粉末活性炭強(qiáng)化SBR法處理有機(jī)化工廢水
l現(xiàn)有SBR工藝運(yùn)行存在的問(wèn)題
遼寧某油習(xí)旨化學(xué)廠污水處理站采用厭氧一SBR工藝處理廢水具體流程見(jiàn)圖1．污水站實(shí)際平均日進(jìn)水量約
由于實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中自控設(shè)備損壞率高，維修周期較長(zhǎng)，因此SBR反應(yīng)池采用預(yù)定反應(yīng)時(shí)間的運(yùn)行方式，每周期為24h，其中進(jìn)水段時(shí)間為2h，曝氣方式為邊進(jìn)水邊曝氣，曝氣時(shí)間為10h，沉淀時(shí)間為30min，其余為閑置時(shí)段．
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運(yùn)行過(guò)程中該廠車間批次排出的廢水水質(zhì)、水量變化幅度增大；排放廢水中有少量對(duì)活性污泥有毒害作用的鹵化烷基銨類陽(yáng)離子表面活性物質(zhì)，因此運(yùn)行效果明顯下降，出水達(dá)標(biāo)率降低．此外運(yùn)行過(guò)程中SBR池表面經(jīng)常產(chǎn)生大量灰褐色泡沫，粘有大量活性污泥，即使采取曝氣階段末期投加5mg／LFeC13的助凝措施，SVI稍有降低，但仍保持在210以上．SBR法雖然以穩(wěn)定性和可靠性優(yōu)于其他活性污泥法，但仍不能完全適應(yīng)負(fù)荷變化很大、含有一定毒害物質(zhì)的小型工業(yè)廢水處理場(chǎng)合．因此有必要尋求一種靈活而有效的方法解決所面臨的問(wèn)題．
20世紀(jì)9o年代，美國(guó)杜邦公司首次采用了在SBR系統(tǒng)中投加PAC的PAC—SBR生化系統(tǒng)處理高濃度有機(jī)廢水，并取得成功，隨后該工藝由于簡(jiǎn)單易行、靈活有效得以迅速發(fā)展J．PAC—SBR工藝在原有的SBR工藝基礎(chǔ)上不需任何工程改動(dòng)，非常適于現(xiàn)有SBR工藝的強(qiáng)化運(yùn)行J．因此對(duì)該工藝進(jìn)行了生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)研究，以考察取代現(xiàn)有工藝的可行性．
2試驗(yàn)結(jié)果與討論
2．1試驗(yàn)方法
試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目均采用標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)分析方法：COD。采用酸性重鉻酸鉀法，色度測(cè)定采用稀釋比色法，SS測(cè)定采用濾紙分析法，總氮和總磷采用過(guò)硫酸鉀消解比色法，陰離子表面活性劑采用亞甲基藍(lán)比色法，陽(yáng)離子表面活性劑采用碳吸附一紅外法測(cè)定．
2．2PAC吸附性能及投加量的確定
該部分試驗(yàn)主要是考察PAC對(duì)厭氧處理后出水的吸附性能并初步確定PAC投加量．實(shí)際測(cè)定基本參數(shù)如下：碘值為865．1mg／L，亞甲基藍(lán)值為174mg／L，粒子目數(shù)為200(>90％)．試驗(yàn)采取將250目篩網(wǎng)篩分后的PAC配制成試驗(yàn)用厭氧池出水經(jīng)濾紙過(guò)濾處理后COD為725mg／L，總氮為21．5mg／L，總磷為3．3mg／L，色度為300倍，陽(yáng)離子表面活性劑為0．6mg／L．取該水樣850mL置入lL燒杯中。采用磁力混凝攪拌機(jī)攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為120r／min．根據(jù)PAC—SBR處理印染廢水、城市污水等試驗(yàn)資料，PAC投量多在l5—220mg／L．分取4mL．PAC懸濁液分別注入各個(gè)燒杯中，按不同的時(shí)間取樣，經(jīng)濾紙過(guò)濾后對(duì)COD。、陽(yáng)離子表面活性劑等指標(biāo)進(jìn)行分析．
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從圖2、圖3可以看出，隨吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，COD和陽(yáng)離子表面活性劑均呈下降趨勢(shì)．PAC對(duì)COD。的吸附在120—150min達(dá)到平衡點(diǎn)，隨后COD。去除率稍有下降并穩(wěn)定在25％一30％．吸附去除陽(yáng)離子表面活性劑速度較快，40～60min即可達(dá)到吸附平衡，吸附80min后99％的陽(yáng)離子表面活性劑得到去除，這說(shuō)明PAC對(duì)以陽(yáng)離子表面活性劑為代表的毒害物質(zhì)選擇性吸附較好，去除效果理想
2．2．2PAC對(duì)厭氧池出水的吸附等溫線和投加量的確定
厭氧池出水經(jīng)濾紙過(guò)濾處理后COD。為617mg／L，總氮為12．6mg／L，總磷為3．3mg／L．取該水樣850mL置入1L燒杯中，然后分別投加0．5、1、2、4、6、8、10和12mLPAC懸濁液，采用磁力混凝攪拌機(jī)攪拌反應(yīng)150min．對(duì)水樣進(jìn)行過(guò)濾處理，考察COD的去除情況．試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示．
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隨著PAC投加量的增大，COD吸附平衡濃度逐漸下降，同時(shí)PAC對(duì)COD吸附量也呈下降趨勢(shì)．出于經(jīng)濟(jì)方面的考慮，試驗(yàn)控制PAC最大投加量為600ms／L，但從整體趨勢(shì)來(lái)看，繼續(xù)增大PAC投加量，COD。去除率還可進(jìn)一步提高．將試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理進(jìn)行Freundlich吸附等溫線擬合，可得試驗(yàn)溫度下PAC對(duì)COD。的吸附等溫式：
Q=KC
Q：10×C·嘲(R=0．7107)，
式中：Q為平衡吸附容量(COD／PAC)，mg／ms，C為吸附質(zhì)COD的平衡質(zhì)量濃度，mg／L，K和1／n為無(wú)量綱吸附常數(shù)．一般來(lái)說(shuō)吸附常數(shù)1／>2，就可以認(rèn)為PAC對(duì)該廢水中COD。的吸附性能較差．本試驗(yàn)中PAC對(duì)COD的吸附常數(shù)1／為2．79，故PAC適于選取較大的投加量．結(jié)合經(jīng)濟(jì)方面的考慮，初步確定PAC投加量為100ms／L．
2．3PAC—SBR工藝的生產(chǎn)性試驗(yàn)研究
在兩組SBR池中選1池投加粉末活性炭，以PAC—SBR方式運(yùn)行，2#池以傳統(tǒng)預(yù)定反應(yīng)時(shí)間方式運(yùn)行，作為參考．投加方式采用人工直接投加的方式，投加時(shí)間設(shè)在曝氣階段開始30min后．各池每周期運(yùn)行時(shí)間均為24h，其中曝氣時(shí)間為10h，根據(jù)DO大小調(diào)節(jié)曝氣強(qiáng)度為100—250m／h，氣水比為(3—7)：1；沉淀時(shí)間為3Omin，排水時(shí)間為3O一60min，其余為閑景階段．設(shè)定每2h曝氣10min，曝氣強(qiáng)度為100m／h．排泥方式為浮子液位控制排泥，隔天排1次，每次1Om，控制污泥齡為20d左右．剩余污泥重力自流進(jìn)入污泥消化池，上清液返回厭氧池處理，底層沉積污泥脫水后外運(yùn)處景．
2．3．1PAC—SBR工藝處理效果及機(jī)理分析
PAC—SBR工藝與SBR工藝處理效果分別見(jiàn)表1、2．
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通過(guò)表1、2可以看出，正常運(yùn)行期間對(duì)于多數(shù)污染物，兩種工藝均能達(dá)到較為理想的處理效果．第二類污染物中的氨氮、總油、懸浮物和陰離子表面活性劑等指標(biāo)均低于污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978—88)中的一級(jí)新擴(kuò)建標(biāo)準(zhǔn)，PAC—SBR工藝處理后CODBOD等有機(jī)物指標(biāo)可滿足一級(jí)新擴(kuò)建標(biāo)準(zhǔn)，而SBR工藝處理后該兩項(xiàng)指標(biāo)僅滿足一級(jí)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)．對(duì)于總氮兩種工藝去除效果均較理想，去除率都在7O％以上．
在本實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)比較表1、2可以看出，投加PAC可以同時(shí)提高COD。、BOD的去除率，但對(duì)BOD去除率的改善作用更為明顯．一般來(lái)說(shuō)，COD。代表了污水中絕大多數(shù)有機(jī)物，而BOD則代表了其中容易被生物所降解的部分，因此，PAC—SBR工藝對(duì)可降解有機(jī)物優(yōu)異的去除性能在一定程度上可以說(shuō)明微生物與PAC存在相互加強(qiáng)的關(guān)系．
SBR工藝由于微生物內(nèi)源呼吸作用強(qiáng)烈，產(chǎn)生剩余污泥量很少，相應(yīng)的排泥量也較少，因此對(duì)磷的去除效果較差，但這種條件有利于世代期較長(zhǎng)的亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的增殖，從而促進(jìn)硝化反應(yīng)的進(jìn)行，提高了氨氮和總氮的去除率．PAC—SBR工藝相比SBR工藝來(lái)說(shuō)總磷的去除率較高，這是由于投加的PAC對(duì)磷有一定的吸附性能，同時(shí)微生物與PAC相互加強(qiáng)的作用也提高了氨氮的去除效率．
SVI和MISS、MLVSS是污泥沉降性能和污泥狀況的主要參數(shù)．從結(jié)果可以看出，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中PAC—SBR工藝的SVI均在低于100，而SBR工藝的SVI數(shù)次超過(guò)120，因此投加PAC可以有效降低污泥膨脹發(fā)生的可能性．PAC—SBR工藝的MISS和MLVSS指標(biāo)均稍高于SBR工藝，但二者比值相差不大，沒(méi)有出現(xiàn)污泥有機(jī)活性成分降低的不良現(xiàn)象，說(shuō)明投加PAC并沒(méi)有降低活性污泥中生物成分的比重．
2．3．2污泥狀況分析
實(shí)驗(yàn)期間PAC—SBR工藝和SBR工藝均未出現(xiàn)明顯的污泥膨脹等不良現(xiàn)象，但SBR池面泡沫現(xiàn)象仍比較重．對(duì)于投加PAC對(duì)泡沫現(xiàn)象改善作用的機(jī)理目前還沒(méi)有定論，實(shí)驗(yàn)期間污泥指標(biāo)參數(shù)如表3所示，
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3結(jié)論
1)傳統(tǒng)的SBR工藝雖然以穩(wěn)定性和可靠性優(yōu)于其它活性污泥法，但仍不能完全適應(yīng)負(fù)荷變化很大、含有一定毒害物質(zhì)的小型工業(yè)廢水處理場(chǎng)合，主要表現(xiàn)有污泥SVI升高、處理效果下降、泡沫問(wèn)題等．
2)PAC對(duì)厭氧池出水的靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)COD的吸附在120～150rain達(dá)到平衡，吸附常數(shù)K和1／n分別為1．0×10和2．7938，初步確定PAC投加量為100mg／L．
3)PAC—SBR工藝對(duì)COD、BOD5、SS、NH3一N等污染指標(biāo)的去除效果均優(yōu)于SBR工藝，對(duì)比PAC—SBR工藝對(duì)COD。、BOD5去除效果的改善作用不同，在一定程度上可以說(shuō)明微生物與PAC存在相互加強(qiáng)的關(guān)系是PAC—SBR工藝對(duì)有機(jī)物去除的改善作用機(jī)理．
4)投加PAC可以在不降低活性污泥中生物各參數(shù)均在曝氣階段反應(yīng)成分比重的前提下，降低SVI，改善污泥沉淀性能．
5)PAC—SBR工藝由于簡(jiǎn)單易行、靈活有效，不需任何工程性改動(dòng)，對(duì)于現(xiàn)有的SBR工藝是一種良好的改進(jìn)方法．
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