硫酸鹽印染廢水厭氧處理技術(shù)

硫酸鹽印染廢水厭氧處理技術(shù)生產(chǎn)全棉機(jī)織布的印染企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水主要包括退漿廢水、煮煉廢水、漂白廢水、絲光廢水、染色廢水和印花廢水等。退漿廢水水量較小，但含有大量的漿料和燒堿，其COD可高達(dá)10g/L，且堿度強(qiáng)、可生化性差〔1,2〕。對(duì)含退漿廢水的高濃度印染廢水的混凝脫色處理一般采用硫酸亞鐵較為經(jīng)濟(jì)有效，但硫酸亞鐵投加量較高，且易水解，產(chǎn)生大量的硫酸鹽，與用硫酸調(diào)節(jié)pH時(shí)產(chǎn)生的硫酸根一起進(jìn)入廢水后，造成廢水中硫酸鹽含量較高。而當(dāng)使用厭氧法處理含硫酸鹽廢水時(shí)，硫酸鹽的存在會(huì)使厭氧系統(tǒng)出現(xiàn)產(chǎn)甲烷菌(MPB)和硫酸鹽還原菌(SRB)競爭基質(zhì)的現(xiàn)象，并且硫酸鹽還原產(chǎn)物(硫化物)對(duì)MPBSRB有毒性抑制作用〔3,4,5〕。硫酸鹽還原作用不僅降低了微生物的活性，而且嚴(yán)重時(shí)可使厭氧處理系統(tǒng)運(yùn)行失敗〔6〕，因而有必要對(duì)廢水的m(COD)∶m(SO42-)加以控制。雖然m(COD)∶m(SO42-)是影響厭氧過程的一個(gè)重要因素〔7,8〕，但由于各研究者采用的基質(zhì)和反應(yīng)器類型等不同，因此得到的關(guān)于m(COD)∶m(SO42-)影響厭氧效果的結(jié)論不盡相同。筆者采用復(fù)合式厭氧折流板反應(yīng)器(HABR)對(duì)含硫酸鹽印染廢水進(jìn)行處理，考察了不同m(COD)∶m(SO42-)對(duì)HABR運(yùn)行過程中COD的去除率、硫酸鹽的還原率以及硫化物濃度變化、揮發(fā)性脂肪酸(VFA)濃度變化情況的影響。實(shí)驗(yàn)部分1.1實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)所用HABR由8mm厚的PVC板制成，尺寸為1800mm×350mm×1300mm，有效容積750L，反應(yīng)器內(nèi)分為4個(gè)反應(yīng)室，從第一格室下面用穿孔管均勻進(jìn)水。后面三個(gè)格室每室由一個(gè)上流室和一個(gè)下流室組成，二者寬度比為4∶1。在通往上流室的擋板下部邊緣有45°導(dǎo)流板布水，便于將水送至上流室的中心，使泥水充分混合接觸，維持較高的污泥濃度，同時(shí)可避免水流進(jìn)入時(shí)產(chǎn)生的沖擊，起到緩沖水流和均勻布水的作用，從而有利于對(duì)微生物固體的截留及微生物的生長，保證了運(yùn)行效果。反應(yīng)器上部增設(shè)組合雙環(huán)填料，使污泥與廢水接觸更充分。反應(yīng)器內(nèi)廢水溫度為30~40℃，水力停留時(shí)間(HRT)為24h。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。圖1實(shí)驗(yàn)裝置1.2實(shí)驗(yàn)用水實(shí)驗(yàn)在廣東省揭陽市某全棉機(jī)織布印染廠廢水處理站進(jìn)行，該印染廠產(chǎn)生的退漿廢水在與其他工序產(chǎn)生的廢水混合后，COD仍高達(dá)5g/L，pH約13，在用硫酸調(diào)節(jié)pH后，由硫酸亞鐵混凝脫色預(yù)處理并沉淀，出水水質(zhì)見表1。取其出水作為實(shí)驗(yàn)用水。1.3分析測試方法COD：重鉻酸鉀法〔9〕;SO42-濃度：鉻酸鋇光度法〔9〕;硫化物濃度：碘量法〔9〕;VFA：水蒸氣蒸餾法〔10〕。1.4實(shí)驗(yàn)階段為了探討不同m(COD)∶m(SO42-)對(duì)HABR運(yùn)行效能的影響，在系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，保持進(jìn)水COD為4000mg/L不變(用葡萄糖調(diào)節(jié))，進(jìn)水SO42-質(zhì)量濃度從400mg/L逐步增加至8000mg/L(用硫酸鈉調(diào)節(jié))，使得m(COD)∶m(SO42-)分別為10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、0.5。每次改變SO42-濃度時(shí)，連續(xù)10d測定反應(yīng)器COD去除率、SO42-去除率、出水硫化物濃度、VFA濃度等指標(biāo)，取各指標(biāo)的最大值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論2.1m(COD)∶m(SO42-)對(duì)COD、SO42-去除率的影響m(COD)∶m(SO42-)對(duì)COD、SO42-去除率的影響見圖2。2m(COD)∶m(SO42-)對(duì)COD、SO42-去除率的影響從圖2可以看出，COD、硫酸鹽去除率均隨m(COD)∶m(SO42-)減小而降低。當(dāng)m(COD)∶m(SO42-)為4~10時(shí)，其對(duì)二者去除率的影響不大，其中COD去除率為82.61%~87.48%，硫酸鹽去除率為81.57%~91.19%。當(dāng)m(COD)∶m(SO42-)=3時(shí)，系統(tǒng)對(duì)COD的去除率下降至76.65%，對(duì)硫酸鹽去除率下降至71.83%。當(dāng)m(COD)∶m(SO42-)=2時(shí)，二者去除率均大幅下降，反應(yīng)器運(yùn)行效果變差，COD去除率為23.39%，硫酸鹽去除率為30.24%。當(dāng)m(COD)∶m(SO42-)=0.5時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行失敗，COD去除率僅為9.56%，硫酸鹽去除率僅為13.25%。分析原因，可能是由于m(COD)∶m(SO42-)較高時(shí)，實(shí)質(zhì)是硫酸鹽的質(zhì)量濃度逐漸變小，充足的底物使硫酸鹽有較高的去除率;m(COD)∶m(SO42-)過低時(shí)，SO42-相對(duì)過剩，COD還原能力不足，導(dǎo)致SRB的生物活性降低，系統(tǒng)COD去除率和硫酸鹽的還原去除率均下降〔11〕。2.2m(COD)∶m(SO42-)對(duì)出水硫化物濃度的影響m(COD)∶m(SO42-)對(duì)出水硫化物濃度的影響見圖3。3m(COD)∶m(SO42-)對(duì)出水硫化物濃度的影響如圖3所示，隨著m(COD)∶m(SO42-)的降低，出水硫化物質(zhì)量濃度逐漸升高。當(dāng)m(COD)∶m(SO42-)為4~10時(shí)，出水硫化物質(zhì)量濃度隨著m(COD)∶m(SO42-)減少增加較緩慢，m(COD)∶m(SO42-)=3時(shí)，硫化物質(zhì)量濃度為143mg/L，結(jié)合圖2可知，m(COD)∶m(SO42-)為4~10時(shí)，系統(tǒng)對(duì)COD、SO42-的去除效果較好，說明該范圍內(nèi)產(chǎn)生的硫化物未對(duì)系統(tǒng)中的細(xì)菌產(chǎn)生明顯的抑制作用;m(COD)∶m(SO42-)≤3時(shí)，出水硫化物質(zhì)量濃度大幅增加，COD、硫酸鹽去除率均較低，說明硫化物MPB和SRB均產(chǎn)生了較強(qiáng)的抑制作用，導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)COD、SO42-的去除效果較差。COD去除率下降的幅度大于硫酸鹽去除率下降的幅度，說明產(chǎn)甲烷菌(MPB)對(duì)硫化物毒性的敏感性強(qiáng)于硫酸鹽還原菌(SRB)，當(dāng)硫化物增加到一定程度時(shí)MPB先于SRB受到抑制。2.3m(COD)∶m(SO42-)對(duì)VFA濃度的影響m(COD)∶m(SO42-)對(duì)VFA濃度的影響如圖4所示。4m(COD)∶m(SO42-)對(duì)出水VFA濃度的影響由圖4可見，隨著m(COD)∶m(SO42-)減小，出水VFA質(zhì)量濃度逐漸增加，當(dāng)m(COD)∶m(SO42-)4~10時(shí)，出水VFA質(zhì)量濃度均較低，小于305mg/L，此時(shí)，系統(tǒng)COD、硫酸鹽去除率均較高，運(yùn)行效果良好。當(dāng)m(COD)∶m(SO42-)從4降至3時(shí)，出水VFA質(zhì)量濃度從305mg/L增至916mg/L。當(dāng)m(COD)∶m(SO42-)降至2時(shí)，出水VFA質(zhì)量濃度高達(dá)1850mg/L，系統(tǒng)對(duì)COD去除率較低，反應(yīng)器運(yùn)行效果較差，當(dāng)m(COD)∶m(SO42-)=0.5時(shí)，出水VFA質(zhì)量濃度為2862mg/L，系統(tǒng)運(yùn)行失敗。結(jié)論采用復(fù)合式厭氧折流板反應(yīng)器(HABR)處理含硫酸鹽印染廢水時(shí)，m(COD)∶m(SO42-)可作為HABR運(yùn)行的重要參數(shù)之一。當(dāng)m(COD)∶m(SO42-)>3時(shí)，反應(yīng)器運(yùn)行良好，對(duì)印染廢水的COD、硫酸鹽的去除率均較高，出