜质量进行了测算，为环境友好型的玄武岩纤维载体的推广应用提供理论依据。1实验1．1原料与药剂1．1．1填料弹性填料、组合填料：其总生物量(A)分别为56～69，72～80kg／m。，广州市绿烨环保公司产品；玄武岩纤维填料：山东省章丘市山玉石材开发有限公司产。其结构形式是将按照一定设计制作好的玄武岩纤维片串联起来而成，串联的过程中，在玄武岩纤维片上下各夹一片带有规则不一孔洞的塑料圆片，见图1。图1玄武岩纤维填料结构示意Fig．1Structuraldiagramofbasaltfiberfiller1．1．2试剂无水亚硫酸钠、六水氯化钴、重铬酸钾：均为收稿日期：2015-06-01；修改稿收到日期：2015—0715。作者简介：蒋霞(1989一)，女，硕士研究生，从事水处理技术研究。E-mail：1269796613@qq．tom。基金项目：国家科技支撑项目(2014BAC08B01)；镇江市科技支撑项目(SH2014014／2013018)。通讯联系人。E—mail：tabol@126．corn。第5期蒋霞等．玄武岩纤维填料在废水处理中的应用l7分析纯，国药集团化学试剂有限公司提供；浓硫酸：分析纯，上海聚泰特种试剂有限公司提供。1．2实验装置实验装置为接触氧化池，内装填料。接触氧化池大小为长、宽、高分别为380，380，800mm，有效容积为100L。实验用水为自来水，空气由广东日生制造的LP-60空气机经气体流量计调节控制进气量后送人装置之中。本实验在池底平行设置3排曝气管，每排曝气管上布设3个微孔曝气头，见图2。池体中溶解氧采用美国哈希公司制造的便携式溶氧仪进行直测。图2实验装置不意Fig．2Schematicdiagramofexperimentaldevice1一空压机；2一气体流量计；3一接触氧化池；4一溶氧仪：5一填料；6一曝气管1．3实验方法采用间歇非稳态实验方法进行生物接触氧化池中填料的充氧性能研究。实验过程如下：首先向池体中注满自来水，并测定水温和溶解氧浓度，计算所需亚硫酸钠和氯化钴的用量；再将药剂进行溶解后倒入池体之中，配以适当的搅拌，使溶液在池体中均匀混合；待池体中的溶解氧测定值为零后，开始启动空压机，并通过调节气体流量计对池体进行充氧实验，在实验过程中，以溶解氧上升到0．1mg／L为起始点，随后每隔1min记录1次池中溶解氧和温度值，直至池体中的溶解氧达到饱和。为了能够更为