UBF厌氧反应器处理印染退浆废水的试验研究

UBF厌氧反应器处理印染退浆废水的试验研究（精选7篇）

篇1：UBF厌氧反应器处理印染退浆废水的试验研究

UBF厌氧反应器处理印染退浆废水的试验研究

研究上流式厌氧生物滤池反应器(UBF)处理难降解印染退浆废水,试验结果表明,在中温(35℃±3℃)条件下,用混合酸调节pH值,在水力停留时间为8.9 h、CODCr负荷率为13.1 kg/(m3*d)情况下,CODCr去除率达到了68%.

作 者：薄国柱 夏明芳 操家顺 王慧中 BO Guo-zhu XIA Ming-fang CAO Jia-shun WANG Hui-Zhong 作者单位：薄国柱,操家顺,BO Guo-zhu,CAO Jia-shun(河海大学环境科学与工程学院,江苏,南京,210098)

夏明芳,王慧中,XIA Ming-fang,WANG Hui-Zhong(江苏省环境科学研究院,江苏,南京,210036)

刊 名：水资源保护 ISTIC PKU英文刊名：WATER RESOURCES PROTECTION年，卷(期)：21(2)分类号：X703关键词：上流式厌氧生物滤池反应器 退浆废水 印染废水 高pH值

篇2：UBF厌氧反应器处理印染退浆废水的试验研究

摘要：退浆废水碱性强、可生化性差,采用传统的活性污泥工艺处理很难获得满意的效果,为此重点研究了处理退浆废水时UBF厌氧反应器的启动及除污效能.试验结果表明,在中温[(35±3)℃]、进水COD为2000 mg/L左右、HRT为24h、有机负荷为2.0 kgCOD/(m3・d)、pH值为7.6左右的情况下约2个月就可启动成功,且对COD的去除率稳定,并培养出了能适应水质要求的`厌氧颗粒污泥.经对YDT弹性填料和组合填料的挂膜进行比较发现:组合填料较YDT弹性填料挂膜快、三相分离效果好,对COD的去除率提高了2%～8%.作 者：薄国柱 陆继来 操家顺 蔡娟 BO Guo-zhu LU Ji-lai CAO Jia-shun CAI Juan 作者单位：薄国柱,BO Guo-zhu(河北理工大学,建工学院,河北,唐山,063009)

陆继来,LU Ji-lai(江苏省环境科学研究院,江苏,南京,210036)

操家顺,蔡娟,CAO Jia-shun,CAI Juan(河海大学,环境科学与工程学院,江苏,南京,210098)

篇3：UBF厌氧反应器处理印染退浆废水的试验研究

关键词：ABR厌氧反应器,苹果汁废水,试验研究

1 ABR厌氧反应器的启动

1.1 ABR反应器设计制造

江南大学伦世仪教授[1]等应用六隔室ABR反应器处理制酒废水的试验研究表明,对污染物起主要去除作用的是前三个隔室。依据厌氧折流板(ABR)反应器设计构造及工作原理,试验设计为三隔室厌氧折流板反应器,主体材料采用不透光的PVC板制作。反应器总有效容积为12 L,每隔室容积为4 L,反应器高220 mm,宽150 mm,进水口位置210 mm,出水口位置180 mm,下降室水流出口宽15 mm并设置45°倒角挡板,上升室水流出口宽10 mm。试验实物见图1。

1.2 种泥来源

本试验接种污泥取自泾阳怡科果汁厂浓缩苹果汁废水水解池底泥,该厂水解池的污泥随水流作用存在污泥上浮和流失现象,经检测,取得污泥的溶解氧为0.3 mg/L,属于缺氧污泥,污泥形状(见图2)。试验对污泥进行镜检发现,污泥内存在有一定量的草履虫、表壳虫和少量的钟虫、轮虫等好氧和兼性微生物,且污泥浓度较小(约为1.74 g/L),沉降性能一般,SV值为78%。

该试验针对种泥特点,采用隔离空气静置沉淀处理法,两周后抛弃上层和中间悬浮的污泥和清水,取沉降的污泥部分作为试验接种污泥。经过处理后,污泥浓度变为4.92 g/L,沉降性能大大提高,SV值为38.8%,同时污泥内的好氧微生物几乎全部死亡,相似于苹果汁废水处理重新启动时的状态。处理后的种泥(见第97页图3)属严格的厌氧污泥(DO<0.1 mg/L),将沉降的污泥摇匀,置于ABR反应器的三个隔室,且污泥量按照4∶3∶2逐减,污泥接种量约为6 L。

1.3 ABR反应器启动方案

Nachaiyasit和Stuckey[2]于1995年初步研究了ABR反应器的启动情况,以初始污泥负荷1.75 kg COD/(kg VSS.d),固定进水COD,逐步降低HRT,由80 h降低到60 h,40 h,最后稳定在20 h,几周后反应器过度酸化,启动失败。

借鉴前人失败教训,试验决定,在整个反应器启动阶段水力停留时间(HRT)为48 h,保持不变;先将混合污水稀释4倍进水,等到反应器稳定运行后,再逐步提高水力负荷,直至完全进原水,若持续一周仍能保证较稳定的出水效果,则视ABR反应器启动完成。

1.4 ABR反应器启动过程

2008年10月10日启动ABR反应器,考虑到经静置沉淀处理后的种泥中厌氧微生物恢复需要一定过程,且废水从进水到出水需要2 d时间,故2 d测定一次水质参数;第二阶段逐步改变进水水力负荷,以减少对系统生物的冲击作用,需3 d测定一次水质参数。试验开始阶段,环境温度大约在25℃左右,反应器需要加热,保证厌氧系统温度在(35±2)℃。该反应器启动过程分两个阶段。

第一阶段(污泥恢复启动阶段):原水混合稀释四倍进水,每天进水6 L,待系统稳定运行一周后再提高负荷。根据进水水质特点,需补充一定量的氮和磷,按照CODcr∶N∶P=200∶5∶1[3,4,5]的比例投加。经计算,进水COD浓度稳定在1 200 mg/L时,试验中每6 L水投加NH4Cl和KH2PO4的量分别为0.7 g和0.083 g。该阶段反应器的CODcr去除率及各隔室CODcr去除效果贡献率分别见图4。

由图4可知,试验开始进水前三天,系统每隔室均有较高的去除效率,在第4天,去除效率急剧下降,这说明前三天污泥对CODcr的吸附和截留起主要作用,当吸附饱和后,去除效率急剧下降。随后各隔室的去除效率稳步提高,至该阶段结束,CODcr总去除率接近80%,说明ABR反应器运行稳定,生物去除效果较好。试验表明,1号隔室起主要的去除作用,约占总去除率的50%左右,说明苹果汁废水中含有较高的悬浮物和较多的高分子复杂有机物。

第二阶段(稳定提高负荷阶段):将原水混合稀释不同倍数进水,逐步提高水力负荷,待系统运行至COD去除效率达80%后,进一步提高进水负荷至原水稀释两倍进水,直至进原水后系统仍能保证较高的COD去除效率,稳定运行一周,则完成ABR系统污泥驯化、菌种培养和整体启动过程。该阶段反应器的COD去除率及各隔室COD去除效果贡献率分别见图5。

从图5中可以看出,从第20天到第26天,试验进水CODcr浓度增大一倍,反应器受到较大冲击,特别在第26天,CODcr去除率迅速下降至73.67%,随后一周内得到恢复。为了不对反应器有较大的冲击,试验决定于第35天起,开始逐步提高进水负荷,此后,反应器去除率曲线趋于平缓。由于负荷提高过快,反应器于第41天出现2号、3号两隔室去除率迅速下降,主要是两隔室p H降低所致,经投加Na2CO3后,两隔室COD去除效果于第44天开始迅速回复,至第47天起,反应器COD去除率达到80%以上,两周内去除率稳定在85%以上,至此可视反应器整体启动结束。

从图5中可以看出,ABR反应器1号隔室对COD的去除起主要作用,且去除效果比较明显,反应启动阶段各隔室的处理效率基本保持在一定范围内,且随着水力负荷的提高,运行去除效果比较稳定,说明该反应器抗冲击负荷能力较强。

2 影响因素分析及讨论

试验研究发现,ABR反应器的VFA和p H值是系统稳定运行的重要参数。碱度、温度、进水N和P浓度变化等因素对系统运行也有较大影响。

2.1 VFA,p H值对系统运行的影响

厌氧系统中,VFA对产甲烷细菌的毒性是影响厌氧反应器稳定运行的关键因素,而VFA的毒性取决于p H值,因为只有非离子化的VFA是具有毒性的。

本试验在低负荷运行阶段,VFA变化不大、曲线增长缓慢,1号隔室最高达4.9 mmol/L,2号隔室最高达2.4 mmol/L,3号隔室最高达1.8 mmol/L。自第23天起,随着负荷的提高,各隔室的VFA突然增大,1号隔室的VFA增至13 mmol/L,最高可达16.5 mmol/L;2号隔室的VFA增至3.2mmol/L,最高可达8.3 mmol/L;3号隔室的VFA增至2.6 mmol/L,最高可达3.8 mmol/L。

VFA的变化规律表明,一是几乎所有的酸化过程都在第一隔室内发生,后续隔室VFA组分是固定的,其基质降解速率主要取决于单个VFA的相对降解速率,这与Uyanik[6]的研究结果一致。二是VFA的变化与p H值的变化成正比关系。

对ABR厌氧反应器来说,p H值是系统运行中的重要监测参数。对于整个厌氧反应器启动过程来说,第一隔室的p H值在运行过程中迅速下降,从第10天直至第一阶段启动结束,1号隔室的p H值稳定在5.6~5.7,2号隔室的p H值稳定在6.8~6.9,3号隔室的p H值稳定在6.9~7.0,而COD去除率逐渐提高;在第二阶段,随着进水有机负荷增加,p H进一步下降,但变化较小,1号隔室的p H值稳定在5.3~5.4,2号隔室的p H值稳定在6.6~6.7,3号隔室的p H值稳定在6.8~6.9。

随着进水有机负荷的提高,水解酸化反应速度加快,p H进一步降低,第一隔室没有水解完全的物质进入第二隔室后,继续水解,因而导致后续隔室p H值的下降。后两隔室的p H变化幅度较小,且一直稳定在6.5以上,系统中出现两个拐点,分别为第26天和第41天,主要是有机负荷提高过快,试验采用稳步提高进水有机负荷,同时在第一、二隔室投加1.06 g Na2CO3后,p H迅速回升,COD去除效率也得到显著提高。

2.2 碱度对系统运行的影响

碱度表示水中吸收质子的能力,它能反映出废水在厌氧生物处理过程中系统所具有的缓冲能力,是废水处理运行的重要控制指标之一。废水处理中,碳酸氢盐碱度最能反映系统的缓冲能力,适当的碱度能维持系统p H值的稳定。而VFA相对于碳酸来说是强酸,因此在大多数厌氧生化过程中,VFA是影响碳酸氢盐碱度的最重要的可变因素。肖本益,孙爱友等认为,对于以碳水化合物为主的废水,要达到良好稳定的去除效果,保持进水碱度:COD>1∶3是必要的。本试验过程中的VFA较小,不影响反应系统的缓冲能力;同时在反应启动过程中,始终保持进水p H值在7左右,试验检测结果表明,进水碱度:COD≥1∶2。

2.3 温度对系统运行的影响

Nachaiyasit研究表明[7,8],ABR反应器在系统达到稳定后两个月,温度从35℃降到25℃时,ABR反应器的COD去除率降低5%左右,进一步将温度降到15℃时,COD的去除率降低20%。

试验过程中,在ABR反应器1号隔室内靠反应器壁设置加热棒,设定温度35℃。试验运行的同时测定各隔室温度,发现每个隔室内的表层(液面下20 mm处)温度高,池底温度低,且温度呈现阶梯递减状。测定结果为1号隔室最高温度为43~45℃,最低温度为30~31℃;2号隔室最高温度为34~36℃,最低温度为26~27℃;3号隔室最高温度为28~30℃,最低温度为23~24℃。

随着有机负荷浓度的提高,反应系统中温度逐渐升高,系统中温度突升的拐点出现在有机负荷浓度突然改变处,此时三个隔室温度均有不同程度的升高;说明有机负荷的提高,使得水解发酵细菌迅速增加、水解酸化作用增强,没有水解完全的物质在后续隔室中继续得到水解,此时各隔室的p H值迅速下降。

温度变化结果表明,水解发酵可以使隔室内温度升高,因此决定在试验启动阶段结束后,将加热棒置于第二隔室,以达到节能和减小各隔室间温差的目的。

2.4 进水N,P浓度变化对系统运行的影响

有关资料表明[9],NH3-N浓度达到50~200 mg/L时即能对厌氧微生物产生抑制作用。鉴于苹果汁废水中N,P的质量分数较低,不能满足微生物生长需求,本试验初期按照COD∶N∶P=200∶5∶1进行投加。两周后发现,厌氧出水氨氮较高(28 mg/L),且出水磷的质量浓度也很高(6 mg/L)。启动第二阶段试验改变N,P按照COD∶N∶P=500∶5∶0.5投加量,出水氨氮在6 mg/L以下,磷在2 mg/L以下。

2.5 试验结果讨论

试验在高有机负荷条件下,50 d可达到ABR反应器处理苹果汁废水的良好效果,COD去除率能达到85%以上,且能将大分子有机物有效分解,有利于后续的好氧处理;试验确定了该反应器的可控参数因子及主要影响因素,为苹果汁废水的厌氧处理提供一种可行的处理方案。同时培养出沉降性能和生物活性良好的厌氧颗粒污泥,其中颗粒污泥最大粒径可达5 mm,且随隔室递减,成果推广后可作为种泥出售。

进一步的试验中,可根据实际情况逐步缩短水力停留时间,理论上讲,若能将水力停留时间控制在18 h之内,可有效节约厌氧设备的制造成本。

参考文献

[1]伦世仪,卢自金.多段折流板厌氧反应器处理高悬浮固体有机废水的研究[J].中国沼气,1990,8(1):6-10.

[2]Nachaiyasit S,Stuckey D C.The effect of shock loads on theperformance of an anaerobic baffled reactor(ABR).1.Stepchanges in feed concentration at const ant retention time[J].Water Research.1997,31(11):2737-2754.

[3]Wu W,Hu X,Zhao Y,et al.Cultivation of Anaerobic Granu-lar Sludge in UASB Reactors with Aerobic Activated Sludgeas Seed[J].Wat.Res,1989,21:789-799.

[4]陆正禹.UASB反应器常温下处理啤酒废水的生产性启动研究[J].中国给水排水,1995,11(3):7-12.

[5]亓平言,祝万鹏,叶伟,等.氨基酸发酵废水的厌氧生物处理研究[J].给水排水,1998,24(8):37-39.

[6]Uyanik S,Sallis P J,Anderson G K.The effect of polymer ad-dition on granulation in an anaerobic baffled reactor(ABR):Process performance[J].Water Res,2002,36(4):933-943.

[7]Nachaiyasit S,Stuckey D C.Microbial response to environ-mental changes in an anaerobic baffled reactor(ABR)[J].An-tonie van Leeuwenhoek,1995,67(2):111-123.

[8]Nachaiyasit S,Stuckey D C.The effect of low temperature onthe performance of an anaerobic baffled reactor(ABR)[J].Jour.Of Chem Tech.Biotechnol,1997,69(2):276-284.

篇4：UBF厌氧反应器处理印染退浆废水的试验研究

关键词：氧化钙，改性粉煤灰，甲基橙溶 液；搅拌

中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1006-8937（2012）05-0161-02

我国火力发电厂年产粉煤灰量达到亿吨以上，大量未被充分利用的粉煤灰被当作固体废弃物堆放在灰场，不仅造成了土地的浪费，更重要的是导致了空气和地下水的不同程度污染，破坏了生态环境。粉煤灰由于表面结构致密，使其直接使用时投放量大、效率低，因此限制了其在水处理中的大规模应用。实验证明，对粉煤灰进行不同类型的改性可改善或提高其吸附性能。

染料是人们生活中必需的化工产品。最早采用直接染料印染棉布，酸性染料印染羊毛等。随着化学纤维工业的发展，大量新型染料随之产生，如印染化纤产品的分散染料、阳离子染料等，种类越来越多，应用也广，因而染料生产及印染行业产生的染料废水已成为工业废水处理中的难点。

本项目在对粉煤灰进行改性的基础上，将其用于染料废水的处理，这不仅是废水资源化利用的有效途径，同时也能达到以废治废的目的。

1实验部分

①仪器与试剂。仪器：PHS-3C型数字酸度计；恒温干燥箱； HANGPING JA5003型电子分析天平；78HW-1型恒温磁力搅拌器；分光光度计。试剂：氧化钙；甲基橙；去离子水；氢氧化钠溶液；稀盐酸；粉煤灰。

②改性粉煤灰的制备。准确称量100 g粉煤灰，将其和1 mol/L的CaO溶液按固液比1g∶10 mL混合，在室温下搅拌3 h，静置沉淀30 min，抽滤，在90℃下烘干1 h，过100目筛，制得改性粉煤灰。

③改性粉煤灰吸附工段。验测定甲基橙溶液的最大吸收波长和最大吸收波长下使其吸光度在0.4～0.6之间的甲基橙溶液的浓度。在室温下，取50ml0.05% g/L的甲基橙溶液，加入适量的改性粉煤灰，调pH值，在磁力搅拌器上搅拌后沉淀，过滤，滤液用分光光度计测定其吸光度。在此过程中，考察改性粉煤灰的用量，甲基橙溶液的pH值，搅拌时间3个因素对甲基橙溶液去除率的影响。

2结果与讨论

改性粉煤灰吸附工段最佳运行条件的确定包括以下几个方面。

①改性粉煤灰的用量对去除率的影响。取50 mL甲基橙溶液 5份，分别加入0.4 g、0.7 g、1.0g 、1.3 g、1.6 g的改性粉煤灰，搅拌27 min，过滤，测滤液的吸光度。考察改性粉煤灰的用量对去除率的影响，结果如图1所示。由图1可以看出，随着改性粉煤灰的用量增大，去除率也在增大，当用量达到1.0 g时，去除率达到最大值76.61%。继续增大改性粉煤灰的投放量，去除率反而减小，所以选择改性粉煤灰的用量为1.0 g。

②搅拌时间对去除率的影响。取50 ml甲基橙溶液 5份，各加入1.0 g改性粉煤灰，常温下分别搅拌20 min，25min，30 min，35 min，40 min，过滤后，取清液测定处理后甲基橙溶液，测其吸光度，结果如图2所示。由图2可以看出，最佳搅拌时间在25 min至30 min中。在此范围内，缩小时间梯度（以2 min为间隔），重复试验，结果如图3所示。从图3中可以看出，27 min去除率为最大值，但是31 min至35 min，去除率在缓慢增大，为了提高试验效率，所以最佳搅拌时间为27 min。

③甲基橙溶液的pH值对去除率的影响。取50mL甲基橙溶液 5份，分别将其pH值调至3、4、5、6、7、8，再各加入1.0g改性粉煤灰，常温下搅拌27min，过滤，测其滤液的吸光度。甲基橙溶液的pH值对去除率的影响如图4所示。由图4可以看出，当pH值达到4以后吸附能力迅速下降，去除率逐渐降低。故选择pH值为4的时候，去除率最大。

3结语

实验采用CaO改性粉煤灰的方法，用甲基橙溶液代替印染废水，进行改性粉煤灰处理印染废水的研究。通过试验结果分析，可以得出以下结论：改性粉煤灰吸附甲基橙溶液的最佳运行条件为：改性粉煤灰的用量为1.0 g，pH为4，搅拌时间为27 min。在此条件下，COD去除率可达80.12%。

参考文献：

[1] 罗惠莉.利用改性粉煤灰处理垃圾渗

滤液的研究[J].粉煤灰综合利用,

2008,(5):31-33.

[2] 王代芝,周珊,揭武.用改性粉煤灰处

理酸性蓝染料废水的研究[J].粉煤灰

综合利用,2004,(4).

[3] 钟玉凤,谢四才.改性粉煤灰处理含酚废水的实验研究[J].

陕西科技大学学报,2010,(12).

[4] 贾太轩,冯世宏,杜慧玲.含酚废水的氧化法处理[J].天津化

工,2005,(2).

篇5：UBF厌氧反应器处理印染退浆废水的试验研究

复合式厌氧流化床反应器(Up-flow Blanket Filter,简称UBF)是在上流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket,简称UASB)和厌氧过滤器(Anaerobic Filter,简称AF)基础上开发的新型复合式厌氧反应器[3]。废水进入UBF,通过底部的布水管均匀地分布在这个UBF底部,废水上升过程中先在污泥床进行厌氧反应产生甲烷,气体能够膨化污泥,使得废水能够和厌氧污泥充分接触,然后通过填料层,填料层将厌氧污泥截留下来,同时填料表面形成的生物膜能够降解COD,达到废水的高效去除。杨琦[4]研究了填料层对提高UBF处理废水效果的研究,结果表明有填料层的UBF的有机物去除率、甲烷产气率都优于没有填料层的UBF。张望[5]、李亚新[6]研究UBF处理废水发现,前置物化预处理有助于提高UBF处理效果,极大地提高COD、NH3-N的去除效果。改进UASB反应器,将填料设置在污泥床上,能够大大提高厌氧反应器对废水有机负荷的抗冲击能力,这主要是因为填料能够增强微生物浓度,崔宗均等[7]研究表明填料型厌氧反应器能够大大增强产甲烷微菌浓度,并且提高反应器性能。

基于目前印染废水处理技术现状,本研究采用铁碳微电解-芬顿氧化-UBF复合工艺处理印染废水,相较于传统厌氧-好氧生化处理工艺,本工艺前置铁碳微电解和芬顿氧化-中和沉淀池工艺不仅能够降低染料废水色度、COD浓度,同时能够将染料废水中环状、链状的大分子有机物降解为小分子有机物,提高废水可生化性。同时相较于传统UASB生化工艺,UBF在污泥层上部设置了填料层,填料层能够截留颗粒污泥,同时吸附废水中污染物质,从而提高废水处理效果。本工艺运行效果稳定,以期为此类废水处理提供一条高效、稳定的处理工艺。

1 废水基本性质和处理工艺设计

1.1 废水特性与工艺流程

本工程进水包括生产车间的废水、雨水和生活污水。其中生产车间的高盐废水通过蒸发析盐设备将盐分蒸出后和生活污水、雨水混合。该厂区污水处理能力为1 600 t/d,废水中主要包括阳离子红X-GRL,阳离子蓝X-GRL和阳离子金黄X-8GL。混合废水具体生化指标如表1所示。

本工程废水处理流程如图1。主要采用物化预处理和生化处理单元,物化预处理构筑物包括:p H调节池,铁碳微电解池,芬顿氧化池和中和沉淀池;生化处理单元即UBF反应器。具体构筑物参数如表2所示。

1.2 废水处理工艺设计

针对废水水质COD含量很高、色度大、可生化性差的特点,采用铁碳-芬顿氧化预处理,同时采用抗水质波动的厌氧生化反应进一步降低COD,整个污水站构筑物结构紧凑,处理效果稳定,对于染料废水有较好的去除效果。

考虑到铁碳微电解池中更换铁碳填料人工劳动强度大的现状,铁碳池中采用的铁碳球填料是1000℃高温烧结的填料,孔隙率达到65%,比表面积1.6m2/g,铁、碳和催化剂的质量比为8.5∶2∶1,该铁碳填料3个月补充一次。铁碳微电解池出水含有大量的Fe2+离子,因此芬顿氧化池只要泵入30%双氧水,不需要额外投加Fe2+。为了提高污泥负荷比,保持UBF较高废水上升流速,UBF回流比为200%~300%。Fe2+在芬顿池中氧化为Fe3+,Fe3+和液碱形成Fe(OH)3起到较好的絮凝作用。中和沉淀池采用竖流式沉淀池,三角堰出水泵入UBF,底部泥斗排泥脱水后作为固废处理。

2 运行结果与讨论

2.1 复合工艺对废水COD去除效果

该印染厂废水处理站运行稳定,选取2015年8月份的检测数据进行分析研究,其他月份运行效果具有类似性。

如图2所示,铁碳微电解-芬顿氧化-UBF复合工艺连续运行过程中,进水水质COD有较大的波动,这主要是因为进水是由生活污水、雨水和生产车间废水混合而成的,同时生产车间生产的染料不同导致进水水质波动性较大,COD浓度波动范围在4 000~5 500 mg/L,铁碳微电解池对于COD有一定的去除效果,这主要是因为铁碳池内Fe和C形成无数个原电池[8],原电池产生的1.2V电位差对有机物进行降解,同时产生的Fe2+在曝气的情况下形成Fe3+,对于难降解有机物有一定的絮凝作用,导致COD含量下降,经过铁碳微电解处理后COD含量下降到3 000 mg/L以下。从图2中可见,芬顿氧化池对于COD有很强的去除效果,主要是因为铁碳微电解池产生的原生态Fe2+和Fe3+进入芬顿池后和H2O2反应产生的高级氧化OH·,OH·对于有机物有很强的降解作用,同时能够将大分子有机物降解成小分子有机物,从而降低COD含量,而通过添加液碱和PAM使得形成的Fe(OH)3絮体能够吸附有机物混凝沉淀,大大降低有机物含量,从图中可见芬顿氧化后COD下降到800 mg/L。而UBF对于物化预处理的印染废水处理效果十分稳定,去除率达到了62.5%,可见UBF反应器作为生化池对于印染废水有更强的适应性和水质抗冲击能力,UBF出水稳定在300 mg/L,达到了化工园区污水处理厂的接管标准。可见,复合工艺对于COD有较强的去除效果。

2.2 复合工艺对废水色度去除效果

印染废水色度大,这主要是因为印染废水中含有大量的大分子发色基团,这些发色基团属于难降解有机物,可生化性很差,微生物无法代谢分解。复合工艺运行过程中,分析了复合工艺各构筑物对于色度的去除效果,如图3所示。

印染废水色度主要是由于生产车间废水引起的,同时由于生产车间生产的产品不同导致废水中色度波动性很大,由图3可见,废水色度1 000~2 000倍。经过铁碳微电解后,色度有明显的降低,色度下降到800倍以下,去除率达到60%左右,可见铁碳微电解对于印染废水的发色基团有较强的破坏作用;芬顿氧化反应产生的Fe(OH)3对于大分子的发色基团有较好混凝作用[8,9,10],导致色度下降到400倍以下,去除率达到50%,UBF反应器中的厌氧污泥能够降解大分子有机物,同时吸附发色基团等大分子有机物,从而使得色度下降到100倍以下,废水颜色明显变淡。可见复合工艺对于色度有较好的去除效果。

2.3 铁碳微电解-芬顿氧化预处理工艺对于印染废水生化性的影响

印染废水生化性差,这主要是由于印染废水COD主要是大分子有机物,微生物无法代谢分解,目前普遍采用氧化作用将大分子有机物降解成小分子有机物,提高可生化性BOD/COD。

如图4所示,印染废水的可生化性在0.1,可生化性差,经过铁碳微电解后其可生化性提高到0.15,这主要是因为铁碳原电池形成1.2V电位差能够破坏大分子有机物,铁碳微电解将大分子的环状、链状有机物打开,大分子有机物降解为小分子有机物,提高可生化性[11,12];经过芬顿氧化后印染废水的可生化性进一步提高到0.35,这主要是因为芬顿高级氧化工艺形成的氧化性极强的OH·,OH·能够将绝大数大分子有机物降解为小分子有机物,从而提高印染废水的可生化性。

可见,复合工艺中铁碳微电解-芬顿氧化预处理不仅能够降低COD含量,同时铁碳微电解-芬顿氧化预处理能够提高印染废水可生化性,从而提高UBF对印染废水COD降解效果,同时能够降低UBF生化池外投C源量。

3 结论

(1)印染废水COD含量大、可生化性差、水质波动性大,铁碳微电解的原电池产生的1.2V电位差降解有机物,芬顿氧化产生的OH·降解有机物,UBF反应器底部的厌氧污泥和填料上的生物膜能够降解微生物,从而使得复合工艺能够将印染废水COD从4 000~5 500 mg/L稳定降低到300 mg/L,色度从1 000~2 000倍降低到100倍以下。

(2)铁碳微电解-芬顿氧化预处理不仅能够起到降低COD含量,同时产生的氧化作用能够将印染废水可生化性从0.1提高到0.35,有助于增强UBF生化池的处理效果。

参考文献

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篇6：UBF厌氧反应器处理印染退浆废水的试验研究

啤酒生产主要以麦芽 (包含特种麦芽) 为主要原料, 加啤酒花, 经发酵酿制而成。啤酒是一种含有CO2的、起泡的、低酒精度的饮料。啤酒的生产过程分为麦芽制备、麦芽汁制造、前发酵、后发酵、过滤灭菌、包装等工序。

啤酒制造属于耗水量较大的行业, 各企业间由于生产能力管理水平的不同而略有差别, 但总体上每生产1 t 啤酒将排放10～20 m3废水, 平均约为15 m3废水。目前全国啤酒废水年排放量在4.5×109 m3左右。某啤酒厂工业废水按其来源可分为麦芽糖洗麦过程的洗麦水、浸麦水、发芽降温的喷雾水、麦槽水、洗涤水、凝固物洗涤水;糖化过程的糖化、过滤洗涤水;发酵过程的发酵罐洗涤水、过滤洗涤水;灌装过程的洗瓶、灭菌水及破瓶的啤酒;冷却水和成品车间洗涤水, 以及办公室、食堂、宿舍等的生活用水。目前, 啤酒废水水质参数一般为:pH=5.5～7.0 (显微酸性) , 水温=20～25 ℃, COD=1 200～2 300 mg/L, BOD5=700～1 400 mg/L, SS=300～600 mg/L, TN=30～70 mg/L。每吨啤酒废水所排出的BOD5总值相当于1.4万人生活污水的BOD5值, SS值相当于8 000人生活污水的SS值[1]。

2 厌氧折流板反应器工艺及应用

厌氧折流板反应器 (Anaerobic Baffled Reactor, ABR) 是美国斯坦福大学的McCarty教授于1981年前后提出的一种新型高效厌氧反应器[2]。

该反应器的特点是:内置竖向导流板, 将反应器分隔成串联的几个反应室, 每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床 (USB) 系统, 其中的污泥可以是以颗粒化形式或絮状形式存在。水流由导流板引导上下折流前进, 逐个通过反应室内的污泥床层, 进水中的底物与微生物充分接触而得以降解去除。借助于废水流动和沼气上升的作用, 反应室中的污泥上下运动, 由于导流板的阻挡和污泥自身的沉降性能, 污泥在水平方向的流速极其缓慢, 从而大量的厌氧污泥被截留在反应室中。1985年, Bachmann等人研究、发现了该工艺在处理低、中浓度工业废水方面的可行性以及可靠性。1987年, Tilch和Yang等人通过研究观察到ABR反应器中能生长良好的厌氧污泥颗粒。近年来, ABR处理工艺已经在各种废水处理方面得到广泛的研究和应用[3]。因此, 本实验采用ABR工艺进行处理。

3 试验材料与研究方法

3.1 试验装置与运行条件

本实验采用的ABR小试装置结构如图2所示, 反应器分为4格, 有效容积24 L, 高度400 mm, 由4个上向流格室和4个下向流格室组成, 上流格室底面积与下流格室底面积之比为4 ∶1, 折流板底部转角为40°, 各格室分开集气。第1格室为水解酸化区, 第2格室为过渡区, 第3、4格室为生物降解产甲烷区, 并且第4格室兼有沉淀功能。考虑到第1格室所承受的负荷较大, 因此第1格室要稍为大一些。

接种污泥取自某啤酒污水处理厂消化池。该泥呈黑色, 属于厌氧污泥。污泥取回后, 静置几日并补充淀粉、葡萄糖、氯化铵和磷酸二氢钾等营养物质。控制COD ∶N ∶P=200 ∶5 ∶1, 投加一定量的NaHCO3保持碱度, 并加入Fe、Co、Ni、Zn等微量元素, 使污泥能够进行内源代谢以培养厌氧菌的生长, 增加污泥浓度。数日后, 污泥呈现灰黑色, 晃动有大量气泡产生, 说明有厌氧泥产生。去掉一些大块无机杂质后, 将污泥装入ABR中, 整个床体污泥浓度控制在30～35 g/L。整个实验阶段始终保持在室温 (>15 ℃) 下进行。

实验采用徐州市某啤酒厂废水, 其出水指标如表1所示。

本试验具体步骤为: (1) 启动阶段, HRT为24 h, 进水COD为700～800 mg/L。 (2) 负荷提升阶段, HRT由24 h逐步过渡到12 h, 进水COD由700 mg/L逐步过渡到1 200 mg/L。 (3) 稳定运行阶段, HRT为12 h, 进水COD为1 200 mg/L。

3.2 测试方法

COD采用重铬酸钾法、NH3-N采用纳氏试剂比色法[4]、VFA (挥发性脂肪酸) 和碱度采用双终点滴定法[5];pH采用pH计测定。

4 试验过程与结果

本试验分3个阶段。

4.1 启动阶段

此阶段HRT为24 h, 进水COD为700～800 mg/L、容积负荷 (COD) 为0.78 kg / (m3·d) , 采用低负荷启动方式, COD去除率见图3。

经过15天左右的培养, 观察到反应器中有气泡产生, 污泥在沼气上升作用的带动下, 翻滚搅拌, 颜色呈灰白色, 出水逐步变清, 但伴有少量悬浮物。30多天后, 第1格室出现颗粒污泥。ABR对COD的去除率由约22.4%提升到了82.7%, 并且趋于稳定。

在这个阶段中, 污泥分层, 并伴有部分污泥逐步筛出, 部分污泥随水流失。到了阶段后期, 第1格室中出现了直径0.5 mm的颗粒污泥, 颜色为灰色。后几个格室无太大变化, 只是由于重力作用, 污泥沉积在底部。

另外, 第1格室对COD的去除效率最高。同时由于产甲烷菌的时代时间比产酸菌的时代时间长, 生长较慢, 导致VFA积累, 故pH下降也明显, 需要补充足够的碱来控制其pH值的合理范围。

4.2 负荷提升阶段

30天后, 进入第2阶段运行。这一阶段首先将HRT由24 h每天缩短2 h, 逐步过渡到12 h, 稳定运行3天后再将进水COD由700 mg/L每天递增50 mg/L, 逐步过渡到1 200 mg/L。COD去除率变化趋势如图4 (a、b) 所示。

从图4可看出, 第1格室大约能去除60%的COD, 可见COD的去除率主要集中在第1格室, 去除的原因除去第1格室中的污泥降解作用外, 其对SS的吸附作用也是COD降低的主要原因。另外, 这一阶段污泥逐步稳定, 第3格室和第4格室的产甲烷菌也逐步被培养起来, 能顺利地将前两个格室积累的VFA降解。整个反应器稳定后的处理效果达到了86%左右。

4.3 稳定运行阶段

这一阶段的HRT为12 h, 进水COD为1 200 mg/L。稳定运行1周, COD去除效率基本稳定在负荷提升阶段的水平上。这一过程要注意防止反应器前两格室pH下降过多, 通过加入NaHCO3来调节pH, 以保证产氢产酸菌的工作能力。这一阶段与第2阶段相比, 较小的HRT使得前两格室产生的酸快速移到了后边格室中, 使得ABR的处理中心进一步向后移动, 也为后面的产甲烷菌提供了充足的前体物, 使得对VFA去除量增大, 出水效果良好。从整个系统运行的效果看, ABR反应器有很强的抗冲击负荷能力, 在工况改变后也能及时调整, 故而运行稳定, 出水达到预期要求。

5 结论

(1) ABR对中、低浓度工业废水的COD具有良好的去除效率。在HRT为24 h, 进水COD为700～800 mg/L、容积负荷 (COD) 为0.78 kg/ (m3·d) 的条件下运行30天, 即可达到82.7%的去除率。经过负荷提升阶段后, 在HRT为12 h, 进水COD为1 200 mg/L的条件下稳定运行, 最终可保持COD去除率在86%左右。

(2) ABR具有良好的稳定性, 在运行条件改变的情况下, 系统能以很短的时间达到稳定, 并未发生运行失败的情况。但是, 对pH值和VFA的积累通过加入NaHCO3及时调整, 也是保证其稳定的关键因素。

参考文献

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[4]国家环境保护局水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法[M].北京:中国环境科学出版社, 1991:284-286.

篇7：电混凝法处理印染废水的试验研究

关键词：电混凝,COD,TSS,印染废水

0 引言

随着印染业的不断发展, 染料追求高品质———抗氧化、抗光解, 人们的日常办公、生活更加方便, 但随之带来的是印染废水成分愈加复杂更难处理。印染废水具有色度高、碱度大、成分复杂、可生化降解能力低、有机物含量高等特点, 目前印染废水常用的处理方法有生物法、氧化法、活性炭吸附法等[1], 这些方法均有一定的处理效果, 但同时也存在很多相应的问题, 甚至会出现环境二度污染[2]。因此研究印染废水处理新技术并对其进行分析、研究, 已经成为相关部门亟待研究解决的课题。与传统处理方法相比, 电混凝法无需额外添加药剂、反应时间更短、处理效率更高、操作更方便[3], 近些年来更是吸引了业内人士的广泛关注与应用, 值得深入研究[4,5]。

1 实验装置与分析方法

1.1 水样的参数及排放标准

实验水样为印染废水, 取自辽宁某印刷厂。实验中应用到的水样的各参数含量以及各个参数对应的排放标准见表1。

1.2 实验装置与实验方法

1) 实验装置见图1。

注:1—阴极;2—阳极;3—搅拌机;4—直流稳定恒流电源;5—电解槽 (1 000 m L烧杯)

2) 实验方法。电混凝也称电解絮凝, 其原理是通过电解金属阳极 (如Fe, Al) , 在直流电的作用下, 阳极被溶蚀, 产生Fe2+, Al3+等离子, Fe2+, Al3+会在溶液中发生水解、聚合形成多种羟基络合物, 进而形成高分子多核羟基络合物与氢氧化物, 这些多核羟基络合物与氢氧化物可以使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而与水分离[6,7]。

本实验选用石墨做阴极、铁板做阳极, 常温常压下, 在若干个1 000 m L的烧杯中加入1 000 m L实验水样, 分别调节极板间距、废水初始p H值、电流密度, 待达到所需的运行时间后, 停止反应装置的运行, 静置0.5 h后, 使用移液枪在距液面2 cm~3 cm处取适量上清液, 测定其COD值与TSS值, 研究反应时间、极板间距、废水初始p H值以及电流密度对废水中TSS与COD去除率的影响。

2 结果与分析

2.1 运行时间对处理效果的影响

在常温常压下、初始p H值为6.3、电流密度为6 m A/cm2的条件下运行时间60 min, 电解时间对去除率的影响如图2所示, COD和TSS的去除率都随时间的增加而增高, 40 min后去除率的上升趋势开始逐渐变缓, 50 min后开始趋于稳定;这是由于电解时间的增长有利于反应的充分进行, 去除率也随之升高, 因此运行时间选为60 min较为合适, 此时, COD去除率为64.3%, TSS去除率为55.5%。

2.2 水样p H值对处理效果的影响

用稀H2SO4和Na OH溶液调节水样p H值, 使初始p H值分别为2.5, 3.5, 4.5, 5.5, 6.5, 7.5, 在电解时间为60 min, 电流密度为6 m A/cm2的条件下对水样p H值处理效果的影响进行试验研究, 结果如图3所示。这是因为酸性条件虽然有利于破乳, 但同时也不利于絮凝体的产生, 由实验可知, 强酸条件下的COD, TSS去除率并不高, 在弱酸环境p H=6时, COD, TSS去除率均可达到最高, 此时COD去除率为67.29%, TSS去除率为58.3%。

2.3 极板间距对处理效果的影响

在Fe做阳极, 石墨做阴极, 初始p H=6.5, 电流密度6 m A/cm2, 调节极板间距分别为2 cm, 3 cm, 5 cm, 7 cm, 电解60 min后COD以及TSS的去除率如图4所示, 虽然极板间距小有利于反应的充分进行, 然而当极板间距过小时反而会抑制反应的进行, 故而极板间距选为3 cm最佳。

2.4 电流密度对处理效果的影响

调节初始p H=6.5, 极板间距为3 cm, 电流密度分别为3 m A/cm2, 5 m A/cm2, 7 m A/cm2, 9 m A/cm2, 11 m A/cm2, 13 m A/cm2, 如图5所示, 随着电流密度的增加, COD与TSS的去除率都在上升, 当电流密度达到11 m A/cm2后, COD与TSS的去除率都趋于稳定。当电流密度达到11 m A/cm2时, COD的去除率为85.3%, TSS的去除率为65.8%。

3 结语

1) 电混凝法设备简单占地小、材料方便易得、运行时间短, 针对印染废水的TSS与COD有较好的去除效果。

2) 以Fe为阳极, C为阴极, 极板间距为3 cm, 常温常压, 调节水样初始p H值为6.5, 电流密度为11 m A/cm2, 电解1 h, 可以获得最佳处理效果。

3) 实验水样经电混凝处理后可以满足污水二级排放标准。

参考文献

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