ABR两级接触氧化池联合净化印染废水殷红桂

ABR-两级接触氧化池联合净化印染废水印染（2017No.3）ABR-两级接触氧化池联合净化印染废水殷红桂，唐子夏，王旭，汪银梅（徐州工程学院环境工程学院，江苏徐州221111）摘要：采用ABR-两级接触氧化池联合处理印染废水，探讨了HRT对ABR反应池运行效果的影响和两级接触氧化池的净化效果。结果表明，HRT降低会导致ABR净化效果明显下降，但是ABR为后续的好氧生物处理提供良好的降解条件；当HRT为10h时，COD和色度平均去除率分别达22.5%和51%，B/C比值为0.3。ABR出水再经过两级接触氧化池，出水的COD、BOD和色度分别为32.2~77.3mg/L、7.9~19.6mg/L和11.6~49.1，均达到了GB4287—2012《纺织染整工业水污染物排放标准》直接排放的要求。关键词：印染废水；ABR反应池；生物接触氧化；生物降解中图分类号：TS199文献标识码：A文章编号：1000-4017（2017）03-0015-04DyeingwastewaterpurificationbyusingABRandtwostepsbiologicalcontactoxidationtankYINHong-gui,TANGZi-xia,WANGXu,WANGYin-mei(SchoolofEnvironmentalEngineering,XuzhouInstituteofTechnology,Xuzhou221111,China)Abstract:DyeingwastewateristreatedbyusingABRandtwostepsbiologicalcontactoxidation.Thein⁃fluenceofHRTontheoperationefficiencyofABRandthepurificationefficiencyoftwostepsbiologicalcontactoxidationsareinvestigated.TheresultsindicatethatthepurificationefficiencyofABRhassignifi⁃cantlydecreasedwiththereductionofHRT.However,theeffluentofABRprovidesgooddegradationconditionsforsubsequentaerobicbiologicaltreatment.TheaveragedremovalratesofCODandcolorare22.5%and51%,theB/Cratiois0.3.TheeffluentofABRisfurthertreatedbytwostepsbiologicalcontactoxidations,sotheCOD,BOD,coloroftheeffluentare32.2~77.3mg/L,7.9~19.6mg/Land11.6~49.1NTU,respectively.Thewaterqualitiescanmeetthedemandofdischargestandardofwaterpollut⁃antsfortextiledyeingandfinishingindustry(GB4287—2012).Keywords:dyeingandfinishingwastewater;ABR;biologicalcontactoxidation;biodegradation收稿日期：2016-10-29基金项目：住房与城乡建设部科技计划项目（2012-K7-14）；科技部星火计划项目（2013GA690421）。作者简介：殷红桂（1995-），女，本科，主要从事水污染控制研究。通信作者：汪银梅（1980-），女，副教授，博士，主要从事污水除磷脱氮研究。0前言印染废水含有染料、PVA浆料、人造丝碱解物和多种助剂等难生化降解的有机物，是较难处理的工业水体之一，对环境接纳介质（水体、土壤）造成了严重污染[1]。印染废水处理方法有吸附法、化学絮凝沉淀法、臭氧氧化法、电解法和气浮法等[2-6]，有些处理方法的去除效果偏低、二次污染较重、成本高，不适合大水量印染废水的处理要求，也不利于环境保护[7-8]。生物法是一种环境友好、高效低耗的处理方法，是目前较好的水质净化技术[9]。水解酸化的主要功能是将污水中的复杂有机物分解为相对低分子质量的有机物，从而容易被好氧微生物所降解，以达到降解难降解有机物的目的[10]。使用广泛的厌氧折流板反应器（ABR）反应池，由折板分隔成多个反应隔间，每个反应隔间又分为上行室和下行室。因为每个部分各自独立工作，所以在这些隔间里能够分梯度培养微生物。ABR可以实现厌氧反应的时间及空间的分离[11-12]。考虑到生物膜法工艺具有更高的生物浓度、更强的耐冲击负荷和较少的剩余污泥产量，将ABR反应池出水再经过接触氧化池处理，在好氧接触氧化池的净化下，出水有望达到GB4287—2012《纺织染整工业水污染物排放标准》直接排放的要求[13]。本试验以ABR-两级接触氧化池组合系统为研究对象，考察了停留时间（HRT）对ABR系统预处理印染废水的效果和特性的影响，以及两级接触氧化池对预处理后印染废水深度处理的效果。15印染（2017No.3）反应池、接触氧化池、沉淀池等均由有机玻璃制成，ABR反应池（长方体形）有效高300mm，底面宽300mm，长500mm，有效容积45L，ABR反应池内被挡板分为5个小反应室，每个小反应室又分为升流区和降流区（容积比为4∶1），每个小反应室顶部设有取样口，底部设有排泥口。一级生物接触反应池（长方体形）有效高度300mm，底面宽250mm，长300mm，有效容积22.5L，其中填充空心球填料（填充率50%）；二级生物接触反应池（长方体形）有效高度300mm，底面宽300mm，长500mm，有效容积45L，其中填充空心球填料（填充率60%）。工艺流程如图1所示。#$%5@ @ 4-####UO图1工艺流程图Fig.1Schematicdiagramofexperimentalset-up污水箱中的污水（调节pH值为中性）在蠕动泵的作用下泵入ABR反应池第一反应室，污水依次经过5个反应室，ABR出水进入中沉池进行泥水分离，部分污泥回流至ABR反应池进水口，部分污泥排出。再依次进入第一级生物接触氧化反应池和第二级生物接触氧化反应池，出水后进入终沉池沉淀后直接排放，终沉池中的剩余污泥排出。接触氧化池1和接触氧化池2由鼓风机供氧，底部设置自制的穿孔管布气装置，溶解氧分别保持为2.5~3.0mg/L和3.0~3.5mg/L。1.2原水水质和试验启动原水为某污水处理厂的进水，80%（V/V）的废水来自一个印染厂排水，20%（V/V）为其他工业废水和周边小区的生活污水。原水水质指标见表1。水质测定方法按照国家标准方法《水和废水监测分析方法》（国家环保总局）测定。蠕动泵、鼓风机和试验药剂均购置于南京森贝伽生物科技有限公司。表1印染废水的水质指标Table1Waterqualitiesofdyeingwastewater水质指标COD/（mg·L-1）BOD/（mg·L-1）BOD/COD（B/C）范围418~76657.4~123.60.15~0.23平均值51795.00.20水质指标色度/度pH值-范围250~5127.86~8.96-平均值3808.37-1.3试验启动接种污泥分别取自徐州大众水务运营有限公司的A2/O工艺中的厌氧池（接种给ABR反应池）和A2/O工艺中的好氧池（接种给生物接触氧化池），进行接种、驯化和培养。ABR反应池先采用批式培养方式（ABR反应池和中间沉淀池之间实现内循环），接种污泥加入ABR后，MLSS为6000~7000mg/L。ABR反应池运行周期为24h（反应时间为22h，沉淀1.5h，进水和排水0.5h），换水80%，在ABR反应进水中加入少量的工业葡萄糖，COD进水浓度维持在1000mg/L左右，加速活性污泥的成熟。45天开始，ABR反应池中的成熟污泥呈非常明显的絮状结构。生物接触氧化池接种污泥后MLSS（混合液悬浮固体）为3000~3500mg/L，和ABR反应池一样进行内循环闷曝（生物接触氧化池和终沉淀池之间实现内循环），生物接触氧化反应池运行周期为24h（反应时间为22h，沉淀1.5h，进水和排水0.5h），换水80%，在ABR反应进水中加入少量的工业葡萄糖，COD进水浓度维持在500mg/L左右，加速生物膜的成熟。24d开始，空心球填料表面均具有明显的生物膜，生物膜内指示性微生物中出现大量的群居钟虫、轮虫等。试验阶段，采用原水连续进入，ABR停留时间（HRT）逐步变为24、18、14、10h（每个HRT段运行10d），温度维持在20℃。2结果与讨论2.1HRT对COD、BOD去除效果和B/C值的影响当进水COD为418~766mg/L，HRT分别为24、18、14、10h时，出水COD质量浓度为270~524mg/L，COD的平均去除率分别为36.3%、29.4%、25.5%和22.5%。从试验数据发现，HRT越长越有利于COD16ABR-两级接触氧化池联合净化印染废水印染（2017No.3）的去除，这是因为延长HRT能提高COD和微生物的接触时间、降解时间和吸附时间。另外，进水BOD质量浓度为96~149mg/L时，出水BOD质量浓度变化范围为120~144mg/L，有时略有升高，这可能是因为其中部分难生物降解的有机物被转化为可生物降解的有机物。试验发现，出水B/C值与HRT之间呈正相关性。HRT为10h时，B/C值最低（0.3），而HRT为24h时，出水B/C值最大（0.39）。因为缩短HRT使水解菌和产酸菌无法完全分解大分子有机物。但当HRT为10h时，B/C值是0.3，也符合采用生物法进行处理。说明ABR反应池在较短HRT也能保证出水具有较好的可生化降解能力，这可能与ABR反应池的结构有关，即使在较短的HRT条件下，印染废水在ABR反应池各室依次通过，也能较好地保证污染物与污泥充分接触[14-15]。2.2HRT对色度去除率的影响进水色度250~512，HRT分别为24、18、14、10h时，色度去除率分别为63.5%，62.6%，55.9%和51%，出水色度为108~264，表明ABR对印染废水色度具有较好的去除效果。色度物质一般为高相对分子质量的有机物（如杂环化合物、多环芳烃等），通常具有一定的生物抗性。水解酸化菌可以产生一系列多样化且容易激活的开环酶，有利于厌氧发酵，促进多环芳烃和杂环化合物的开环反应，破坏染料化合物的发色基团，达到污水脱色效果[3，7]。随着HRT的缩短，色度的去除率也开始下降，HRT缩短使染料分子的水解时间缩短。在试验过程中发现，进水的颜色较深（如红色、红褐色、紫红色、紫色、棕色）时，ABR反应池的出水保持在浅红色或淡粉色水平，这表明ABR脱色效果显著。ABR反应池为多室串联结构，有利于提高系统耐冲击能力。ABR反应池特殊的挡板结构，使污水能在ABR反应池内呈推流式状态，在各个反应室内滋生适合各自微环境的微生物，为含有显色基团的有机物和中间产物的继续分解提供良好的环境[16]。2.3接触氧化池净化效果经过ABR反应池的水解，印染废水中多数难降解有机物被矿化和分解，为后续的生物接触氧化净化提供了良好的条件。在试验过程中发现，空心球填料在曝气池内不停地翻滚转动，减少了反应池中的死角和短流。根据ABR反应池预处理后的出水特点，分两级好氧生物膜处理，使两级好氧生物处理反应池内滋生适合各段微环境的微生物（自然筛选形成），提高生物接触氧化的效果[17]。两级生物接触氧化池对COD、BOD和色度的去除效果见图2。