好氧MBBR处理含吲哚废水的工艺优化试验研究王广智

　　摘要：　　关键词:　　中图分类号：文献标志码：A　DOI:10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2017.02.008Abstract:　　　　Keywords:　　CLCnumber:为了处理制药企业废水中吲哚类有机污染物，采用好氧MBBR（移动床生物膜反应器）工艺对含吲哚废水+进行了试验研究，通过考察HRT、曝气量、吲哚冲击负荷等工艺条件对吲哚、COD和NH-N等去除效果的影响，确定4了好氧MBBR反应器的最佳工艺条件。实验结果表明，在HRT在6~18h变化时，MBBR工艺对吲哚去除率在8h以上时+达到100%，COD去除率在8h达到89.65%，而NH-N去除率在12h达到最高。在曝气量为0.1~0.12mL/min时，MBBR工4+艺对COD和NH-N去除率分别为88.88％~92.95%和65％~66.83%。进水吲哚浓度25~65mg/L变化时，好氧MBBR对吲4+哚去除率保持在100%，而对COD和NH-N去除率也保持在80%和40%以上，表明好氧MBBR工艺在处理难降解有机污4染物方面具有显著优势。制药废水;好氧污泥;吲哚ExperimentalStudyoftheProcessOptimizationofIndole-containedWastewaterTreatmentbyAerobicMBBR122111WangGuangzhi,WangJingyuan,HuangLikun,YuYangyang,WangZhuoran,ZhaoQingliang(1.StateKeyLaboratoryofUrbanWaterResourcesandEnvironment,SchoolofMunicipal&EnvironmentalEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,China;2.ResearchCenterofLifeScienceandEnvironmentalScience,HarbinUniversityofCommerce,Harbin150076,China)+NH-N,theoptimumprocessconditionsofaerobicMBBRwereidentified.TheresultsshowedthatwhenHRT4variedbetween6hand18h,theremovalrateofindolereachedto100%after8handthatofCODreachedto89.65%at8h,butthat++ofNH-Nreachedtothehighestat12h.Whentheaerationratewas0.1～0.12mL/min,theremovalrateofCODandNH-Nwas4488.88~92.95%and65~66.83%respectively.Whentheindoleconcentrationoftheinfluentvariedfrom25to65mg/L,theremoval+rateofindolekept100%andthatofCODandNH-Nalsokeptabove80%and40%,indicatingthattheaerobicMBBRprocess4hadsignificantadvantagesfortreatmentoforganicpollutantshardtobedegraded.PharmaceuticalWastewater;AerobicSludge;IndoleX703X703Inthispaper,aerobicMBBR(MovingBedBiofilmReactor)processwasusedfortheexperimentalstudyofindole-containedwastewatertreatment,aimingattreatmentofindoleorganicpollutantsinpharmaceuticalwastewater.OnthebasisofinvestigationoftheeffectsofsuchprocessconditionsasHRT,aerationrateandindoleshockloadontheremovalefficiencyofindole,CODand收稿日期：2017-01-26基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（2013ZX07201-007-001）基金资助作者简介：王广智（1979-），男，副教授。研究方向：水与废水处理。通信作者：赵庆良（1962-），男，教授、博导。研究方向：废水处理与资源化。E-mail：[e-mail]第43卷　第2期2017年4月环境保护科学　EnvironmentalProtectionScienceVol.43　No.2Apr.2017,41~46制药废水具有有机污染物量高、毒性物质出一种经济且行之有效的方法来解决这个问题。多、有机溶媒量大、难生物降解物质多、盐份高移动床生物膜反应器（MovingBedBiofilm[1]Reactor，MBBR）作为一种新型生物膜反应器，的特点，是一种危害很大的废水。相对于其他[2-3]它解决了固定床反应器需定期反冲洗、流化床需有机废水来说，处理难度更大。所以需要研究好氧MBBR处理含吲哚废水的工艺优化试验研究1211王广智，王敬元，于洋洋，王卓然，赵庆良（1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江　哈尔滨　150090；2.哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心,黑龙江　哈尔滨　150076）21黄丽坤，使载体流化、淹没式生物滤池需清洗填料和更换MBBR工艺对含吲哚废水进行了强化处理研究，[4-5]通过考察了水力停留时间(Hydraulicretention曝气头等问题。它是传统流化床和生物接触氧time，HRT)、曝气量、吲哚冲击负荷等工艺条件化法两者优点于一身的高效污水处理方法，其核+心是直接投加比重接近水的悬浮填料到曝气池中对吲哚、COD和NH-N等去除效果的影响，确定4作为微生物载体，在曝气池内依靠曝气和水流的了好氧MBBR反应器的最佳工艺条件，从而为提升作用处于流化状态，是微生物悬浮生长的活MBBR工艺在工程中应用提供了技术支撑。性污泥法和附着生长的生物膜法相结合的一种工1　实验材料与方法艺。与以往的填料不同的是悬浮的填料能与污水[6-10]1.1　实验用水频繁接触，因此被称为“移动的生物膜”。　　实验期间，参考制药废水中的排放标准和吲吲哚作为一种含氮杂环有机物，在某制药废水中哚浓度，利用生活污水中添加吲哚来模拟制药废的质量相对含量达8.79%，在水中使污水COD值水，用于MBBR反应器接种挂膜、水力停留时间大幅度增加，并且抑制原有二级生物处理工艺中和曝气量调节等实验研究，其水质特征见表1。微生物的活性，使出水难以达标。文章采用好氧表1　试验污水水质特征1.2　实验装置1.3　实验工艺条件　　MBBR是一种无需反冲洗、水头损失低、生　　利用实验室前期驯化的活性污泥接种于反应器进行启动，待MBBR反应器内污泥浓度达到物膜比表面积高并且可连续运行、不堵塞的生物[11]3000mg/L，投加移动床生物膜填料，使接种污膜反应器。试验工艺流程见图1，实验装置包泥与填料充分接触。连续运行7d后，通过显微括厌氧池、好氧池、沉淀池等单元，其中在好氧镜观察到填料孔隙内附着生物膜，对COD去除率池内投加移动床生物膜填料，投配比为好氧池体达到80%以上，表明反应器启动完成。积的20%。试验装置由有机玻璃制成，其中厌氧　　实验中通过调节水力停留时间（HRT）、曝池规格为L×B×H=100mm×65mm×130mm，气量及进水吲哚浓度，研究MBBR反应器的处理有效容积为0.85L，好氧反应池规格为L×B×H=效果，主要工艺条件为：①水力停留时间取18、200mm×100mm×130mm，有效容积为2.6L。12、8、6h，在进出水达标的情况下逐步减少HRT，共运行16d，进水吲哚含量为15mg/L；　②曝气量取0.06、0.08、0.1、0.12、0.14mL/L\5个范围进行研究，共运行15d，进水吲哚含量为15mg/L；③吲哚冲击负荷设计4种吲哚浓度进行冲击负荷实验，吲哚浓度分别为25、35、50、60mg/L，共运行16d。图1　实验装置　　好氧MBBR反应器采用连续进水、连续出水1.4　分析项目与方法　　试验过程中的所有检测指标均采用国家标准的运行方式，进水和污泥回流均通过蠕动泵完成方法进行检测，其中主要分析项目和检测方法控制。填料直接投加到好氧反应池，材质为聚偏为：吲哚浓度采用气相色谱法，安捷伦气相色谱氟乙烯（PVDF）。在MBBR反应器的好氧池设仪型号为7890AGCSystem；COD采用重铬酸钾置微孔曝气管，通过空气泵进行不间断曝气，用+消解法；NH-N采用纳氏试剂法。转子流量计调节曝气强度。4进水微孔曝气管出水污泥回流厌氧池好氧池环境保护科学　第43卷422　结果与分析为389.9mg/L，其中18~6h分别为373.5、406.6、2.1　HRT对MBBR的影响370.4、384.99mg/L；平均出水COD浓度为73.1mg/L,2.1.1　对吲哚的去除效果影响　HRT对MBBR工其中18~6h分别为109.3、90.7、38.2、54.0mg/L；平均COD去除率为81.3%，其中18~6h分别为艺吲哚去除的影响情况见表2。表2　HRT对吲哚含量的影响70.6%、78.9%、89.65%、85.8%。由图2可见，随着HRT的缩短COD去除率呈逐渐升高的趋势，18和12h时之后去除效果增高，在6和8h时COD的去除效果明显。对比不同的HRT水平下，在HRT为8h时，对COD的去除效果最佳，且在6和8h的COD出水浓度均低于60mg/L。好氧池中有着较大的微生物量而且微生物活性较高，代谢能力强，对去除水中的COD起到了主要作用。一般认为，HRT越长，微生物与污染物的接触时间越长，对COD的去除效[12]果会越好。但试验研究发现，当有机浓度较低时，HRT并不与出水水质呈正相关，而是存在最佳HRT值。这主要是因为当水力负荷较低时，　　由表2可知，在进水吲哚含量在15mg/L左右HRT的增加会导致水力负荷的降低，在较低的水时，HRT为18、12、8h时，MBBR出水中吲哚含量力负荷下，有机负荷也较低，导致微生物的营养均为0，去除率为100%，而在HRT为6h时，出水中不足，从而影响了有机物的生物去除效果。检测吲哚平均1.2mg/L，平均去除率在92.23%。从+2.1.3　对NH-N去除效果的影响　MBBR反应器4此实验结果来看，在HRT达到6h时，MBBR反应+对NH-N的去除效果变化规律见图3。在HRT为4器便能够去除绝大部分的吲哚，且去除率达到+18、12、8、6h时，平均进水NH-N浓度为90%以上；而随着时间的HRT的增加，在HRT达4到8h时，吲哚被完全降解。实验结构表明74.59mg/L，其中18~6h分别为75.10、80.36、75.93、+MBBR反应器内微生物生物降解能力较强，生物66.96mg/L；平均出水NH-N浓度为32.98mg/L，4活性好，能在8h以内全部降解污水中的吲哚。其中18~6h分别为30.67、29.38、33.78、38.12mg/L；+2.1.2　对COD去除效果的影响　MBBR反应器对平均NH-N去除率为55.31%，其中18~6h分别4COD的去除效果受水力停留时间的影响见图2。为59.12%、63.43%、55.50%、43.19%。在HRT为18、12、8、6h时，平均进水COD浓度图3　HRT对NH-N去除效果影响4+由图3可见，MBBR系统对NH-N的去除率随图2　HRT对COD去除效果影响4水力停留时间/h进水浓度-1/mg·L出水浓度-1/mg·L去除率/