O耦合工艺处理高含氮印染废水中试

第27卷第7期2014年7月环境科学研究ResearchofEnvironmentalSciences李超，尹儿琴，唐思远，等.UASB-A/O藕合工艺处理高含氮印染废水中试[JJ.环境科学研究，2014，27(7):733-741.VoI.27,No.7July,2014LIChao,YINErqin,TANGSiyuan,etal.PilotstudyontreatmentofprintinganddyeingwastewaterbyUASB-A/Oprocess[JJ.ResearchofEnvironmentalSciences,2014,27(7):733-741.UASB-A/O藕合工艺处理高含氮印染废水中试李超1，2，尹儿琴2，唐思远2，周彬字2，操家顺1，2*1.河海大学，浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室，江苏南京2100982.河海大学环境学院，江苏南京210098摘要:通过现场中试考察了UASB-A/O搞合工艺分类处理印染废水的效果.在前处理废水UASB进水流量为0.065旷Ih，染色废水UASB进水流量为0.260旷Ih，同时A/O工艺混合液回流比为200%的情况下，该祸合工艺对印染废水中污染物去除效果最好:最终出水ρ(CODc，)200mg/L,p(NH3-N)10mg/L,p(TN)15mg/L;染色废水利前处理废水在精合工艺的UASB段都实现了高效厌氧氨化，染色废水厌氧出水p(NH3-N)占p(TN)的比例稳定在80%以上，前处理废水稳定在85%以上，并且在常温厌氧条件下也可以实现较好的氨化效果;通过调整前段UASB的运行参数可有效实现对VFAs(挥发性脂肪酸)的调控，使之为缺氧反硝化提供充足的高品质碳源，以达到高效脱氮的目的;藕合工艺对印染废水中的PVA(聚乙烯醇)有较好的处理效果，UASB段对PVA的去除率在109奋-409奋之间，A/O段对PVA的去除率稳定在60%以上，关键词:印染废水;UASB;挥发性有机酸(VFAs);高效氨化;聚乙烯醇(PVA)中图分类号:X171文献标志码:A文章编号:1001-6929(2014)07-0733-09DOI:10.13198/j.issn.1001-6929.2014.07.08Pilot8tudyonTreatmentofPrintingandDyeingWastewaterbyUASB-A/OProcessLIChaol.2,YINEr_qin2,TANGSi-yuan2,ZHOUBin-yu2,CAOJia-shun1•21.KeyLaboratoryofIntegratedRegulationandResourceDevelopmentonShallowLakes,MinistryofEducation,HohaiUniversity,Nanjing210098,China2.SchoolofEnvironmenl,HohaiUniversily,Nanjing210098,ChinaAbstract:Inapilotexperimenl,theIreatmentofprintinganddyeingwaslewaterbytheUASB(up-flowanaerobicsludgebed)-A/Ocouplingprocesswasstudied.OptimalpollutanlremovalperformancewasobtainedundertheconditionsofinflowratesO.065m3/handO.260m3/hforprelreatmentanddyeingwastewaler,respeclively,andrefluxratiofixedal200%fortheA/Oprocess.Intheeffluent,CODc,was200mg/L,ammonianitrogenwas10mg/L,andtotalnitrogenwas20mg/L.IntheUASBprocesssection,thedyeingandpretreatmentwastewatershowedhighefficiencyanaerobicammoniation.Ammonianitrogenoccupiedmorethan80%and85%ofthetotalnitrogenintheanaerobiceffluentofthedyeingandpretreatmentwastewater,re8pectively.Evenatnormaltemperature,anaerobicdigestioncoulda180achievegoodammoniation.Inordertoenhancethedenitrification,VFA8(volatilefattyacid)couldbecontrolledbyadjuslingIheoperationparametersoftheUASBseclion,whichproducedasufficientandhigh-qualitycarbonsourceforanoxicdenitrification.Thecouplíngproce8ShadagoodremovalefficiencyofPVA(polyvinyalcohol)inprintinganddyeingwastewater.TheremovalrateofPVAwas10%-40%inIheUASBseclion,whileintheA/O8ectiontheremovalratewa8morethan609奋.Keywords:printinganddyeingwa8tewater;UASB;VFA8;highefficientammonialion;PVA收稿日期:2013-10-15修订日期:2014-03-12基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(2012ZX07101-∞3)作者简介:李超(1984-)，男，辽宁沈阳人，讲师，博士，主要从事水处理生物技术研究，lichaoOω[e-mail].·责任作者，操家顺(1964-)，男，浙江蝶州人，教授，博士，博导，主要从事水处理技术研究，[e-mail]印染废水成分复杂，可生化性差，同时很多企业大量使用含氮染料和助剂，使得印染废水中有机氮含量增高，也导致太湖流域多数化工园区污水厂的进水p(TN)高于50mg/L[lJ•因此，高ρ(CODc.)、高p(有机氮)、低品质碳源印染废水的处理成为亟待解决的难题[2.4]734环绕科学研究第27卷高含氮染料废水的处理方法较多，如吸附法[5-6J、电化学法[叫]、高级氧化法[町等.其中，化学法处理印染废水具有效果好、速度快等优势，但其能耗高、花费大;相比之下，生物处理方法反应条件温和，并且经济性良好，为众多印染废水处理工艺所青睐.生物处理法主要包括厌氧法和好氧法_Somarsiri等[10]研究表明，UASB反应器能够去除纺织废水中90%的还原性CODι宫和92%的色度_LIANG等[ll]采用好氧生物接触氧化与铁碳合金微电解搞合工艺对偶氮染料茜素黄进行处理，其试验结果表明，当HRT(水力停留时间)为6h，回流比为1和2时，茜素黄降解率可达96.5%.由于厌氧过程后染料多被还原为股类化合物，其对微生物的毒害作用较大，因而通常使用厌氧-好氧结合法­Kulla等[12]对几种纺织染料废水的厌氧-好氧预处理与单独的好氧处理结果进行了对比，发现偶氮染料的脱色主要发生在厌氧段，而进一步降解主要发生在好氧段，厌氧处理增加了好氧段的可生物降解性.印染废水中p(有机氮)较高，尤其大量使用偶氮染料和助剂的企业，其废水中TN的的去除相对较难且成本较高.究其原因:①印染废水中有机氮化学结构稳定，难以氨化[口]虽然针对印染废水TN的去除做了大量工作[14·15]，但对其中难氨化有机氮物质的厌氧氧化作用及可氧化性分析仍缺乏系统研究.②印染废水属于难降解废水，可以被微生物用来进行反硝化作用的易降解小分子碳源非常少，不得不外加碳掘，导致处理成本增加[旧1]目前研究VFAs(挥发性脂肪酸)作为反硝化碳源的热点集中在如何将再泥水解，以及利用水解后的上清液中较高质量浓度的VFAs来提高污水中有机碳的含量[1川9];而利用高浓度有机污染物自身水解产生的VFAs作为反硝化碳掘还未引起足够的重视.该研究针对高p(CODc，)、高p(有机氮)、低品质碳源的印染废水，将其分为前处理废水和染色废水进行分质收集，采用UASB反应器对两股废水分别进行厌氧预处理后汇总至A/O工艺进行强化脱氮.该研究的目标:①利用高效UASB反应器对印染废水中的有机氮进行氨化，并考察影响氨化效果的因素;②在保证高效厌氧氨化的同时，通过控制UASB参数，进而控制其出水VFAs，为后续缺氧生物段提供合理的高品质碳源以进行反硝化，对厌氧-好氧工艺的藕合性进行完善，最终实现对印染废水的高效脱氮.1材料与方法1.1UASB-A/O榈合工艺中试装置针对高含氮印染废水的特点，该试验构建了UASB-A/O嘱合工艺的中试装置，装置和流程如图1所示.6个UASB反应器外形尺寸为φ1232mmX4000mm，有效容积为4.0m3•2个A/O反应器外形尺寸为4000mm(宽)X1100mm(长)x2700mm(高)，其中缺氧池有效容积为2.3旷，好氧池有效容积为6.7旷，沉淀池有效容积为1.6m3•1-进水泵;2一UASB反应器;3一厌氧回流泵;4一缺氧池;5好氧池;6一二沉池;7一混合液回流泵;8一风机.1.2试验水质图1UASB-A/O辑合工艺的中试装置Fig.1SchematicdiagramofUASB-A/Oprocess中试试验的原水直接取自某印染企业的废水调节池，分为前处理废水和染色废水.前处理废水主要由退浆、煮练、漂洗工艺产生的废水组成，含有较高浓第7期李超等:UASB-A10稿合工艺处理高含氮印染废水中试度的PVA(聚乙烯醇)浆料.染色废水主要由染色、印花和牛仔布生产等工艺产生的废水组成，含氮染料浓度较高.2股废水各自经UASB厌氧处理，汇合735后共同进入后续A/O工段(见图1).由于2股废水来源不同，基本水质差别也很大.中试进水水质如表1所示.表1中试进水水质Table1Influentquality试验用水前处理废水染色废水p(CODc,)/(rng/L)3500-50001000-1500pH7.5-8.57.5ω8.51.3运行参数UASB的接种污泥为某拧攘酸厂的厌氧颗粒污泥.颗粒污泥驯化成功后，进入中试试验阶段.主要工艺运行参数如表2所示.表2UASB-A/O糯合工艺运行参数Table2OperatingparametersofUASB-A/Oprocess参数UASB缺氧池好氧池进水流量/(rn3/h)0.065')、0.2602)0.20.2HRT/h60')、152)11.533.5p(MLSS)/(g/L)30-403-43-4p(DO)/(rng/L)。0.32.0-3.0pH7.5-8.07.2-7.57.2町7.5混合液回流比/%2001)为前处理废水;2)为染色废水.1.4检测方法p(CODc，)采用GB/T7486-1987{化学需氧量的测定重锚酸何法〉测定;pH采用pH计(美国，HACH)测定;ρ(NHj-N)采用水杨酸法测定;ρ(TN)采用过硫酸饵滴定法测定;p(总VFAs)采用蒸馆法测定;VFAs的定性及定量分析采用气象色谱(安捷伦7890)进行.工艺已连续稳定运行8个月以上(2012年9月正式运行)，试验尾水及各工段出水水质指标连续每100p(NH3-N)/(rng/L)25-4510-30p(TN)/(rng/L)50-8525-45色度1024-20482048-4096日进行监测，而VFAs的种类定性及定量测量则定期进行.2结果与分析2.1UASB-A/O糯合工艺对印染废水CODc，的去