【集萃網(wǎng)觀察】1 引言 棉紡織行業(yè)為保證印染工藝的順利進行，之前需對織造好的純棉或棉混紡纖維等布料，進行一系列包括燒毛、退漿、煮練、漂白、絲光等工序的預(yù)處理，在此過程中產(chǎn)生一定量的印染前處理廢水。印染前處理廢水水量較小，僅占印染廠生產(chǎn)廢水的3 左右，但由于其COD含量極高、可生化性較差(pH：12---14)、且水質(zhì)易波動、成分復(fù)雜等因素，是印染廢水污染負荷的重要構(gòu)成部分，處理難度較大。目前大多數(shù)廠家是將前處理廢水與印花、染色廢水混合后集中處理，但這給混合印染廢水處理帶來很大的污染負荷沖擊，增加了混合廢水的處理難度，降低了處理效果，造成印染廠污水處理出水難以達標排放的現(xiàn)狀。 膜生化反應(yīng)器(MBR)是生物反應(yīng)器和膜分離技術(shù)相結(jié)合的新型廢水處理工藝。與傳統(tǒng)的生物處理方法相比，具有生化效率高、抗負荷沖擊能力強、占地面積小、排泥周期長、易實現(xiàn)自動化控制等優(yōu)點，是廢水處理新技術(shù)的發(fā)展方向之一。本文即是結(jié)合某棉紡織廠印染前處理廢水的樣例，經(jīng)水解酸化至pH值適宜生物降解后，研究棉紡織印染前處理廢水的水質(zhì)特性與降解特性，實驗分析MBR工藝對其實際的處理效果，優(yōu)化工藝參數(shù)，為進一步工業(yè)化應(yīng)用提供一些參考性數(shù)據(jù)。
2 實驗準備 2．1 膜組件 實驗用膜組件技術(shù)參數(shù)如表1所示。 表1 膜組件技術(shù)參數(shù)
2．2 廢水水質(zhì)
實驗用廢水水質(zhì)狀況如表2所示。
2．3 計算方法
膜生物反應(yīng)器的處理效果以COD的去除率為評價指標。MBR中生物、膜及系統(tǒng)COD去除率分別由公式(1)、(2)、(3)計算：
η1=(C1-C2)／C1
*本實驗COD均指CODc,
η2=(C2-C3)／C2 (2)
η=(Cl-C3)／C1 (3)
式中：C1、C2、C3分別表示MBR進水COD濃度、MBR上清液CoD濃度及MBR出水COD濃度。
3 工藝流程
實驗裝置流程如圖1所示。
膜生物反應(yīng)器4是容積為18 L的圓柱體有機玻璃水箱，內(nèi)徑llcm，高度50cm；反應(yīng)器內(nèi)置膜組件5，膜絲材質(zhì)為聚丙烯，規(guī)格見表1；氣體流量計2控制曝氣強度，液體流量計9控制膜出水的流量；真空泵11為膜出水提供抽吸壓力，真空壓力表1O顯示膜的抽吸壓差，泵上接一三通以控制抽吸壓力的大小，時間繼電器12用于控制泵的抽停時間；膜出水進入出水瓶13中，由于在泵停止抽吸時出水瓶易發(fā)生倒吸現(xiàn)象，另設(shè)一取水瓶14，用于分析用水的提取。
4 實驗結(jié)果與討論
4．1 MLSS對COD去除率的影響
控制生物反應(yīng)器中的DO含量在2．5 mg／L左右，在24 h水力停留時間下，逐漸提高MLSS濃度，考察MLSS對COD去除率的影響。
由圖2可以看出，在考察周期的前期，MLSS較低，COD去除率不是很高，因為污泥濃度較低，處理負荷增大，因而去除效果并不理想。可以看出，COD去除率在MLSS為18mg／L時最高，達到85 左右，增大MLSS濃度至22 gmg／L的區(qū)段內(nèi)，COD去除率變化不大。但繼續(xù)增大MLSS濃度，COD去除率呈下降趨勢，去除效果逐漸遠離峰值。理論上MLSS越高，F(xiàn)／M越低，去除效果越好；但實驗證明MLSS不能過高，過高易造成污泥之間對營養(yǎng)物質(zhì)與溶解氧形成競爭，使反應(yīng)器中積累大量死細菌及其殘留物，降低反應(yīng)器效率，導(dǎo)致COD去除率不高，而且太高的MLSS會導(dǎo)致膜污染加劇、減小MBR的出水通量，本實驗將MLSS控制在20 mg／L左右比較適宜。
4．2 HRT對COD去除率的影響
HRT是MBR工藝操作運行可行性的重要技術(shù)參數(shù)�？刂颇ど锓磻�(yīng)器中MLSS和DO分別維持在20mg／L和2．5 mg／L，真空泵的抽停時間按照膜組件供應(yīng)商的建議設(shè)定為工作15 min，停留5min，在室溫25℃ 條件下考察HRT對COD去除效果的影響。
圖3可知，水力停留時間經(jīng)12h，MBR系統(tǒng)COD生物去除率在5O 9／6左右，膜分離去除率達62%，最終出水COD在1000mg／L以下，COD去除率在8O%以上。延續(xù)水力停留時間分別為18、24、30和36h時，圖3表明，生物單元COD去除率處于不斷上升階段，膜分離去除率則與之相反，逐步降低；而系統(tǒng)COD總?cè)コ蕜t穩(wěn)定在85%左右，說明膜對COD的去除率與生物去除率呈互補關(guān)系，對保障MBR系統(tǒng)COD去除率的穩(wěn)定起到了關(guān)鍵作用。由圖3還可以看出，水力停留時間為24h時，COD生物去除率達62%，繼續(xù)延長HRT對COD生物單元去除率影響不大。
4．3 Nv對COD去除率的影響
保持MLSS、D0等操作參數(shù)穩(wěn)定，以水力停留時間作為周期，調(diào)節(jié)進水CoD值在一定范圍內(nèi)波動，考察不同Nv對COD去除率的影響。
由圖4可以看出，Nv在1．0～3．0 KgCOD ·m-3·d-1范圍內(nèi)波動時，系統(tǒng)COD去除率隨Nv變化波動很大，MBR上清液出水水質(zhì)極不穩(wěn)定，雖然有膜分離去除的互補作用，但系統(tǒng)總的出水水質(zhì)波動較大。實驗表明，Nv的急劇波動，不但使生物處理單元不能產(chǎn)生應(yīng)有的效率，而且使膜污染加劇，壽命縮短。實驗表明，MBR工藝Nv取2．0 Kg—COD·m-3·d-1左右時，系統(tǒng)不僅具有較強的抗負荷沖擊能力，且能充分發(fā)揮生物處理單元的效能，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定。
4．4 D0 對COD去除效果的影響
DO對膜生物反應(yīng)器運行效果有著重要的影響。合理地控制系統(tǒng)的曝氣強度，既可使反應(yīng)器中泥水混合物具有足夠的紊動強度，又可給反應(yīng)器中的污泥提供足夠多的溶解氧，保證系統(tǒng)的處理效果。
圖5可知，對膜來說，當反應(yīng)器中的D0控制在1．5～3．5mg／L范圍內(nèi)，DO越高，COD去除率越高，當DO 超高3．5mg／L后，COD去除率反而呈下降趨勢；而對生物來說，當反應(yīng)器中的DO控制在2．5～4．5mg／L范圍內(nèi)時，DO 越高，COD去除率反而越低，這是因為當DO太高時，反應(yīng)器中的紊動強度太大，易對絮狀污泥造成較大的沖擊，難以使污泥保持絮狀顆粒狀態(tài)，且較大的曝氣量會消耗更多的能量，是一種不經(jīng)濟的選擇，所以，綜合考慮，選取最佳D0為2．5mg／L。
4．5 水溫對COD去除效果的影響
水溫(T)是影響活性污泥存活性狀的一項重要指標，一般而言，當水溫在2O～30℃范圍時比較適宜于微生物的生存，高于35℃或者低于15℃，微生物的活性就會比較差。由于棉紡織印染前處理加工工序都是在高溫條件下進行，原水溫度一般都較高，在60℃左右，所以在MBR中，調(diào)節(jié)合適的水溫是可行的。
由表3可知，T對系統(tǒng)中生物去除效果有比較大的影響，生物部分COD去除率在42%～68%之間變化。在15~30℃范圍內(nèi)，水溫越高，COD去除率越高，當T超過3O℃后，生物去除率呈下降趨勢。有研究表明，溫度的變化會引起混合液黏度的變化，提高溫度有利于膜分離，溫度升高1℃可以使膜的通水量增加2&(體積分數(shù))。但在本實驗溫度范圍內(nèi)，溫度對膜的COD去除率影響并不明顯，所以控制在27℃左右為宜。
5 結(jié)論
(1)運用MBR工藝處理印染前廢水，針對水質(zhì)樣例COD 4000~7000 mg／L，得出優(yōu)化的工藝參數(shù)為：MLSS 20 g／L，HRT 24h，Nv 2．0 KgCOD ·m-3·d-1，DO 2．5mg／L及T 27℃ ，在此工藝條件下，MBR系統(tǒng)COD去除率在80%以上，出水COD在1000 mg／L以下。
(2)結(jié)果表明，用MBR預(yù)處理印染前廢水，可以有效去除COD，緩解混合印染廢水處理中污染負荷的波動沖擊。但膜易污染及壽命周期短的問題較突出，有待進一步研究。
來源: 印染在線 作者：李曉婷
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