生物吸附+化學(xué)混凝法在處理印染廢水中應(yīng)用

陳念娟 雷鐵軍

印染行業(yè)是工業(yè)廢水排放大戶。長期以來,印染廢水因其水量大、有機(jī)污染物含量高、色度深、堿性大、水質(zhì)變化大等特點,一直是國內(nèi)外難處理的工業(yè)廢水之一。目前國內(nèi)的印染廢水處理手段以生化法為主,物理化學(xué)法為輔,國外也是基本如此,得到了一定的處理效果。但是由于近年來化纖織物的發(fā)展和印染后整理技術(shù)的進(jìn)步以及堿減量技術(shù)的應(yīng)用,尤其是PVA漿料、新型助劑等難生化降解有機(jī)物大量進(jìn)入印染廢水,廢水的CODCr值由300 mg/L～500 mg/L上升到 1 000 mg/L～2 500 mg/L,給印染廢水的處理增加了難度[1]。針對這種情況,很多印染廢水處理工程中在生化處理的前級都增加了預(yù)處理的手段,以此來降低有毒難降解污染物的濃度,以保障后繼生化處理系統(tǒng)的處理效果。一般采取的方法有混凝沉淀法、吸附法、化學(xué)氧化法等方法,其中以混凝沉淀法的使用最為普遍。生物吸附再生法是基于活性污泥對有機(jī)底物降解的過程的原理而開發(fā)出的新型預(yù)處理工藝,同時可以結(jié)合混凝沉淀法一起使用,從而達(dá)到更好的處理效果。

1 工藝原理

在當(dāng)前廢水處理領(lǐng)域中,活性污泥法由于自身的優(yōu)越性而被廣泛的應(yīng)用,成為目前應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一,一般把活性污泥作用分為三步:第一步,在活性污泥與廢水接觸的初期,通過附聚、吸附、吸收作用使水中有機(jī)物含量迅速降低;第二步,活性污泥對有機(jī)物的氧化分解,用來使細(xì)菌生長,維持微生物的新陳代謝[2];第三步,沉淀分離。其中第一步是物理、化學(xué)、生物作用共同產(chǎn)生的結(jié)果,這一過程的綜合作用——附聚、吸附、吸收作用稱為生物吸附。利用污泥絮體的強(qiáng)吸附作用,吸附廢水中的污染物質(zhì)和難降解物質(zhì);同時補(bǔ)充一定量的混凝藥劑進(jìn)行混凝反應(yīng),反應(yīng)后的混合液進(jìn)入吸附沉淀池進(jìn)行沉淀分離。沉淀污泥回流至再生段再生,再生后再進(jìn)行吸附。水體對各種污染物具有一定的“自凈”作用,能硝化降解部分有毒物質(zhì),但大多數(shù)有毒污染物在被微生物分解時速度很慢,且不徹底,它們在環(huán)境中停留時間較長,對人類潛伏的環(huán)境影響較大,這類物質(zhì)包括染料、鹵化烴、芳烴類化合物等,成為有毒難降解的污染物,生物吸附作用是生物反應(yīng)器中疏水性有毒難降解有機(jī)物的一個非常重要的去除途徑。

2 工藝流程

生物吸附+化學(xué)混凝預(yù)處理工藝流程見圖1虛線框中的部分。

來自調(diào)節(jié)池進(jìn)水與生物再生池的回流污泥一起進(jìn)入生物吸附池,在生物吸附池中,廢水在一定的停留時間和氧氣的作用下,廢水中部分非溶解有機(jī)物如不溶解染料、堿性物質(zhì)被污泥快速吸附,通過微生物的代謝作用,有機(jī)物被穩(wěn)定化,使有機(jī)物含量和pH值有較大幅度的降低。再利用混凝劑與廢水混合同時發(fā)生化學(xué)反應(yīng),利用雙電層壓縮、吸附電中和、吸附架橋及沉淀物網(wǎng)捕的作用與水中的細(xì)小顆粒物質(zhì)和膠體狀物質(zhì)共同形成礬花[3],隨著攪拌的作用,礬花不斷長大,經(jīng)過分離沉淀段時自然沉降,達(dá)到去除廢水中污染物質(zhì)的作用。沉淀池出水進(jìn)入后繼的生化處理系統(tǒng)進(jìn)行下一步的處理;沉淀池沉淀下來的污泥,一部分進(jìn)入生物再生池進(jìn)行再生,一部分作為剩余污泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。

3 生物吸附再生的特點

1)生物吸附再生段中存活大量的細(xì)菌,而且還不斷地進(jìn)行繁殖、適應(yīng)、淘汰、優(yōu)選等過程,從而能夠培育出適應(yīng)性和活性都很強(qiáng)的微生物群體,本工藝不設(shè)初沉池,使原廢水中的微生物全部進(jìn)入系統(tǒng),使吸附再生段成為一個開放式的生物動力學(xué)系統(tǒng)。2)生物吸附再生段負(fù)荷較高,有利于增殖速度快的微生物增長繁殖,而且在這里成活的只能是抗沖擊能力強(qiáng)的原核細(xì)菌,其他微生物都不能存活。3)廢水經(jīng)生物吸附再生段處理后,廢水的可生化性大大提高,有利于后續(xù)處理單元的工作。4)生物吸附再生段污泥產(chǎn)率較高,吸附能力強(qiáng),重金屬、難降解物質(zhì)等等都可以通過污泥的吸附作用而得到去除。5)生物吸附再生段對有機(jī)物的去除,主要是靠污泥絮體的吸附作用,生物降解只占1/3左右,由于物理化學(xué)作用占主導(dǎo)作用,因此,吸附段對毒物、pH值、負(fù)荷以及溫度的變化都有較強(qiáng)的適應(yīng)性,抗沖擊能力強(qiáng)。6)生物吸附再生法輔以混凝沉淀法結(jié)合使用可以強(qiáng)化去除污染物的效果,同時克服單純混凝沉淀法投加藥劑量大的缺點,運行費用較低。7)為了保證污泥的吸附能力,可以由后繼生化處理系統(tǒng),補(bǔ)充部分二沉池污泥進(jìn)入生物吸附段,運行管理方便靈活。

4 運行效果分析

2005年8月竣工的天津田歌紡織有限公司廢水處理工程采用該預(yù)處理工藝處理印染廢水。其處理規(guī)模為4 500 m3/d,出水達(dá)到GB 4287-92紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)第三時段之一級排放標(biāo)準(zhǔn)。該工程采用“生物吸附再生池+沉淀池+厭氧水解池+活性污泥池+接觸氧化池+二沉池”的工藝流程,連續(xù)運行一年來,出水排放始終達(dá)標(biāo),投加硫酸亞鐵(有效成分)的量僅約為60 mg/L。

根據(jù)該工程一年來運行的實際情況及其監(jiān)測分析數(shù)據(jù)來看,采用生物吸附+化學(xué)混凝法作為在生化處理之前的預(yù)處理工藝可以起到比較好的處理效果,對于CODCr的去除率在40%左右,BOD5的去除率約為22%,SS的去除率約為48%。

2006年5月在廣東森洋環(huán)境保護(hù)工程設(shè)備公司進(jìn)行了處理規(guī)模為7.2 m3/d的印染廢水的中試試驗。從中試的結(jié)果來看,以生物吸附再生+化學(xué)混凝法作為在生化處理之前的預(yù)處理工藝可以有效的降低有毒難降解污染物的濃度,對后繼的生化處理是非常有利的。

在整個中試運行的過程中,該系統(tǒng)對污染物的去除效率穩(wěn)定,基本保持在35%～45%之間。在進(jìn)水CODCr的濃度高達(dá)1 700 mg/L～1 800 mg/L時,其去除率仍可以達(dá)到 36%;在進(jìn)水濃度在1 000 mg/L時,其去除率可以達(dá)到 45%;硫酸亞鐵(有效成分)的投加量在50 mg/L～60 mg/L之間。由此可見,該工藝抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),而由于混凝劑硫酸亞鐵的作用主要是強(qiáng)化沉淀脫色效果,因而其投加量可以保持在一個穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

經(jīng)過生物吸附再生+化學(xué)混凝工藝的預(yù)處理,其去除效率如表1所示(2006年6月委托廣州市二輕系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測站的中試監(jiān)測數(shù)據(jù))。

表1 生物吸附+化學(xué)混凝法預(yù)處理系統(tǒng)處理效果表

同時試驗了只單純投加硫酸亞鐵的混凝沉淀法的預(yù)處理工藝效果,其去除效率如表2所示。

表2 混凝沉淀預(yù)處理系統(tǒng)處理效果表

從表1,表2的數(shù)據(jù)可以看出,兩種預(yù)處理方法對于污染物的去除率比較接近,均有一定的效果。其中對于CODCr和BOD5的去除,生物吸附+化學(xué)混凝法的效果略好;對于SS的去除,混凝沉淀法的效果略好。在達(dá)到基本一致的去除效果的前提下,生物吸附+化學(xué)混凝法的混凝劑硫酸亞鐵的投加量大大小于單純的混凝沉淀法,同時投藥操作的工作量也相應(yīng)減少,其運行費用可以有一定量的降低,因此生物吸附+化學(xué)混凝法工藝要優(yōu)于單純的混凝沉淀工藝。

5 結(jié)語

對于有毒和難降解污染物的濃度比較高的印染綜合廢水,生物吸附+化學(xué)混凝法作為一種新型的處理工藝,應(yīng)用于生化處理之前可以起到比較好的處理效果;該工藝相對于單純的混凝沉淀法,其用電量有所增加,但投加藥劑量大大減少,兩者相抵后,運行費用可以有一定量的降低。

[1] 沈東升,馮孝善.我國印染廢水處理技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].環(huán)境污染與防治,1996,18(1):26.

[2] 張自杰.排水工程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000:108.

[3] 李家珍.染料、染色工業(yè)廢水處理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1999:97-98.