IC厌氧反应器处理印染废水的试验研究张挺

IC厌氧反应器处理印染废水的试验研究张　挺，骆　金（浙江至美环境科技有限公司，浙江杭州　310030）摘要　印染废水中污染物浓度较高，水质体现出COD高，BOD低，可生化性较差的特性，且废水呈碱性，属高浓度难降解有机废水。为了研究IC厌氧反应器用于印染废水减污预处理的可行性，采用碱减量废水膜法处理及TA回收后的出水作为试验用水，经IC反应器处理后，提高出水可生化性，并减少污泥产生量，结合后续好氧生物处理，使出水达标排放。关键词　IC厌氧反应器；印染废水；可生化性；污泥中图分类号：X703.1文献标识码：B文章编号：1005-9350(2013)08-0031-03ExperimentalresearchondyeingwastewatertreatmentusingICanaerobicreactorZHANGTing,LUOJin（ZhejiangChimeyEnvironmentScience&TechnologyCo.,Ltd.,Hangzhou310030,China）AbstractDyeingwastewaterwasrecognizedashighconcentrationdifficultdegradationorganicwastewaterforhighconcentrationorganics,highCOD,lowBOD,badbiodegradabilityandalkalinity.InordertoinvestigatethefeasibilityofpretreatmentondyeingwastewaterusingICanaerobicreactor,alkalipeelingwastewaterwastreatedbymembraneprocessingandTArecycling,thenthewaterwastreatedthroughICanaerobicreactor.Thewatermeetemissionlimitswithimprovedbiodegradabilityanddecreasedsludgeproductionafteraerobicbiologicaltreatment.KeywordsICanaerobicreactor；dyeingwastewater；biodegradability；sludge投稿日期：2013-01-17作者简介：张　挺(1980-)，男，工程师，硕士，主要从事水污染控制技术研究。印染废水成分复杂，主要分为3类，即高浓度废水、低浓度废水以及碱减量废水。印染废水水质COD高而BOD低，可生化性较差，且废水呈碱性，属高浓度难降解有机废水。采用传统的化学混凝+厌氧水解+好氧生物处理，不但污泥量大、成本高，且难以处理。目前普遍采用的第二代厌氧反应器(UASB反应器)由于容积负荷相对较低，有效容积小，水力停留时间长，占地面积大等缺陷并不能满足处理要求[1]，厌氧水解反应池处理效率较低，COD去除率一般在10%~20%。随着排放标准提高及废水回用要求，提高厌氧水解反应的效率十分必要。内循环厌氧反应器(InternalCirculationReactor，IC)是荷兰PAQUES公司于80年代中期在UASB反应器的基础上开发成功的第三代高效厌氧反应器，具有容积负荷高、能耗低、抗冲击能力强、造价低、占地面积小、附加值高等诸多优点[2]，目前已经成功应用于许多工业废水的处理，包括啤酒生产、造纸、食品加工、柠檬酸等行业。但是，IC厌氧反应器至今尚未在印染废水治理中应用，且相关的研究也较少[3]。本文对印染废水中的碱减量废水进行处理，对废水中对二苯甲酸进行回收后[4-5]，着重探讨利用自主研发的高效厌氧生物处理技术提高厌氧水解COD的去除效率，提高出水可生化性，有利于后续好氧生物处理[6]以及减少污泥排放量的处理方法。1　试验1.1　材料与仪器染整技术TextileDyeingandFinishingJournal第35卷第8期2013年8月Vol.35No.8Aug.20131.1.1　试验废水浙江某印染厂废水，经分类处理后，对二苯甲酸(TA)的回收率在90%以上，废水中的COD降低50%~70%。水质参数为：pH10~12，CODCr1000~1500mg/L，BOD50.16~0.38mg/L，NH4-N56~63mg/L。1.1.2　接种污泥某造纸厂IC反应器厌氧颗粒污泥，接种前先筛选污泥颗粒，洗去碎泥，接种污泥各项指标为：TSS88.75g/L，VSS80.42g/L，VSS/TSS90.6%，沉降性能大于100m/h。1.1.3　仪器根据试验特点及要求，设计了一个IC反应器，试验装置如图1所示。反应器采用有机玻璃制成，有效容积12.5L。反应区高度为145cm，内径11cm，高径比约为13。装置配备在线pH计，反应温度通过PCL温控系统控制在36℃左右。图1　IC反应器示意图1.2　启动方法IC反应器接种厌氧污泥后，先用稀释的欲处理废水浸泡接种污泥2~3d，使污泥基本适应该废水水质之后，再向反应器中进料，进行初次启动，启动时不需要严格厌氧，因为水中的溶解氧会很快被种泥中的兼性厌氧菌消耗并形成严格的厌氧条件。添加污泥量为3L，占反应器的24%，加入污泥后，开始进水，进水为轻污染废水物化处理后的出水。1.3　试验过程1.3.1　装置启动本试验先采用低污染废水进料，待出水稳定后逐渐增加废水的浓度直到设计的处理负荷，然后再缩短停留时间即增大水量。在启动过程中，逐渐增加营养负荷，投配量尽可能随着生物体的增加而增加，直至达到稳态运行。反应器容积负荷的改变主要通过调节进水流量和进水的COD来实现。开始时采用COD较低的预处理出水作为IC反应器启动的进水，反应器停留时间为21h，待反应器对废水COD的去除效率稳定一周后，逐步缩短废水的停留时间到12h，考察反应器去除效率及出水COD，并研究提高反应器去除效率的方法。1.3.2　反应器运行第一阶段：使用印染废水预处理出水，进水pH在6.5~7.5，COD为1100mg/L左右，容积负荷0.4kgCOD/(m3·d)，控制停留时间（HRT）为21h，反应器内温度约30℃。运行20天后COD去除率逐渐提高，稳定运行一周，容积负荷达到0.6kgCOD/(m3·d)左右。第二阶段：进水水质基本稳定，调节进水泵流量，缩短停留时间，控制在12h，容积负荷逐渐提高。强制内循环：由于印染废水COD相对较低，产气量较少，无法形成有效的内循环，利用计量泵从二级三相分离器下方引水，回流到反应器底部。试验用废水电导率较高，预处理出水电导率在6000μS/cm左右，印染综合废水电导率在11500μS/cm左右。试验过程中用硫酸调节废水pH。1.4　测试pH：由数显酸度计测定；温度：由温度计测定；产气量：由湿式气体流量计测定；CODCr：由消解分光光度法测定；BOD5：由稀释接种法测定；污泥观察及显微镜照相采用扫描电镜法。2　结果与讨论2.1　CODCr去除效果分析起始时向IC反应器内添加颗粒污泥3L，占反应器体积的24%，19.5gVSS/L，并开始进水，停留时间为21.5h。如图2、图3所示，由于颗粒污泥活性较高，第二天反应器开始产气，且废水COD去除效率达到35%左右。第6天之后，去除效率达到40%以上，容积负荷升高到0.6kgCOD/(m3·d)左右。之后继续运行13天，反应器容积负荷基本稳定，去除效率也稳定在40%左右，不再上升。于第18日将反应器停留时间逐渐缩短到12h。继续运行17天后，反应器容积负荷基本稳定在0.9kgCOD/(m3·d)以上，COD去除效率在35%左右。染整技术·32·第35卷张　挺，等：IC厌氧反应器处理印染废水的试验研究·33·第8期图2　反应器运行中进出水的CODCr图3　反应器容积负荷与COD去除效率关系图与IC反应器用于其他类型废水中的文献报道相比[7-9]，本试验中IC反应器对印染废水的COD降解效率以及反应器的容积负荷明显降低。原因是本试验污泥接种量为19.5gVSS/L，约为现有文献报道的1/3，水解酸化及产甲烷微生物含量减少，无法充分对印染废水中的大分子有机物进行水解酸化，产气量也相对减少。而与ABR反应器及UASB反应器处理印染废水的相关文献对比[10-11]，本试验的进水略高于文献中记载，而去除效率与文献中基本相同，在停留时间为24h时可达到40%以上。而当停留时间缩短到12h时，反应器对印染废水的COD去除效率高达33%左右，明显高于ABR及UASB反应器，这主要是由于本试验中设置了强制内循环，提高了废水与微生物之间的传质。2.2　反应器运行过程中产气量的变化反应器运行中产生的气体从集气罩排出，经过洗气瓶吸收厌氧产生的CO2，甲烷气体由湿式气体流量计计量，分析产气速率与容积负荷结果见图4。图4　产气速率与容积负荷的变化趋势由图4可以看出，随着容积负荷的增加，产气速率总体呈上升趋势。但是反应器产气量较少，无法形成自循环。另外，系统进水COD较低，只有1100mg/L左右，而IC反应器的容积负荷可高达UASB反应器的4倍[2]，进水COD过低，且印染废水的可生化性较差，对微生物的毒害作用较强，从而影响了反应器的容积负荷以及生物活性，没有足够的产气带动反应器内液体进入集气罩形成自循环，进一步影响了进水与污泥间的传质，也影响了COD的去除效率。3　结论（1）传统的厌氧水解池COD去除效率只有10%~20%，与之相比，本试验采用的强制内循环高效厌氧反应器的COD去除效率可以达到40%左右，有效提高了废水处理效率，降低了后续好氧生物处理的负荷。（2）由于印染废水温度较高，经适当冷却后即使在环境温度较低的冬季也适宜产甲烷菌的生长，使厌氧微生物较高，能有效处理废水中的COD。（3）与混凝法相比，无需投加混凝剂，整个工艺污泥产生量极少，且基本为生化污泥，既减少了总的污泥产量，又降低了污泥处理成本及难度，达到了污泥减量的目标。（4）本试验对IC厌氧反应器用于印染废水的减污预处理效果做了初步研究，下一步可对反应条件及参数等做进一步的优化研究，以提高COD去除效率。参考文献：[1]　梁耀开,邓毛程,梁　磊.新型(IC)厌氧反应器处理酒　　厂废水的试验研究[J].中国酿造,2012,31(4):151-154.[2]　邹　华,魏学军,阮文权,等.内循环(IC)厌氧反应器　　处理糖蜜酒精废水的研究[J].环境工程学报,2007,1(5):41-44.（下转第39页）05101520253035200015001000500天数/d进水COD出水COD；COD浓度（mg·L-1）HRT=21hHRT=12h510152025303500.300.600.901.201.501.809080706050403020101000COD去除效率（%）容积负荷/(kgCOD·m-3·d-1)容积负荷COD去除效率；天数/dHRT=21hHRT=12h产气速率/(L·h-1)5101520253035000.200.400.600.801.001.201.401.600.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00天数/d容积负荷、(kgCOD·m-3·d-1)容积负荷产气速率；仇振华，等：新型牛仔纱线阳离子改性工艺研究·39·第8期2.3　氢氧化钠质量浓度牛仔纱线在改性剂质量浓度为20g/L，渗透剂质量浓度为5g/L，改性温度为80℃，改性时间为10s，氢氧化钠质量浓度为2、4、6、8、10g/L，二浸二轧，烘干。采用活性染料的工艺配方进行染色，不同氢氧化钠质量浓度下染色后纱线的K/S值见图3。24681024262830氢氧化钠质量浓度/(g·L-1)K/S值图3　氢氧化钠质量浓度对纱线K/S值的影响由图3可知，随着氢氧化钠质量浓度的升高，纱线的K/S值逐渐升高，但是当氢氧化钠质量浓度升至5g/L后，再增加氢氧化钠的添加量，K/S值反而下降。这可能是由于碱质量浓度升高