微生物絮凝劑與PAC復(fù)配用于印染廢水的研究

(中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司，天津300131)

印染廢水在工業(yè)廢水中占據(jù)比較大的比例，具有有機污染物含量高，色度深，堿性大，水質(zhì)變化大等特點。近年來隨著印染技術(shù)的發(fā)展，PVA漿料，人造絲堿解物，新型助劑等難生化降解有機物的加入使得傳統(tǒng)的處理工藝受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)，開發(fā)新型環(huán)保高效型水處理技術(shù)勢在必行。

微生物絮凝劑是一種天然高分子絮凝劑，具有高效、無毒、無二次污染、可自然降解的新型絮凝劑，廣泛應(yīng)用于水處理、食品加工和發(fā)酵工業(yè),尤其對有機色素具有較強的絮凝能力。但微生物絮凝劑用量大，成本高，對水質(zhì)要求苛刻等問題嚴(yán)重制約著微生物絮凝劑的大規(guī)模推廣和應(yīng)用。大量研究表明微生物絮凝劑與無機絮凝劑復(fù)配使用不僅能明顯提高絮凝率，而且還能大大減少絮凝劑的投加量。

1 實驗部分

1.1 廢水來源及水質(zhì)指標(biāo)

廢水取自肇慶市某紡織印染廠，該廠廢水水質(zhì)如表1：

表1 印染廢水排水水質(zhì)

該印刷廠主體生化處理工藝為：厭氧池→好氧池采用厭氧池前置的AO工藝處理廢水。由于該廠COD值較高，BOD/COD較低可生化性差，色度與SS都較高，因此在進入生化池前需對其進行絮凝處理，用于部分脫色及除去大部分的SS，COD以提高廢水的可生化性。但還原染料、硫化染料、冰染料的大量使用使得該廢水的化學(xué)絮凝效果相對較差，且化學(xué)絮凝劑的投加量較大，絮凝污泥的產(chǎn)生量隨之增加，加重系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。因此本文開發(fā)出相對高效的微生物絮凝劑并復(fù)配PAC應(yīng)用于該系統(tǒng)以解決上述問題。并通過實驗論述其處理效果。

1.2 菌種的來源

菌種取自該廠生化處理池中的活性污泥和剩余污泥經(jīng)過篩選，培養(yǎng)及馴化后得到的高效穩(wěn)定的優(yōu)勢菌種Q03。

1.3 化學(xué)試劑

PAC：無機絮凝劑聚合氯化鋁工業(yè)級其中Al2O3含量為29%～30%。

1.4 微生物絮凝劑（MBF）的制備

將菌株接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中（接種量為體積的 2%），振蕩培養(yǎng) 96h（120 r／min，30℃）所得發(fā)酵菌液即為本實驗采用的微生物絮凝劑XQ03。

1.5 主要儀器

立式壓力蒸汽滅菌器（LDZX-75KB，上海申安醫(yī)療器械廠）；高效離心機（AvantiJ-25XP，貝克曼庫爾特公司）；六聯(lián)攪拌器（JJ-6，江蘇省金壇市友聯(lián)儀器研究所）；電子天平（AL204-IC，梅特勒托利多儀器有限公司）；恒溫振蕩培養(yǎng)箱（HZQX100，太倉市華美生化儀器廠）；分光光度計（752S，上海棱光技術(shù)有限公司）

1.6 實驗方法

根據(jù)GBT16881-2008《水的混凝沉淀試杯試驗》進行絮凝試驗

1.6.1 MBF或PAC單獨應(yīng)用處理印染廢水

取500mL廢水于1L燒杯中然后置于六聯(lián)攪拌器上，在120r/min轉(zhuǎn)速下快速攪拌，加入不同量的XQ03或PAC或兩者復(fù)配藥劑，然后在120r/min下攪拌 1min后慢速（40r/min）攪拌 10min，沉降15min后取上清液在550nm波長下測吸光度值，以蒸餾水代替絮凝劑做空白對照。其中絮凝效果用絮凝率表示:

式中:A為對照上清液的吸光度；B為樣品上清液的吸光度。

1.6.2 MBF與PAC復(fù)配處理印染廢水

根據(jù)XQ03和PAC的最佳添加量進行正交實驗，絮凝試驗方法同上并測定各個配比下絮凝水樣上清液的COD值和SS值從而確定最佳的復(fù)配比例，獲得最優(yōu)的絮凝效果。其中:

1.6.3 考察復(fù)配絮凝劑處理印染廢水時的最佳pH

選擇MBF與PAC聯(lián)合處理廢水時的最佳配比，在不同的pH值下進行絮凝試驗，考察不同pH值下復(fù)配藥劑的絮凝效果。

2 結(jié)果與討論

2.1 單獨使用XQ03處理印染廢水

以50mL廢水中微生物絮凝劑菌液的加入量為橫坐標(biāo)，與之相對應(yīng)的絮凝率為縱坐標(biāo)繪制圖表，所得結(jié)果如圖1：

圖1 絮凝率隨微生物絮凝劑投加量變化曲線

由圖1可知隨著絮凝劑投加量的增加，絮凝率逐漸提高并在10mL時達到峰值，即最佳投加量為20mL/L。繼續(xù)增加絮凝劑投加量絮凝率反而下降，最佳值大約是固體顆粒表面吸附大分子化合物達到飽和時的一半的吸附量，此時大分子的固體顆粒上架橋的幾率最大。

2.2 單獨使用PAC處理印染廢水

PAC對印染污水的絮凝效果見圖2：

圖2 絮凝率隨PAC絮凝劑投加量變化曲線

由圖2可以看出，絮凝率在一定范圍內(nèi)隨著PAC的投加量增加而升高，當(dāng)投加量為450mg/L時絮凝率可達到89.1%，繼續(xù)加大投加量后絮凝率反而趨于穩(wěn)定。最佳投加量為450mg/L。

2.3 XQ03與PAC復(fù)配處理印染廢水

根據(jù)單一因素的實驗結(jié)果，各選取3組數(shù)據(jù)進行2因素3平行的正交實驗參數(shù)選取見表2。

表2 試驗因素與平行

表3 MBF與PAC復(fù)配的正交實驗結(jié)果

由表3中可見:在MBF投加量為16mL/L,PAC投加量為200mg/L時絮凝率最高為97.5%且此時COD去除率為44.1%，SS去除率為68.7%均最高，處理效果最好。因此最佳復(fù)配方案為MBF投加量16mL/L,PAC投加量200mg/L。

2.4 pH值對絮凝率的影響

選取試驗得到的最佳復(fù)配比即MBF投加量16mL/L,PAC投加量200mg/L進行不同pH值下的絮凝試驗，實驗結(jié)果圖3。

圖3 最佳復(fù)配比下絮凝率隨pH變化曲線

由圖3可見：在pH值7.0～9.0的范圍內(nèi)該復(fù)配方案的絮凝率都能保持在97%左右的較高水平，在此區(qū)間內(nèi)處理效果較好。

3 結(jié)論

3.1 通過實驗確定了微生物絮凝劑 XQ03和PAC復(fù)配處理印染廢水時的最佳投配比為MBF 16ml/L,PAC200mg/L；兩者聯(lián)合投加時比單獨使用其中任一種絮凝效果更好，與無機絮凝劑相比絮凝率由89.1%提高到97.5%，絮凝率提高了8.4%。

3.2 采用微生物絮凝劑和PAC復(fù)配時對比單獨使用兩種絮凝劑，復(fù)配使用時單劑投加量更少且能達到更高的處理水平。復(fù)配使用時無機絮凝劑的用量減少56%，微生物絮凝劑用量減少20%，絮凝劑的總投加量降低，從而大大降低了絮凝污泥的產(chǎn)生量，減少了二次污染和后續(xù)沉淀池的工作壓力。又因微生物絮凝劑菌種取自于后續(xù)生化工藝的活性污泥中，自產(chǎn)菌用于絮凝，對后續(xù)生化系統(tǒng)無負(fù)面影響，并能提高相應(yīng)的活性污泥濃度提高生化池的處理能力，進一步提高了整體污水處理系統(tǒng)的處理效果。

3.3 考查了復(fù)配藥劑對COD和SS的去除率，發(fā)現(xiàn)復(fù)配藥劑對COD和SS都有穩(wěn)定的去除效果，在最佳投加量下COD去除率可達44.1%，SS去除率可達68.7%，實現(xiàn)了絮凝池對COD和SS的一定去除功能，使BOD/COD提高到0.45，提高了廢水的可生化性。

3.4 確定了微生物絮凝劑和PAC聯(lián)合投加時在pH7.0～9.0的范圍內(nèi)均能維持較高的絮凝水平，適用范圍較廣。當(dāng)廢水pH＜9時無需調(diào)節(jié)酸堿度即能獲得較高的絮凝效果，當(dāng)廢水堿度＞9需調(diào)節(jié)堿度時，也降低了酸的投加量只需少量調(diào)節(jié)既能達到合適的pH值。