好氧颗粒污泥自生动态膜生物反应器处理碱减量印染废水的研究

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随着时代和科技的发展,人们利用碱减量技术赋予聚酯纤维织物丝绸的特征,极大的改善了它的性能。碱减量加工过程中产生了大量的废水,是印染行业污染最严重、处理难度最大的废水之一。好氧颗粒污泥技术是目前最有发展前景的污水处理工艺之一,它具有沉降性好、不易发生污泥膨胀、有机负荷高、可以同步脱氮除磷等优点;自生动态膜生物反应器相比于传统的MBR工艺,具有价格便宜、运行能耗低、出水通量大、膜污染易清洗等特点;本研究在动态膜生物反应器内接种厌氧颗粒污泥,在适宜的条件下培养出好氧颗粒污泥;并以此为基础,将好氧颗粒污泥技术与自生动态膜技术相结合,用于处理经厌氧折流板反应器处理后的碱减量印染废水,并探究整套系统的工艺参数、运行效果、微生物的活性以及膜污染的特征。主要研究成果包括:(1)自生动态膜生物反应器接种厌氧颗粒污泥后启动。在培养好氧颗粒污泥的过程中,保持反应器内的溶解浓度1.3-1.6mg/L、水力停留时间48h,并逐步提高反应器进水的COD负荷,经过近80d的驯化,厌氧颗粒污泥转化为好氧颗粒污泥,完成反应器启动。(2)在反应器启动阶段,颗粒污泥的SVI由6.22mL/g提高至17.93mL/g,脱氢酶活性由最初的1.81mg/gVSS·h提升至4.63mg/gVSS·h,颗粒污泥中活性微生物的脱氢酶活性在不断增长;培养结束时,颗粒污泥对废水中COD的去除效率也由接种时的30.92%升高至75%左右;颗粒污泥的污泥粒径和沉降速率都保持着相对稳定的状态,没有出现大幅度的波动。(3)好氧颗粒污泥自生动态膜生物反应器形成稳定的动态膜后,出水浊度小于10NTU,系统对浊度的去除率在90%以上,溶解氧和水力停留时间对反应器出水浊度基本无影响。系统对废水色度的去除率随着溶解氧浓度的提高和水力停留时间的延长而增加,但是系统对色度的去除效率一般不超过40%。(4)在好氧颗粒污泥自生动态膜生物反应器稳定运行的条件下,改变反应器内的污泥浓度4500mg/L~8600mg/L,系统的处理效果逐渐增加,污泥的脱氢酶活性逐渐升高,且经系统处理后的废水水质可以达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)中的现有企业排放标准。(5)对比两种不同孔径膜基材的自生动态膜出水水质,25μm自生动态膜的出水水质略好于50μm自生动态膜,较小孔径膜基材形成更致密动态膜是此现象的主要原因;实验所用反应器的沉淀池具有分选和淘汰惰性污泥的作用。(6)污泥浓度对动态膜污染的影响较大,随着污泥浓度的提升,动态膜的运行周期缩短、膜阻力变大、污染物质含量增多。自生动态膜阻力的主要来源是膜表面滤饼层的阻力,占到总阻力的90%以上;膜组件经过清水冲洗后,膜通量的恢复率可以达到67.5%,凝胶层中的污染物质较难去除,是自生动态膜污染的症结所在。(7)动态膜表面的EPS中,EPSB-蛋白质的含量最高,与动态膜总阻力的相关性最大,说明蛋白质类物质是动态膜污染的关键影响因素;动态膜表面蛋白质类物质的含量明显高于污泥混合液,说明聚丙烯无纺布动态膜会富集污泥混合液中的蛋白质类物质,造成膜污染;从EDS扫描图谱中可以看出动态膜表面含有少量的S、Cl、Al、Si、Ca等无机元素,推断膜污染中存在一定的无机盐污染层。(8)采用不同的清洗方式对污染的动态膜组件进行清洗,清洗效果的不同主要在于其对蛋白质类物质的去除效果;对污染的膜组件先用0.1%的NaOH溶液清洗1h,再用0.1mol/L的HCl清洗1h的效果最好,可使动态膜通量恢复至原来的89.78%。
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