HABR-CASS組合工藝處理棉機織物印染廢水

摘要：采用HABR—CASS組合工藝進行棉機織物印染廢水處理的中試研究。結(jié)果表明，在HABR厭氧池、CASS反應(yīng)池的水力停留時間分別為24、12 h的條件下， 系統(tǒng)對COD BOD5、氨氮、SS的總?cè)コ�率分別為90I4％ 、95．5％ 、87．0％ 、87．5％ ，各污染物出水平均質(zhì)量濃度分別為67．5、13．8、6．9、38．0 mg／L， 出水色度為33．0倍�？�?cè)コ�率�?5．0％ ，均低于DB44／26-2001《廣東省水污染排放限值》第Ⅱ時段一級排放標準限值。

關(guān)鍵詞：組合工藝；填料復(fù)合式厭氧折流板反應(yīng)器(HABR)；循環(huán)活性污泥系統(tǒng)(CASS)；棉機織物印染廢水

棉機織物印染加工包含退漿和絲光工序．其印染廢水具有水量大、有機污染物濃度高、色度深、堿度大、水質(zhì)變化大等特點．屬于難處理的工業(yè)廢水 處理方法一般采用物化法和生化法組合工藝[1-3]．廢水處理后基本能達標排放 物化工序中的吸附法需要使吸附劑再生．混凝法需要投加混凝劑．氣浮法需要投加氣浮劑和耗費大量的電能。從而導(dǎo)致棉機織物印染廢水的處理成本較高 為了降低其處理成本．本文通過對厭氧工序進行強化．來探索HABR—CASS組合生物工藝處理棉機織物印染廢水的可行性

l 材料與方法

1．1 試驗水質(zhì)

試驗用水取自佛山市某印染廠水處理站調(diào)節(jié)池綜合排放廢水．廢水水質(zhì)見表1．其主要成分為棉印染加工過程中產(chǎn)生的大量染料、表面活性劑、熒光增白劑、元明粉、燒堿等多種印染助劑。

1．2 試驗裝置
試驗裝置如圖1所示，由高位水箱、填料復(fù)合ABR厭氧池(HABR)、緩沖槽、CASS反應(yīng)池、曝氣機、出水槽等部分組成 HABR厭氧池與CASS反應(yīng)池均為有機玻璃制作。HABR厭氧池尺寸為：800 mm×200 mm x 380 1Tim．有效容積為42．0 L．內(nèi)置軟性纖維填料，填充率為50％ ：CASS反應(yīng)池尺寸為：400 mm×200 mm X 380 mm，有效容積為21．0 L，由生物選擇區(qū)、缺氧區(qū)、主反應(yīng)區(qū)組成。三部分容積比為1：5：15．曝氣機曝氣 CASS反應(yīng)池以6 h為一運行周期．其中曝氣4 h．沉淀1h，排水1 h，用時間控制器對CASS反應(yīng)池的曝氣、沉淀、排水進行控制 進水時開始污泥回流，靜置沉淀時污泥回流停止．排水比為30％。廢水進水流量約2-3 L／h．進入HABR厭氧池前根據(jù)水質(zhì)狀況適當調(diào)節(jié)pH值，然后從高位水箱通過流量計進入HABR厭氧池 CASS反應(yīng)池主反應(yīng)區(qū)的污泥通過污泥回流泵回流到生物選擇區(qū)． 與廢水混合。本裝置利用水位差原理使上清液排入出水槽。

1．3 分析方法

CODcr測定：重鉻酸鉀氧化法；BOD 測定：標準稀釋法；SS測定：烘干稱重法；pH值測定：pHS一3C精密pH計；色度：稀釋倍數(shù)法；NH3一N：納氏試劑光度法

2 結(jié)果與討論

2．1 反應(yīng)器的啟動與馴化

在HABR厭氧池、CASS反應(yīng)池中分別投加了占池容2O％ 左右的接種污泥．該污泥為某印染廠水處理站的厭氧與好氧污泥． 污泥馴化初期采取間歇進水、悶曝的方式，然后以小流量連續(xù)進水．以鏡檢結(jié)果和COD。去除率達80％ 以上作為增加進水量的依據(jù)．逐步提升流量到設(shè)計負荷 低負荷啟•動是HABR厭氧池快速啟動的關(guān)鍵．啟動時控制COD。容積負荷低于1 kg／m ．d)，增長幅度以每次增加20％ ～30％ 為宜．過大容易造成揮發(fā)酸積累 HABR厭氧池的負荷是否適中可以通過出水pH值來問接反映，合適的pH值為7．0～7．4，pH值小于6．9時，說明有機負荷過大．可以在減小有機負荷的同時向水中投加石灰和純堿的方法來加以調(diào)節(jié)。pH值大于7．4，說明有機負荷偏小[41。隨著培養(yǎng)時間的增加．觀測到CASS池污泥中有大量活躍的原生動物(如鐘蟲)和少量的后生動物(如輪蟲)，表明活性污泥培養(yǎng)基本成功 經(jīng)過3個月的調(diào)試．HABR厭氧池、CASS反應(yīng)池的水力停留時間分別控制在24、12 h，pH值控制在6～9之間，連續(xù)穩(wěn)定運行。

2．2 對有機物的去除

系統(tǒng)穩(wěn)定運行2個月對有機物的去除情況見圖2～圖4。由圖2可知，在反應(yīng)器COD＆容積負荷為1．4 kg／(m3•d)，進水CODo波動較大的情況下，HABR厭氧池對COD。的去除效果良好，平均去除率為48．8％ ，與文獻[5]中的ABR反應(yīng)器相比。HABR厭氧池對COD。的去除率提高4．3％。這是因為由ABR反應(yīng)器增設(shè)填料構(gòu)成的HABR厭氧池能利用填料加速污泥與氣泡分離．提高沉淀區(qū)域的泥水分離效率．降低污泥流失．從而能截留更多的生物量．增加反應(yīng)器的有效泥量．提高了反應(yīng)器的容積負荷和處理效果。由圖3、圖4可知，HABR厭氧池對BOD 的平均去除率僅為25．3％，但經(jīng)過HABR厭氧池處理后，廢水的m(BOD )／m(COD。)均值由進水的0．30提高到出水的0．44，大大提高了廢水的可生化性．為后續(xù)的CASS反應(yīng)池的進一步處理創(chuàng)造了有利的條件HABR厭氧池出水進入后續(xù)CASS反應(yīng)池進行進一步處理 CASS反應(yīng)池在時間序列上以推流方式運行．而各個反應(yīng)區(qū)則以完全混合的方式運行．

它兼有完全混合式反應(yīng)器耐沖擊負荷能力強和推流式反應(yīng)器生化反應(yīng)推動力大的優(yōu)點 主反應(yīng)區(qū)回流的活性污泥在生物選擇區(qū)中先經(jīng)歷一個高負荷的吸附階段(基質(zhì)積累)；然后在主反應(yīng)區(qū)中再經(jīng)歷一個低負荷的反應(yīng)階段，完成基質(zhì)降解。從而實現(xiàn)活性污泥的再生 此時的活性污泥已經(jīng)過充分的好氧代謝．微生物多處于內(nèi)源呼吸階段．具有很強的活性．對有機物的吸附、降解作用十分明顯。因此CASS反應(yīng)池有較強的去除有機物的能力。由圖2、圖4可知，經(jīng)過CASS反應(yīng)池處理后，其出水COD BOD5的平均質(zhì)量濃度分別為67．5、13．8mg／L，平均去除率分別達到90-4％、95．5％。

2．3 對氨氮的去除

在HABR厭氧池中．廢水中的有機氮能在氨化菌的作用下分解轉(zhuǎn)化為氨氮。氨氮的消耗存在2個方面：部分氨氮被厭氧氨氧化細菌利用與NO -／NO 一發(fā)生厭氧氨氧化轉(zhuǎn)化為氮氣l 6l：部分氨氮被厭氧微生物利用，合成自身物質(zhì)。因此，HABR厭氧池中氨氮含量的變化取決于生成部分與消耗部分的對比關(guān)系 由圖5可知．HABR厭氧池的出水氨氮含量有所提高．說明氨氮的生成大于消耗．即氨化作用大于厭氧氨氧化作用 氨氮含量的增加主要是廢水中有機氮的轉(zhuǎn)化．由此亦證明廢水中染料分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變．發(fā)色基團打開．由復(fù)雜難生物降解的有機物分子轉(zhuǎn)化成易生物降解的有機物 經(jīng)過厭氧處理后COD 有一定程度降低，而作為好氧處理所必需氮源的氨氮并未減少甚至增加將有益于后續(xù)的好氧微生物的正常生長．好氧微生物活性的增加將會增加分泌的酶量．提高生物降解性能及氧氣的利用率．有利于成本的降低隨著曝氣的推進．世代時間長的硝化細菌將會在CASS反應(yīng)池內(nèi)積累．硝化細菌的活性與數(shù)量逐漸增多．硝化作用逐漸加強 CASS反應(yīng)池主反應(yīng)區(qū)的污泥回流到生物選擇區(qū)的同時．也實現(xiàn)了硝化液的回流．有利于反硝化反應(yīng)進行：且生物選擇區(qū)與主反應(yīng)區(qū)相比存在較低的溶解氧濃度．增大了污泥絮體的溶解氧梯度．使污泥絮體內(nèi)部更易形成厭氧環(huán)境．從而在菌膠團的外部和內(nèi)部分別完成硝化和反硝化過程[7]。由圖5可知，氨氮負荷為0．03 kg[NH3一N]／(kg[MLSS]•d)時，CASS反應(yīng)池出水氨氮的平均質(zhì)量濃度為6．9 mg／L． 平均去除率為87．0％ 。

2．4 對色度的去除

HABR厭氧池對廢水色度的去除主要是通過以下作用：廢水通過污泥層所產(chǎn)生的截留作用．大量的疏水性染料被吸附在污泥上直到被降解為小分子物質(zhì)；污泥層中的厭氧菌或兼性菌直接對染料的降解作用，破壞其發(fā)色基團．使其失去顯色能力 且HABR厭氧池內(nèi)污泥量大．保證了厭氧水解的微生物量：水力停留時問較長．污泥與廢水接觸混合效果較好，使厭氧菌或兼性菌的作用得到充分發(fā)揮CASS反應(yīng)池能使色度得到進一步去除 由圖6可知，HABR厭氧池、CASS反應(yīng)池對色度的去除率分別達到79．7％ 、75．2％ ，系統(tǒng)對色度的總體去除率為95．0％ ．出水平均色度值為33．0倍 但亦有少量天數(shù)的色度值超過DB 44／26-2001《廣東省水污染排放限值》第Ⅱ時段一級排放標準中的40倍標準

2．5 對SS的去除

HABR厭氧池具有獨特的分室結(jié)構(gòu)．反應(yīng)器內(nèi)的折流板迫使水流上下折流，使廢水與厭氧微生物充分接觸．大量的懸浮物在前面隔室中被有效去除．故SS去除率較高 由圖7可知．雖然HABR厭氧池進水SS濃度波動較大．但其出水SS平均質(zhì)量濃度穩(wěn)定在100．3 mg／L．對SS的平均去除率為66．9％ CASS反應(yīng)池在沉淀階段停止曝氣．只有進水而無出水．曝氣結(jié)束后沉淀階段整個反應(yīng)池的面積均用于在近乎靜止的環(huán)境中進行泥水分離．故其固體通量很低，泥水分離效果良好。CASS反應(yīng)池對SS的平均去除率為62．1％．出水SS平均質(zhì)量濃度穩(wěn)定在38．0 mg／L 系統(tǒng)對SS的總體去除率達到87．5％ 。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論

(1)HABR高效厭氧一CASS耦合工藝進行棉機織物印染廢水處理的中試研究表明．在HABR厭氧池、CASS反應(yīng)池的水力停留時間分別為24、12h的條件下，系統(tǒng)對COD BOD 、氨氮、SS的總?cè)コ�率分別為90．4％、95．5％ 、87．0％、87．5％，各污染物出水平均質(zhì)量濃度分別為67．5、13．8、6．9、38．0 mg／L． 出水色度為33．0倍． 總?cè)コ�率�?5．O％ ．均低于DB 44／26-2001第Ⅱ時段一級排放標準限值.

( 2)棉機織物印染廢水的處理可嘗試采用HABR—CASS組合工藝 通過強化厭氧處理．降低了后續(xù)好氧處理的負荷．減少了電能的消耗．且CASS工藝運行成本較低．從而可降低處理成本�？紤]到中試研究過程中，少量天數(shù)的色度指標超過排放標準．為安全起見，可在耦合工藝后增加化學(xué)氧化作為色度去除的補充工藝．其開啟情況可根據(jù)耦合工藝出水水質(zhì)狀況而定。(廣東紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院)