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印染废水具有有机物含量高、色度大和可生化性差等特点,多年来人们一直在寻求如何有效的处理印染废水,生物技术因其高效性和成本优势而备受关注。 本课题应用自主设计的强化循环高效厌氧反应器(StrengthenCirculationAnaerobicReactor,简称SCAR)中试规模处理实际印染废水,研究SCAR反应器的启动特性,探讨不同水力停留时间(HRT)和不同强化循环条件对反应器启动过程的影响,并对SCAR反应器处理高浓度退浆印花混合废水的效能进行了研究。 本课题的主要研究内容和结果如下: (1)常温条件下,SCAR反应器接种厌氧颗粒污泥后启动运行109d后,形成连续内循环并实现了对印染废水处理的高效稳定运行。在进水CODCr浓度1000~3650mg/L、系统容积负荷0.7~6.4kg/(m3·d)条件下,CODCr和色度的去除率随着HRT的减小呈先稳定后下降趋势。当HRT=13.5h时,废水CODCr和色度平均去除率达到最大,分别为55%和72%;反应器内较高浓度的NH4+-N保证了系统pH值的稳定性,350~600mg/L的NH4+-N浓度没有对SCAR反应器产生抑制作用;出水碱度维持在1500mg/L~2500mg/L之间保证了反应器对pH具有足够的缓冲能力,出水VFA(以乙酸计)低于200mg/L也没有使系统内出现VFA积累的现象;废水经SCAR反应器处理后,B/C有所提高,其中当HRT=15时B/C增幅最大为0.2,废水的可生化性得到明显改善。 (2)在最佳HRT=13.5h的情况下,研究强化循环对SCAR反应器处理综合印染废水的影响。实验结果表明:随着回流比R的增大,CODCr、色度的最大去除率呈先增大后减小的趋势,当R=3和4时,两者的去除效果最好,CODCr最大去除率为60.32%,色度最大去除率为72.5%,当进一步增大回流比,污泥流失严重,CODCr和色度去除率迅速降低;废水经SCAR反应器处理后,废水的pH和NH4+-N浓度均出现增大的现象,出水较高的碱度保证了反应器具有良好的缓冲能力;出水VFA随回流比的增大呈现先减小后增大的趋势,但反应器内没有出现酸化的现象;随着回流比的增大,B/C呈先增大后减少的趋势,在回流比R=4时,B/C达到最大值为0.39,当回流比R=3时,进出水B/C增幅最大为0.18,废水的生化性得到明显改善。 (3)在启动过程中,研究不同HRT下SCAR反应器内厌氧颗粒污泥特性。实验结果表明:从外观上来看,实验接种的厌氧颗粒污泥呈灰黑色、椭圆状、表面较光滑。随着启动运行,颗粒污泥尺寸增大,呈黑色并且结构密实;颗粒污泥的平均粒径逐渐增大并在HRT=13.5h时达到最大为2.63mm;随着HRT的减少,颗粒污泥的脱氢酶活性和辅酶F420含量逐渐提高并趋于稳定,当HRT=13.5时,脱氢酶活性和辅酶F420浓度分别为8.5107mg/(gVSS·h)、0.2296μmol/gSS,并且在启动过程中脱氢酶活性和辅酶F420含量的变化规律基本相似;稳定运行阶段,颗粒污泥EPS含量随着水力停留时间的缩短而增加,在56.01~74.26mg/gVSS之间,EPS中蛋白质的含量较高,在32.47~55.75mg/gVSS;多糖含量较低,在14.45~23.53mg/gVSS之间;蛋白质与多糖的比值在1.38~3.05之间;启动完成后观察到颗粒污泥表面的为生物以丝状菌和杆状菌为主。 (4)在常温、进水COD为6000~12000mg/L(容积负荷为5.3~12.0kg/(m3·d)条件下,SCAR反应器连续运行26天,研究反应器处理高浓度退浆印花混合废水的效能。结果表明:整个实验期间SCAR对处理高浓度退浆印花混合废水呈现出良好的去除效果,CODCr和色度的去除率一直比较稳定,其最高可分别达到70%和65%;经SCAR反应器处理后,废水的pH和NH4+-N浓度均有所增大,出水pH为7.2~8.5,出水NH4+-N浓度为300mg/L~900mg/L;整个实验期间,SCAR反应器没有出现系统酸化的现象,系统内VFA浓度在200mg/L左右;出水碱度在2250mg/L左右,较高的碱度保证了反应器较强的pH缓冲能力。