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印染废水处理如何去除COD、脱氮、除硫案例分析

印染废水处理包含去除COD、氮硫等,印染废水色度深、COD偏高,生化性能比较差,安峰环保原有处理工艺上,从中试和微生物菌种工艺等方面,重点对工艺流程中反应器金属离子去除原理进行实验,并对后续印染废水处理方法提供足够的理论基础。印染废水处理实验材料和方法如下:
  
  1.1中试概况
  
  中试在苏州某印染厂进行,该厂以印染纯棉纤维、涤纶、腈纶和棉混纺织物为主,排放的是综合性印染废水.废水pH为7.0~10.0,水温为30~40℃,其它主要指标为CODCr452~775mg˙L-1、BOD598~185mg˙L-1、色度400~600倍、NH4+-N22.5~40.6mg˙L-1、TN70.3~102.3mg˙L-1、NO3--N1.2~1.8mg˙L-1、TP0.3~0.5mg˙L-1、SO42-44.7~80.3mg˙L-1、S2-32.5~41.8mg˙L-1、SS225~400mg˙L-1,未检测出NO2--N和单质硫(S0).
  

  中试装置于2018年3月启动成功,然后进行参数优化得出:控制UASB水力负荷0.4m3˙m-2˙h-1(冬季反应器温度低于15℃时降至0.3m3˙m-2˙h-1),活性污泥A反应器DO=0.5~0.8mg˙L-1,B反应器DO=0.2mg˙L-1,接触氧化反应器采用渐减曝气且气水比为12:1,混凝剂PAC(10%)和PAM(0.1%)投加量分别为1.2mL˙L-1和0.9mL˙L-1,絮凝30min,实现了C、N、S的同步去除,出水指标达到并优于《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287—2012)的直接排放标准,且连续半年运行表明,工艺稳定.具体工艺流程如图1所示。 


印染废水处理

图1中试系统工艺流程图

  
  1.2UASB反应器
  
  1.2.1中试装置

  

  UASB为目前应用广泛的高效厌氧反应器之一,优于普通水解酸化池.反应器由污泥反应区、气液固三相分离器、沉淀区和气室组成,具体如图2所示.反应器规格为2m×2m×5m(长×宽×高),均分为4个单元,有效容积18m3,   三相分离器(共4个)高0.8m,集气罩斜面坡度60°,沉淀区斜面高度0.4m、坡度55°,布水区高0.8m,超高0.4m,设计进水流量1m3,即水力负荷0.25m3˙m-2˙h-1.

       由提升泵抽取,从底部分两道进水,并采用环形均匀布水方式,具体如图2中底视图所示.接种污泥取自苏州某污水厂二沉池含水率82%的剩余污泥,接种量15g˙L-1.反应器先采用低负荷启动,原水经自来水稀释至CODCr为200mg˙L-1,用硫酸调节pH为7.0~8.0,以0.6m3˙h-1连续进水,5d后逐步减少自来水用量,提高进水COD,经过15d驯化,松散污泥转变为絮状污泥.再以原水作为进水,以正常负荷启动,并逐步提高水力负荷至设计值0.25m3˙m-2˙h-1,经过40d培养,形成了颗粒污泥,粒径为0.9~3.5mm,沉降性良好,MLVSS约48g˙L-1,VSS/SS为0.51,CODCr去除率为35%~41%,即反应器启动成功.由于进水水温为30~40℃,反应器内能够达到中温消化所需的温度.

  
  印染废水去除COD
  
  图2UASB反应器示意图(a.剖视图,b.顶视图,c.底视图;1.进水,2.污泥层,3.悬浮层,4.三相分离器,5.沉淀区,6.出水,7.气体)
  
  1.2.2小试装置
  
  小试反应器采用有机玻璃自制,尺寸为15cm×100cm(直径×高度),外置加热棒于水中进行水浴加热,控制为中温消化,接种污泥取自中试UASB反应器内已培养好的颗粒污泥,温度控制与污泥浓度同中试UASB反应器.由于小试反应器接种污泥取自已培养好的颗粒污泥,因此,无需长时间菌种培养.进水取自中试系统进水,调节pH为7.0~8.0,连续运行5d,出水即达到了中试UASB反应器的出水标准,启动成功.
  
  1.3检测方法
  
  1.3.1常规指标检测

  
  COD、色度、NH4+-N、TN、TKN、NO3--N、NO2--N、S2-、SO42-、SS、TP测定按国家环保总局发布的《水和废水监测分析方法》(第4版)进行;温度、pH采用便携式测定仪(HACH,America,SensION1)测定;BOD5测定采用BOD快速测定仪(HACH,America,TrakTMⅡ);对于S0的测定,有研究得出可以采用液相色谱法和分光光度法,本文采用分光光度法.
  
  1.3.2微生物检测

  
  污泥样品取自中试UASB反应器污泥层,取样后装入无菌袋密封,利用实时荧光定量PCR,并委托上海欧易公司采用454高通量测序技术进行微生物菌群鉴定,实验流程为:
  
  ①DNA提取:使用E.Z.N.ASoilDNA试剂盒(OMEGA公司)抽提基因组DNA,并用1%琼脂糖凝胶电泳检测抽提DNA完整性;
  
  ②PCR扩增:按指定测序区域合成带有5′454A、B接头-特异引物3′的融合引物,PCR仪为ABIGeneAmp9700型,采用TransGenTransStartFastpfuDNAPolymeraseAP221-02型聚合酶,每个样品3个重复,将同一样品PCR产物混合后用2%琼脂糖凝胶电泳检测,并AXYGEN公司的AxyPrepDNA凝胶回收试剂盒切胶回收,Tris-HCl洗脱;
  
  ③荧光定量:参照电泳检测结果,将PCR产物用QuantiFluorTM-ST荧光定量系统(Promega公司)进行检测定量,之后按照每个样品测序量进行相应比例混合;EmPCR和RocheGSFLX+测序所用试剂分别为RocheGSFLXTitaniumEmPCRKits(Lib-L)和RocheGSFLX+SequencingMethodManual_XLR70kit;
  
  ④生物信息学分析:去除序列末端后引物和接头序列、低质量碱基、barcode标签序列、前引物序列,丢弃长度短于200bp、模糊碱基数>0、序列平均质量低于25的序列,提取非重复序列,与Silva数据库中已比对的核糖体序列数据库(16S/18S,SSU)进行比对,并采用Mothur软件将OTU中序列与Silva数据库比对,找出最相近且可信度达80%以上的种属信息.
  

  结果与讨论

印染废水脱硫处理

  
  通过数据分析及菌种鉴定,确定UASB反应器内氮、硫去除机理为硫酸盐还原、厌氧氨化、同步脱硫反硝化、硝化反硝化,具体可理解为:废水中SO42-进入UASB反应器后在厌氧状态下由硫酸盐还原菌还原成S2-,同时脱出O,脱出的O可能被硝化菌捕捉参与硝化反应,使NH4+-N氧化分解,造成反应前期NO2--N、NO3--N增加,但由于氨化作用的存在,NH4+-N并未出现下降,而后,部分NO2--N、NO3--N在反硝化细菌作用下还原成N2,造成反应后期NO2--N、NO3--N下降和TN去除,部分NO3--N又与S2-发生同步脱硫反硝化,生成N2和S0,使TN进一步去除及S2-减少。
  
  同时,反应器内存在多种具有水解酸化作用的优势菌种,这些异养型菌对去除COD起到了很大作用.硫酸盐还原菌与反硝化细菌也属于异养型菌,它们在发挥各自特有功能的同时,对COD去除也做出了一定贡献,或者说促进了COD的去除.
  

  利用微生物缺氧好氧-混凝沉淀组合工艺,解决印染废水生化性能低问题,并可降低印染废水COD。此实验项目从印染废水生物法结合中试、小试观察印染废水中不同成分反应情况。印染废水处理工艺还需要后期持续进行方案优化,如果有印染废水相关问题,可以随时拨打安峰环保热线:


印染废水去除COD

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