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随着国家节能减排政策的大力推进,工业企业的废水回用技术备受关注,特别是低成本,高效率的废水深度处理回用技术将为企业竞争力的提高带来较大帮助,格外受到欢迎。
本论文针对印染废水生物处理二级出水污染物浓度低、可生化性差、细菌不易增值等特性,在综合考虑各种废水深度处理技术优缺点的基础上,最终选用生物活性碳(Biological Activated Carbon)废水处理技术进行研究。活性炭利用其强吸附作用,将废水中的有机物,溶解氧和微生物富集于其表面,炭表面对有机物的富集,提高了微生物对低浓度废水的降解速率,短时间内即可获得较高的处理效果。
论文设计制作了生物活性碳反应器,为该反应器选择了吸附性能较好的活性炭种类;并利用该反应器研究了生物活性碳工艺中载体活性炭上微生物的培养过程(即活性碳载体挂膜的过程)、反应器稳定运行期间生物活性碳对污染物的去除效果、生物活性碳工艺的反冲洗周期及操作条件;进一步研究了生物活性碳去除污染物过程中的影响因素,确定了该工艺最佳的操作条件;利用小型炭柱模型的吸附试验,确定了生物活性碳工艺的运行周期。
试验通过测定活性炭的吸附性能指标,物理性能指标及化学性能指标,最终确定选择由湖南南县一厂家提供的椰壳活性炭,其碘吸附值为832g/kg,苯酚吸附值为807g/kg,强度为88%,水分为15.03%,灰分为3.22%,堆积密度为446~459kg/m3,pH为7.2。
实验结果表明:当水温为15~22℃,水力停留时间为1.1h,生物活性碳反应器成功挂膜需30天。挂膜期间,COD和NH4-N的进水平均浓度分别为107mg/L和1.80mg/L时,出水平均浓度为31mg/L和0.74mg/L。稳定运行期间,COD、色度、NH4-N和SS出水平均浓度依次为36.0mg/L、12倍、0.5mg/L和10mg/L。主要出水指标低于《生活杂用水水质标准CJ25.1-89》中相应规定,可用于厂内绿化及城市扫除;并达到了《纺织染整工业废水治理工程技术规范(HJ471-2009)》中对回用水水质要求,可回用于退浆、煮练、漂白及丝光等前道工序。试验根据反应器运行效果,确定反冲洗方式为气洗-气水联合-水洗,气洗强度为6~8L/(m2·s),历时3min;气水联合冲洗5min;水洗强度为9~13L/(m2.s),历时7min。
BAC对污染物的去除是通过活性炭和微生物共同作用来实现的。采用BAC工艺处理低浓度废水时,炭层高度、水力负荷及溶解氧浓度是影响工艺运行的重要参数。实验结果表明,炭层高度为500mm、控制水力负荷为0.33m3/(m2·h)、进水DO浓度为5mg/L时,该工艺对COD、色度和NH4-N的去除率分别达到了68%、71%和73%,出水水质良好。另外,温度和pH也能影响BAC工艺的运行。实验表明,温度在17℃以上,pH范围为6~8时,BAC处理低浓度废水,运行效果良好。
最后,根据快速小型炭柱对污染物吸附实验的结果,预测仅就吸附作用来讲,该反应器内的活性碳可以稳定运行101天。BAC对印染废水的深度处理效果良好,工艺操作简单、管理方便,在废水的深度处理中具有很好的发展前景。