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在众多的印染废水处理方法中,厌氧-好氧联用技术由于联合发挥双方优势,相互弥补对方不足,同时还具备生物法废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低等优点,具有不可比拟的实用优势。但是分散的结构和庞大的占地面积却限制了该法在印染废水治理领域以及皮革染色废水处理领域的广泛应用,因此,改进厌氧-好氧联用技术的关键途径就是通过结构的合理组合实现厌氧反应器和好氧反应器的一体化,在保证厌氧-好氧联用原理的前提下,尽可能的紧凑反应器的结构,减少反应器的占地面积。
本试验正是基于上述思路,自行设计并制作了厌氧-好氧一体化反应器,并从水力特性、启动特性和对于低浓度染料废水的降解效果等方面,对该反应器的性能进行了初步探索,以期可以为市场提供一种实用的生物反应器并为该反应器的应用提供参考。
(1)厌氧-好氧一体化反应器采用圆柱体结构,由厌氧区、好氧区和沉淀区三部分构成。厌氧区选用厌氧折流板反应器(ABR),分隔成若干隔室,各个隔室顶部设有填料,起到三相分离器的作用;好氧区选用活性污泥反应器,内设曝气装置;沉淀区选用类竖流式沉淀池。
(2)由于结构的改变直接影响反应器的水力流态特征和死区体积的大小,而这两个因素对反应器的处理效果又有很大影响,故以染料为示踪剂进行示踪脉冲响应实验,对该反应器ABR区的水力特性行进研究,并与普通ABR反应器进行对比,结果表明:当水力停留时间(HRT)在1h至9h变化时,圆柱体厌氧折流板反应器(CABR)的C-θ曲线比普通ABR反应器更趋于正态分布;CABR反应器的死区容积率Vd/V间于0.154~0.026之间,低于普通ABR反应器;CABR反应器的完全混合槽串联数N值间于6.76~8.26之间,高于普通ABR反应器,这说明与普通ABR反应器相比,CABR反应器的容积利用率高,且推流化程度更强。
(3)ABR区的启动采用低负荷启动法。连续进出水,启动初始负荷CODCr为1.0kg/(m3·d),固定HRT=24h,依据反应器运行效果,分阶段逐步提高进水CODCr浓度,最终进水CODCr浓度达到4000mg/L,CODcr去除率稳定在90%以上,经过驯化期、提高负荷期和稳定期三个阶段,共历时81d完成启动。启动过程中对于pH值、挥发性脂肪酸(VFA)和碱度的连续监测结果表明:这三个指标的变化规律与ABR反应器的运行状况密切相关。
好氧区的启动在ABR区启动的第71d开始,由于ABR区的稳定运行和前期对活性污泥的良好驯化,使得好氧区在短时间内启动成功。此外,试验结果还表明,虽然好氧区的CODCr绝对去除量远小于ABR区,但是它对废水的达标排放至关重要。
(4)维持进水CODCr负荷不变,逐步增加进水的染料浓度,从10mg/L至180mg/L,试验结果表明:该反应器对于低浓度染料废水具有良好的去除效果,浓度在10mg/L至90mg/L时,去除率可以达到100%,浓度在120mg/L至180mg/L时,去除率也在95%以上。ABR区的良好运行是反应器高去除率的主要因素,这也表明低浓度染料废水对于厌氧菌的抑制作用很弱。