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第26卷第3期2010年6月 哈尔滨商业大学学报(自然科学版)JournalofHarbinUniversityofCommerce(NaturalSciencesEdition) Vol.26No.3Jun.2010:2009-11-22.:国家自然科学基金项目(50908062);哈尔滨市青年创新人才基金项目(2008RFQXS023):高梅鷟(1970-),男,博士,研究方向:废水处理与资源化.pHABR高梅鷟1,刘慧九2,任南琪1,陈兆波1,周爱娟1,闫险峰1(1.,150090;2.,130021) :对厌氧折流板反应器(ABR)处理难降解印染废水进行中试研究.结果表明,ABR反应器可以控制的水力停留时间(HRT)较短(11～12h),承受的pH值范围较广(6.5～10.3).在进水COD、BOD质量浓度波动较大(700～1500mg/L,300～700mg/L),高进水pH值,低HRT的情况下,ABR对COD、BOD的平均去除率分别为30%和15%,印染废水的BOD/COD由0.52提高到0.65,废水可生化性明显改善.:印染废水;厌氧折流板反应器(ABR);中试研究;BOD/COD:X703 :A :1672-0946(2010)03-0277-04Pilot-scalestudyontreatmentofprintinganddyeingwastewaterbyABRunderconditionofhighpHvalueGAOMei-zhuo1,LIUHui-jiu2,RENNan-qi1,CHENZhao-bo1,ZHOUAi-juan1,YANXian-feng1(1.SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,China;2.ChinaNortheastMunicipalEngineeringDesignandResearchInstitute,ChangChun130021,China)Abstract:Apilot-scalestudyisconductedontheanaerobicbaffledreactor(ABR)treatmentofprintinganddyeingwastewaterwhichisdifficulttotreatment.Theexperimentalresultin-dicatesthatthehydraulicretentiontime(HRT)inwhichtheABRcansteadilyoperatedislower(only11～12h),therangeofpHvaluewhichtheABRcanendureiswider(6.5～10.3).UndertheconditionoflargerfluctuationofinfluentCODandBOD(700～1500mg/L,300～700mg/L),highinfluentpHvalueandlowHRT,theaverageremovalrateofCODandBODare30%and15%,respectively,theBOD/CODofprintinganddyeingwastewaterisincreasedfrom0.52to0.65,thebiodegradabilityisimprovedgreatly.Keywords:printinganddyeingwastewater;anaerobicbaffledreactor(ABR);pilot-scalestudy;BOD/COD 印染废水具有有机物成分复杂、质量浓度高、难降解物质多、色度高、毒性大、水质水量变化大等特点,属于难降解有机废水[1-2].由于近年来化纤织物的发展和印染后整理技术的进步,生产过程中使用的染料、助剂、浆料、表面活性剂等化工原料的种类越来越多,使难脱色和降解的染料、PVA浆料、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水,给处理增加了难度[3-7].目前我国印染废水处理以处理效率高、运行费用低的生物处理法为主,辅以物理化学方法[8-11].采用单一的好氧生物法处理难以达标排放,采用物化法则费用又太高.目前,利用缺氧水解对印染废水进行预处理,再接好氧生物处理的工艺逐步被认可.该处理方法的关键和基础是厌氧水解技术[12-13].DOI:10.19492/j.cnki.1672-0946.2010.03.007折流式反应器(anaerobicbaffledreactor,ABR)是AndreBachman等[14]于20世纪80年初提出的一种新型高效厌氧反应器.最大特点是在反应器中设置了上下折流板,在水流方向上形成依此串联的反应室,使生物种群在不同反应室实现产酸和产甲烷相的分离[13～18].两大类厌氧菌群可以各自生长在最适宜的环境条件下,有利于充分发挥厌氧菌群的活性,提高系统的处理效果和运行的稳定性.同时在ABR反应器中,每个格室都是一个相对独立的上流式污泥床系统加大,水流由导流板引导上下折流前进,逐个通过反应室内的污泥床层,流经的总长度加大,再加上折板的阻挡和污泥自身的沉降作用,生物固体被有效截留在反应器内,使得泥水沿折板上下混合,从而形成了整体为推流而每个格室为完全混合的复合型水力流态,使反应器具有运行稳定、抗冲击负荷能力强、处理效率高等一系列优点[19].本研究针对印染废水的特点,建立了中试规模厌氧折流板反应器(水量为36m3/d),重点考察在进水pH值较高和水力停留时间(HRT)较低的条件下,ABR反应器对COD和BOD的去除效果,以及对废水可生化性的改善,为印染废水厌氧处理工艺选择和设计提供参考.1 材料与方法1.1 浙江省某污水处理厂包含8%的市政污水,90%的印染废水和2%其他工业废水.当地的印染企业产品种类齐全,包括化纤、全棉、棉混纺产品的染色和印花,使用的染料种类复杂,以分散染料和活性染料为主.该废水中的污染物种类繁多、极为复杂.中试研究试验用水取自该污水处理厂混凝沉淀池出水,列于表1.1 项目COD/(mg·L-1)BOD5/(mg·L-1)B/CSS/(mg·L-1)NH4+—N/(mg·L-1)pH值色度/倍进水1000～1500350～5000.3～0.35200～30020～4010～11100～500 由表1可见,原水水质波动较大,进水COD质量浓度和pH值值较高,色度变化大.BOD5/COD(B/C)值在0.3～0.35左右,废水可生化性较差.1.2 中试研究装置示意见图1.1—;2—;3—;4—;5—;6—;7—ABR;8—;9—;10—1 图1中厌氧折流式反应器有效容积为18m3,L×B×H=3.5m×1.5m×3.6m,反应器分为6个隔室,前5格为水解反应室,最后一格起沉淀作用.在每格侧面的上、下位置各开两个采样孔(上为水样采集孔,下为泥样采集孔).设计处理水量为36m3/d,水力停留时间HRT可控制在11～36h.每室由1个下流室和上流室组成,上流室与下流室宽度比为4∶1,通往上流室的挡板下部边缘安装45°倒角的导流板进行布水,将水送至上流室的中心,使泥水充分混合接触,维持较高的污泥质量浓度.1.3 试验中主要的分析项目包括:COD、BOD5、pH值等,均采用标准方法进行监测[20].2 试验结果与讨论2.1 ABR2.1.1 ABR反应器内的pH值变化情况碱减量工艺在印染工业中的广泛使用,即使采用碱液利用率较大的连续式工艺或采取多次套用碱液的方法,加工过程中所消耗的大量碱液还是随废水排出,导致碱减量印染废水呈高pH值特征.ABR厌氧反应器进出水pH值的变化如图2所示.2 ABRpH·278·哈尔滨商业大学学报(自然科学版) 第26卷从图2中可以看出,经厌氧处理后,污水的pH值仅发生较小的变化.进水pH值波动较大(6.5～10.3),而出水pH值则波动较小(7～9).前85d,人为控制进水pH值(通过投加废硫酸调节);85d后,不控制进水pH值(不投加废硫酸).从图2中这段曲线变化可以看出,ABR对pH值的适应范围较广,出水pH值基本稳定在7.5～9之间.调节pH值是生物法处理废水时常用的预处理手段,目的是要进水pH值符合反应器中的微生物生长要求.厌氧条件下,废水处理系统中的甲烷菌最适pH值为6.5～7.5,工程上一般控制pH值6～9.本研究废水pH值在6.5～10.3之间变化(图2),此范围远远超过了甲烷菌最适pH值(6.5～7.5).因此,在如此高的pH值条件下,ABR对有机污染物的去除效果有待于考察.2.1.2 ABR反应器内的流量和HRT变化情况厌氧反应器水力停留时间(HRT)是最为核心的控制参数之一,其长短会直接影响反应器的厌氧处理效果.一般条件下,停留时间越短,反应器的处理能力越大,但会引起厌氧去除效率的下降;反之,处理能力相对较小,也会影响其工艺应用,尤其是在技术改造中的适用.因此,厌氧反应器既要能有效消减污水中污染物,又要停留反应时间尽可能短,以达到实际应用要求.ABR反应器进水的瞬时流量和HRT变化情况见图3.3 ABRHRT从图3中可以看出,前24d,该阶段进水流量稳定在0.35m3/h(HRT=60h).在24～36d,进水流量提高至0.45m3/h(HRT=40h).在36～46d,进水流量提高至0.70m3/h(HRT=24h).以后的实验研究继续提高进水流量,缩减HRT,最终将HRT控制在11～12h.在较短的HRT条件下(11～12h),ABR对有机污染物的去除效果也有待于考察.2.2 ABR2.2.1 COD处理效果ABR反应器的进出水COD变化情况如图4所示.4 ABRCOD从图4中可以看出,进水COD基本在700～1500mg/L之间变化,COD去除率在10%～40%之间变化,且70d后在较低的HRT(11～12h)下稳定运行时,COD去除率维持在较高的水平,约在30%左右波动.从图4中还可以看出,进水COD变化较大,而出水COD较稳定,说明在COD的变化上,ABR反应器都起到了消减COD和缩小其波动幅度的作用,这不仅可以降低好氧生物处理的负荷压力,也还可以起到稳定系统的作用,减轻负荷波动的冲击.2.2.2 BOD去除效果ABR反应器的进出水BOD变化情况如图5所示.5 ABRBOD从图5可以看出,ABR进水BOD质量浓度变化范围为300～700mg/L,BOD去除率在10%～30%,且70d后在较低的HRT(11～12h)下稳定运行时,进水、出水BOD的趋势较平稳,BOD去除率稳定在15%左右.BOD的降低是否在合理的限度,需考察BOD/COD(B/C)变化情况.2.2.3 ABR反应器内的B/C变化情况ABR反应器的进出水B/C变化情况如图6所示.·279·第3期 高梅鷟,等:高pH值条件下ABR工艺处理印染废水中试试验6 ABRB/C从图6中可以看出,ABR进出水B/C变化范围较大,在0.3～0.8之间变化.部分出水B/C高于进水B/C,部分出水B/C比进水B/C略降低,但仍高于可进行生物处理一般规律的B/C≥0.3,在70d后在较低的HRT(11～12h)下,出水B/C明显高于进水B/C.在评价废水可生物降解性时,B/C可作为判断废水可生物降解性的最重要依据.ABR反应器出水BOD的降低只要不影响后续的好氧处理,即B/C≥0.3,BOD越低,好氧处理的有机负荷就越低,将有助于降低好氧处理成本.3 结 论1)ABR反应器对印染废水具有较好的处理效果,当控制水力停留时间为11～12h时,ABR对COD、BOD的去除效果依然很好,COD的去除率为30%,BOD的去除率为15%.2)ABR反应器对印染废水BOD/COD提高较为明显,当控制水力停留时间11～12h时,平均BOD/COD由进水0.52提高到0.65,废水可生化性明显改善,