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本文模拟某明胶公司生产排放的高氯、高钙有机废水水质,通过实验室自配该废水作为实验用水(即供试废水)。并分别通过预处理法加入阻垢剂、活性污泥法加入阻垢剂(与不加阻垢剂的空白反应器进行对比)来处理该废水。研究了在不同反应条件下,阻垢剂聚环氧琥珀酸钠在预处理法及活性污泥法中对该废水的阻垢效果、COD去除率、活性污泥的沉降性能、生物相变化规律以及污泥减量化程度。实验结果表明: 通过预处理法和活性污泥法工艺对自配高氯、高钙有机废水进行处理的实验研究可知阻垢剂聚环氧琥珀酸钠对高氯、高钙有机废水中Ca2+的阻垢率受到体系中阻垢剂的投加量、供试废水pH、反应温度、反应时间的影响。实验结果表明阻垢剂与高钙废水中Ca2+络合反应,达到最佳阻垢率的条件为:阻垢剂投加量15 mg/L,供试废水pH=6.0,反应温度35℃(活性污泥法为30℃),反应时间12 h。在该反应条件下,聚环氧琥珀酸钠对废水中Ca2+的阻垢效果最好,阻垢率最大,为78.32%(活性污泥法为75.06%)。利用阻垢剂聚环氧琥珀酸钠与高钙废水中的Ca2+反应,生成可溶于水的稳定的螯合物,有效地降低了废水中78.32%(活性污泥法为75.06%)的Ca2+生成CaCO3垢析出沉积在活性污泥上,从而减少了沉积在活性污泥上CaCO3垢的量,在一定程度上达到了污泥减量化的目的,增强了污泥的生物活性,节省了污泥处理的成本。但是相比于本文第3章阻垢剂聚环氧琥珀酸钠在高钙废水预处理过程中的最大阻垢率78.32%,本文第4章阻垢剂聚环氧琥珀酸钠在活性污泥法工艺处理高钙废水过程中的最大阻垢率为75.06%,比78.32%要低。这可能是因为高钙废水中的Ca2+和活性污泥胞外聚合物(EPS)中的负电基团之间相结合,形成稳定的化合物,使得废水中的Ca2+浓度下降,造成与阻垢剂络合反应的Ca2+减少,从而使得最大阻垢率降低。 在用活性污泥法对自配高氯、高钙有机废水进行处理的工艺中,投加阻垢剂的1号反应器中活性污泥的MLSS平均值为3810 mg/L,而不加阻垢剂的2号反应器中活性污泥的MLSS平均值为5687 mg/L,加了阻垢剂的反应器中活性污泥的MLSS平均值明显低于不加阻垢剂的反应器中活性污泥的MLSS平均值,所以阻垢剂在污泥减量化过程中起到非常重要的作用,加入阻垢剂聚环氧琥珀酸钠能使反应器中的污泥减量,达到污泥减量化的目的。 在用活性污泥法对自配高氯、高钙有机废水进行处理的工艺中,投加阻垢剂的1号反应器中活性污泥的SVI值在第一个实验周期为70 mL/g,在最后一个实验周期为130 mL/g;而不加阻垢剂的2号反应器中活性污泥的SVI值在第一个实验周期为51 mL/g,在最后一个实验周期为56 mL/g,投加阻垢剂可使1号反应器中CaCO3垢沉积到活性污泥上的量低于不加阻垢剂的2号反应器,使得1号反应器中污泥的无机物含量及可压缩性低于2号反应器;1号反应器中污泥的沉降性能低于2号反应器,从而使得2号反应器的SVI值低于1号反应器。1号反应器内活性污泥的生物活性高于2号反应器。 在用活性污泥法对自配高氯、高钙有机废水进行处理的工艺中,加入阻垢剂的1号反应器的COD去除率明显高于未加阻垢剂的2号反应器的COD去除率,平均相差14.59%,且1号反应器的COD去除率与2号反应器的COD去除率相比,数值上下波动较小,1号反应器内污泥生物活性良好,运行稳定。 通过对三种阻垢剂聚丙烯酸(PAA)、聚天冬氨酸(PASP)、聚环氧琥珀酸钠(PESA)的可生物降解性研究可知,PAA的10 d降解率为18.32%,28 d降解率为39.87%,评价为可生物降解性阻垢剂,PASP和PESA的10 d和28 d降解率分别为28.69%、65.34%和18.81%、70.29%,评价为易生物降解性阻垢剂。由于PASP和PESA不会对活性污泥处理系统产生高聚物富集等二次污染,所以可作为长期使用的绿色安全型阻垢剂。而PAA长期使用会对活性污泥处理系统产生高聚物富集二次污染,所以PAA则被建议短期使用。此外,根据赵凯的研究发现将PASP应用于高氯、高钙有机废水的处理过程中COD的去除率出现负值,即COD去除率下降。所以在高氯、高钙有机废水的处理过程中不建议使用PASP。因此,本文在对高氯、高钙有机废水处理过程中选用的阻垢剂为聚环氧琥珀酸钠(PESA)。 综上所述,本文分别通过预处理法加入阻垢剂、活性污泥法加入阻垢剂(与不加阻垢剂的空白反应器进行对比)来处理高钙明胶废水,对这两种方法所得的最佳阻垢率进行对比可知:这两种方法都可以达到污泥减量化的目的,只不过预处理法加入阻垢剂对高钙明胶废水的阻垢效果要好于活性污泥法加入阻垢剂,前者的污泥减量化程度要优于后者。所以,建议在高钙明胶废水处理的工程应用上采用预处理法加入阻垢剂。