高盐度难降解工业废水生化处理技术

2023-05-30

在现代社会中,高盐度废水一般为生活高盐度废水和生产高盐度废水,产生该类废水的主要原因包括:直接将海水用于生产和生活中,具有较高的含盐量,比如我国香港地区早就使用海水冲厕,目前为止,其冲厕海水的用量已经达到35万m3/d,工业生产过程中排放的废水含盐度较高,比如造纸、化工等行业中,其排放的废水盐含量通常在25%左右。随着我国社会经济的发展,人们的环保意识不断提高,加强对含盐废水的处理势在必行,因此对其进行研究具有十分重要的意义。

  一、实验材料与实验相关概述

  1.1 实验材料

  本文使用的废水样品为某化工厂苯乙酸车间的生产废水,其废水的主要水质特性如表1所示。

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  1.2 实验相关概述

  1.2.1 实验所用装备

  为了对盐度含量为2.68×104~4.72×104mg/L的高盐度条件驯化和小于1×104mg/L低盐度条件驯化两种方法进行对比,采用的装置由进水池、充氧泵、蠕动泵、曝气池、污泥回流、沉淀池等组成,其中进水装置为工业蠕动泵,能够对流量进行调节,生化反应器的材质为有机玻璃柱,其内径为15cm,可容10.9L的废水。

  1.2.2 活化和驯化污泥

  取用某车间内含水量为87%的污泥,在水中进行搅拌,将污泥中的渣子去除后将其制成污泥悬浮液,在葡萄糖溶液中加入一定量的污泥悬浮液,使用充氧泵进行连续的曝气工作,到去除70%废水中的COD之后,再使用蠕动泵进行进水(使用稀释后的苯乙酸废水,并加入500mg/L的葡萄糖与无机营养元素液),并逐步将葡萄糖用量减少,将有机负荷和反应器中的NaCl浓度有效减少。

  1.2.3 对不同的污泥浓度进行实验

  为了对高盐度浓度条件以及低盐度浓度条件下的污泥浓度以及COD的去除率关系进行研究和明确,本文主要对其进行了系列污泥浓度的实验,取不同浓度的污泥,将污泥洗涤两次,其中进入1号反应器中的进水NaCl浓度为4.28×104mg,2号反应器内的浓度为7600~9300mg/L,进水的有机负荷会根据每个系列的污泥浓度逐渐升高,直到出水的水质中COD的浓度出现急速上升时停止进水工作,整个实验过程中使用的pH值以及温度等都一致。

  1.2.4 对耐瞬时盐浓度变化能力的相关试验

  为了让盐浓度改变的过程中的苯乙酸的浓度保持不变,在进水时主要采用人工配水,添加浓度一定量的苯乙酸,保证其浓度达到1700mg/L,再添加食盐,最后对NaCl不同浓度下的苯乙酸的降解率进行测定。

  1.3 实验的相关方法

  在实验过程中分析pH值、VSS等项目一般都按照国家颁布的废水监测方法进行监测,对COD进行测试主要采用经过改进后的重铬酸钾法进行,测定苯乙酸主要采用三氧甲烷进行萃取。

  二、试验的相关结果研究

  2.1 驯化结果研究

  在整个试验的过程中,1号反应器内,因为海水中含有的NaCl浓度一般为2.5×104~3.5×104mg/L,所以其进水的NaCl浓度选择为(2.68-4.72)×104mg/L之间,而工厂生产排放出的高盐度废水与生活污水、地面冲洗废水等混合之后,其含有的NaCl浓度一般低于5×104mg/L。所以实验中选取的NaCl浓度的上限和下限分别为2.68×104mg/L、4.72×104。其与大部分含盐废水相符。

  当进水条件不同的情况下进行正常的运行,其驯化出的污泥活性效果较高,且污泥呈现灰褐色,不再进行曝气搅拌工作之后,污泥都能够形成较为肥厚的絮状物,观察其外表并不能看出不同反应器中污泥存在的差别,但是如果对其进行仔细观察可以知道,1号反应器内的污泥沉降性相对较低。

  使用完全培养基将污泥中的生物相分离,能够发现在不同的反应器内的单位污泥含有的微生物的数量没有较大差别,但是其种类却有较大的不同,在1号反应器中的污泥中含有的原生动物相对较少,其细菌的种类单一,2号反应器内的原生动物相对较多,拥有的细菌种类较多,主要含有钟虫等细菌,由此可以看出,当进水条件不同时,驯化出的污泥种类也存在一定的差别。

  1号反应器中污泥驯化的时间比较长,2号反应器中的污泥会经过7d左右的延滞期,然后就会进入污泥增长的快速期,但是1号反应器中的污泥会经过14d的延滞期,其与2号反应器相比,延滞期延长了一倍,并且在延滞期内的污泥增长速度相对较慢,直到反应了45d之后才与2号反应器拥有相同的负荷和去除率,由此可以知道,盐的浓度严重影响了污泥的驯化时间。

  2.2 苯乙酸的去除效果研究

  经过测试结果可以知道,当苯乙酸处于258nm时,其会拥有吸收峰,并且该特征吸收峰的大小与苯乙酸的浓度呈现正相关的关系。在进行处理之前,使用紫外对其进行扫描可以观察到具有非常明显的苯乙酸吸收峰,但是经过处理之后可以发现扫描的曲线变得非常平滑。实验后2号反应器内的进水苯乙酸的浓度为346mg/L,出水时其浓度降低为21mg/L,去除率高达90%以上,1号反应器内进水苯乙酸去除率高达95%。

  2.3 COD的去除效果研究

  经过相关的实验可以知道,在1号和2号的反应器内,COD的去除效果都非常明显,2号反应器内在进水时,其容积的负荷为1.6kg,进水的COD浓度为550mg/L,当水力停留的时间达到15h时,出水的COD达到了95mg/L,1号反应器内的NaCl浓度在(2.68-4.72)×104mg/L的范围内,进水的容积为1.55kg,且水力停留的时间为60h时,出水COD则为100mg·L-1。将在进行测定时Cl-对COD带来的影响,可以发现两个反应器中的处理效果一致,由此可以知道,当盐浓度相对较高的情况下,一般都能保证驯化污泥的良好活性。

  2.4 污泥的浓度影响

  当污泥的浓度处于一定的范围内时,且COD的去除率高达95%时,2号反应器中的极限容积负荷会因为污泥浓度的增加而出现增加的态势,由实验结果可知,污泥的浓度为1180mg/L时,其极限容积负荷为0.6kg/m-3,如果极限容积负荷超过了0.6kg/m-3时,就说明水质出现了恶化情况,而当污泥的浓度为3530mg/L时,其极限浓度为1180mg/L污泥浓度的3倍,并呈现线性的关系,而如果污泥的浓度超过了3530mg/L时,整个系统的极限容积负荷就不会呈现线性关系。通过实验可以了解到,对COD去除效果进行限制的因素为污泥量,如果污泥量较多,则进入COD降解中的微生物数量和种类就相对较多,如果容积的负荷增加到一定量时,曝气的充氧量就无法与耗氧量相符合,所以此时,氧气就称为限制COD去除效率的因素,持续增加污泥量也不能将容积负荷进一步提高。但是当处于高盐浓度的条件下时,可以通过将反应器中的污泥浓度提高,有效将容积的负荷提高。

  三、结束语

  综上所述,当盐浓度稀释到5×104时,BOD/COD为0.3左右的含盐工业废水使用好氧生活法进行处理具有一定的可行性,高盐生化处理系统中的活性污泥相对较低,但是可以通过对反应器内的高水平污泥浓度进行保持,就可以提高单位的容积负荷。(来源:上海恒奕环境科技有限公司)


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