EGSB-MBR-臭氧工藝處理竹制品廢水研究.pdf

1、近年來,隨著竹材料從生產(chǎn)和生活用材向工業(yè)用材的轉(zhuǎn)變,竹產(chǎn)品加工企業(yè)猶如雨后春筍迅速發(fā)展,在給區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來活力的同時(shí),其工藝所產(chǎn)生的大量竹制品工業(yè)廢水也給周圍的生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的挑戰(zhàn)。因此,對(duì)竹制品產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的廢水進(jìn)行集中有效的處理和處置已刻不容緩。
　　 本文根據(jù)竹制品廢水的特性,在查閱同類型工業(yè)廢水處理工藝和厭氧靜態(tài)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了厭氧污泥膨脹床(EGSB)-膜生物反應(yīng)器(MBR)-臭氧工藝處理竹制品廢水。主要考察了厭

2、氧生物降解竹制品廢水的可行性和銅離子抑制作用及動(dòng)力學(xué)參數(shù),研究了EGSB、MBR和臭氧工序各參數(shù)的影響和優(yōu)化,并對(duì)EGSB反應(yīng)器中的厭氧微生物進(jìn)行了環(huán)境電鏡掃描。此外,深入研究了臭氧氧化前后廢水中主要污染物成分及其分子量分布的情況,主要取得如下結(jié)果:
　　 1.厭氧靜態(tài)試驗(yàn)主要選取典型的竹制品廢水作為研究對(duì)象,通過史式發(fā)酵管收集所產(chǎn)生的甲烷氣體,并對(duì)累計(jì)產(chǎn)甲烷量采用修正的Gompertz進(jìn)行擬合,考察了竹制品廢水的生物降解性和銅

3、離子抑制作用及動(dòng)力學(xué)特性。結(jié)果表明:厭氧法處理竹制品廢水是可行的,厭氧微生物的適應(yīng)時(shí)間會(huì)隨著廢水中COD濃度的增大而延長。COD濃度為22780 mg L-1時(shí),其產(chǎn)甲烷速率Rm值和比產(chǎn)甲烷活性SMA均達(dá)到最大值,分別為2.8mlh-1和2.38 ml CH4(gvss)-1h-1.
　　 Gompertz模型擬合結(jié)果證實(shí),Cu(Ⅱ)對(duì)微生物的活性表現(xiàn)為低濃度促進(jìn),高濃度抑制。Cu(Ⅱ)濃度為5 mgL-1時(shí),對(duì)微生物表現(xiàn)為促進(jìn)

4、作用;當(dāng)Cu(Ⅱ)濃度低于200 mg L-1時(shí),經(jīng)過一定時(shí)間適應(yīng)后Cu(Ⅱ)對(duì)微生物基本不產(chǎn)生抑制作用,超過此值時(shí),Cu(Ⅱ)抑制作用明顯;Cu(Ⅱ)濃度達(dá)到300 mg L-1時(shí),產(chǎn)甲烷活動(dòng)停止,厭氧菌活性被完全抑制。通過線性擬合得出Cu(Ⅱ)的IC50值為183 mg L-1,對(duì)應(yīng)的單位污泥Cu(Ⅱ)含量為156 mg Cu(Ⅱ)(gvss)-1。
　　 2.EGSB反應(yīng)器處理竹制品廢水的研究,主要考察了反應(yīng)器的啟動(dòng),進(jìn)水

5、pH和有機(jī)負(fù)荷(OLR)對(duì)反應(yīng)器的影響,以及反應(yīng)器內(nèi)微生物性狀。結(jié)果表明:進(jìn)水pH控制在7.0-7.2之間,通過同時(shí)增加進(jìn)水COD濃度和進(jìn)水量使OLR從0.48增大到5.0 kg CODm-3d-1,經(jīng)過40天的調(diào)試運(yùn)行能夠使EGSB反應(yīng)器成功啟動(dòng)。此時(shí),EGSB反應(yīng)器對(duì)COD的去除率保持在90％,出水pH、VFA、TA和VFATA-1各指標(biāo)穩(wěn)定。
　　 OLR對(duì)EGSB反應(yīng)器的影響較pH要大。最佳進(jìn)水pH和OLR分別在4.5-

6、5.5和3.5-5.5gkCOD m-3d-1之間,在此條件下,反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行,COD去除率穩(wěn)定在85%-90%之間,產(chǎn)氣量穩(wěn)定,出水各指標(biāo)均正常。
　　 EGSB反應(yīng)器內(nèi)污泥外觀呈圓球形細(xì)小顆粒,表面光滑,顏色呈黑亮色,取出后發(fā)現(xiàn)污泥堆內(nèi)不時(shí)有細(xì)小氣包冒出。ESEM圖像表明,接種后污泥內(nèi)部的主要菌群為球狀菌,接種前的桿菌基本消失,而且菌群的密度較接種前大大增加。
　　 3.MBR反應(yīng)器處理厭氧出水的研究,主要考察了水力

7、停留時(shí)間(HRT)對(duì)反應(yīng)器去除效果和膜污染的影響。結(jié)果表明:在進(jìn)水COD濃度為2000-2500 mgL-1,抽停時(shí)間比為3 min:1 min的條件下,控制HRT=24 h時(shí),MBR反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定,厭氧出水的平均COD去除率最高為75%,跨膜壓差(TMP)在1.5-2.0kPa之間。當(dāng)膜通量達(dá)到40 Lm-2h-1(HRT=18 h)時(shí),TMP迅速增大到3.5 kPa,超過允許值3.0 kPa,此時(shí)膜已被嚴(yán)重污染,即使清洗后再運(yùn)行,T

8、MP值也很快超過允許值。
　　 4.臭氧氧化深度處理的研究,主要考察了臭氧流量和廢水起始COD濃度對(duì)臭氧氧化的影響,研究了臭氧氧化前后廢水中主要污染物成分及其分子量分布的情況。結(jié)果表明:臭氧氧化深度處理竹制品廢水表現(xiàn)出良好的色度、COD和TOC去除效果。當(dāng)廢水起始COD=835 mg L-1,臭氧量為60 Lh-1(3.15 g h-1)時(shí),經(jīng)過25 min的臭氧氧化,廢水色度、COD和TOC的去除率分別為95%,56%和39.

9、9%。凝膠滲透色譜(GPC)圖像表明,臭氧主要是將大分子有機(jī)物氧化成小分子有機(jī)物,并不能徹底礦化廢水中有機(jī)物。苯、酯和噻唑類衍生物是竹制品廢水經(jīng)過厭氧.好氧處理后的主要污染物;臭氧氧化竹制品廢水后的主要產(chǎn)物和副產(chǎn)物為酯類衍生物,硬脂酸甲酯、二苯甲酮和a-香附酮也均是臭氧深度氧化竹制品廢水的副產(chǎn)物。此外,臭氧氧化后并沒有檢測(cè)到原水中的氰化物。
　　 5.EGSB-MBR-臭氧工藝可去除竹制品廢水中97-99%的COD,出水COD穩(wěn)