- 聚环氧琥珀酸(PESA)对高硬度废水生物处理系统的作用
- Performance of Polyepoxysuccinic Acid(PESA) in the Biological Treatment of High Hardness Wastewater
- 赵凯, 孔秀琴, 邢春霞, 邓爱云
- 土木建筑与环境工程 2013年35卷第3期 页码:121-125
- DOI:10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.019
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纸质出版日期:2013-06,
收稿日期:2012-12-26
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在化工、制药、燃料的生产过程中,产生的废水除含有高浓度的有机物外,还含有高浓度的盐类物质[
目前,采用驯化活性污泥法处理高硬度废水的研究虽有报道,但是大多数研究者只是单纯的考虑盐度即Cl-浓度对活性污泥法处理效果的影响[
本文主要研究绿色安全型阻垢剂聚环氧琥珀酸(PESA)[
1 材料与方法
1.1 废水水质
废水来自某明胶厂浸酸工艺与浸灰工艺后的混合废水,其COD≈2 500 mg/L,[Ca2+]≈1.25 g/L,由于其pH>10,呈强碱性,不适合活性污泥中的微生物生长,所以用50% HCl溶液调pH至8左右,通过与自来水进行稀释配比,调整后使进水水质COD在100~300 mg/L,[Ca2+]在110~280 mg/L作为进水水样。
1.2 主要测试仪器
SVI:30 min沉降体积比;MLSS:重量法;CODcr:采用标准重铬酸钾法[
1.3 实验装置与运行参数
实验在2L SBR反应器中进行,其中活性污泥400 mL。实验的一个周期为24 h,分为5个阶段,即进水、曝气、沉淀、排水排泥及闲置阶段,其中曝气时间为22 h,沉淀30 min之后出水。因为要考察污泥增殖情况从而确定是否有污泥减量化效果,所以反应器在运行期间不排泥。
1.4 工艺流程图(图 1 )
1 活性污泥工艺流程图
1.5 活性污泥及阻垢剂来源
1.5.1 活性污泥来源
选用兰州市安宁七里河污水处理厂曝气池污泥作为接种液,进行闷曝培养。
1.5.2 阻垢剂来源以及投加量
阻垢剂聚环氧琥珀酸(PESA)由兰州市蓝星清洗有限公司提供。阻垢剂的投加量在驯化过程中进行了多次单因素实验,且考虑到生物反应器的适宜pH,最终确定了阻垢剂与进水钙离子的投加比例为1:200(mL/mg),按照这一投加比例,试验中根据进水钙离子浓度的改变调整PESA的投加量。
1.6 实验方法
设置2个2 L的SBR反应器,其中一个加入阻垢剂PESA,另外一个不加入阻垢剂进行空白实验对照。反应器在接种活性污泥后,采用逐步变化进水COD和[Ca2+]的方法,研究阻垢剂对活性污泥反应器处理废水效果、活性污泥的沉降性能、阻垢效果、生物相变化规律以及污泥减量程度。
2 结果讨论
2.1 污泥理化性质的变化
2.1.1 污泥的形态结构的变化
当进水废水指标钙离子浓度为101.38 mg/L,COD为93.95 mg/L时,活性污泥反应器进入实验初期,2个反应器中的活性污泥均呈灰褐色,絮体结构明显,污泥活性良好;随着[Ca2+]逐渐升高,2个反应器中的活性污泥均由灰褐色逐渐变为黄褐色;当Ca2+浓度逐渐升高到280 mg/L时,空白反应器中的活性污泥在2~3个周期内由黄褐色变为乳白色,而加入PESA的反应器中的活性污泥则没有上述现象,污泥活性保持良好,絮体结构明显。但将进水Ca2+浓度上调至大于280 mg/L时,加入PESA的反应器也出现了污泥变白钙化的现象,分析原因是由于进水Ca2+浓度的增大,超过了PESA的阻垢作用,呈过饱和状态,导致活性污泥中无机灰分骤然增多,从而使活性污泥颜色和沉降性能发生较大的变化。
2 PESA反应器活性污泥镜检图片
实验后期28 d左右,空白反应器中的活性污泥在一个周期内解体,产生大量泡沫,污泥大量流失。对比加入PESA的反应器,污泥出现钙化现象,但将PESA投加量提高到2.0 mL后,反应器中附着在活性污泥上的钙盐能够被PESA溶解到溶液中,使活性污泥恢复良好的活性,同时恢复较高的COD去除率。这说明PESA的加入使活性污泥处理系统对高硬度废水冲击负荷能力增强。
2.1.2 活性污泥中生物相的变化
在逐步提升Ca2+浓度的过程中,活性污泥中的生物相也发生了变化,最为明显的是指示性微生物的变化,当[Ca2+]>280 mg/L,如钟虫,累枝虫,楯纤虫等指示性微生物相继死亡,丝状菌数量也在减少,最后消失,以PESA反应器为例(见
3 PESA反应器指示性微生物指变化
2.1.3 污泥MLSS的变化
实验过程中,2个反应器对应的MLSS值如
4 PESA与空白反应器的MLSS随运行天数变化
从
但是整个运行过程中PESA反应器污泥浓度一直低于空白反应器,通过计算污泥增值速率可知,2个反应器的污泥增殖速率分别为PESA反应器169.23 mg/d和空白反应器288.46 mg/d,这说明投加PESA具有污泥减量化效果,减量化程度在41.33%。
2.1.4 污泥SVI的变化
实验过程中,2个反应器对应的SVI值如
5 PESA与空白反应器的SVI随运行天数变化
从
2.2 处理效果的变化
2.2.1 COD去除率的变化
实验过程中,2个反应器对应的COD去除率如
6 PESA与空白反应器的COD去除率随运行天数变化
在第5~14 d的运行期内,Ca2+浓度逐步从101.38 mg/L增加到396.8 mg/L,PESA投加量按照1:200 mL/mg的比例同步提升,从0.5 mL提升至2.0 mL,发现2个反应器的COD去除率均呈下降趋势,在之后第14~22 d运行期内,保持PESA投加量为2.0 mL,逐步减低Ca2+浓度,发现COD去除率又呈上升趋势。
试验结果说明Ca2+浓度不高于280 mg/L的高硬度废水在采用活性污泥法处理时,处理效果可达到90%以上,而PESA的加入对活性污泥法处理废水的去除效率没有影响。
2.2.2 Ca2+保留率的变化
将进出水的Ca2+测定结果记录下来,计算Ca2+保留率,表示阻垢剂的阻垢效果,公式如下:
|
实验过程中,2个反应器对应的Ca2+保留率如
7 PESA与空白反应器的Ca2+保留率随运行天数变化
从
空白试验结果说明活性污泥法处理高硬度废水,Ca2+浓度为280 mg/L是钙盐析出的一个临界饱和点。
与空白反应器相比较,加入PESA的反应器也呈现出临界饱和点的特点,但Ca2+保留率在整体上要远远高于空白反应器。在进水Ca2+浓度小于280 mg/L的条件时,Ca2+保留率增加了18.32%,说明PESA的投加在分散钙离子沉积方面的效果是明显的。
3 结论
1) PESA的加入具有污泥减量化的效果,减量化程度在41.33%,并且不对污泥沉降效果造成影响。
2) Ca2+浓度不高于280 mg/L的高硬度废水在采用活性污泥法处理时,COD去除率达到90%以上,而PESA的加入对活性污泥法处理废水的去除效率没有影响。
3) PESA的加入使Ca2+保留率比空白反应器增加18.32%,Ca2+保留率达到80%以上,说明PESA的投加在分散钙离子沉积方面是有效的。
4) PESA的加入使活性污泥处理系统对高硬度废水冲击负荷能力增强。