应用A20移动床生物膜反应器对纺织印染废水处理.docx

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1、应用A20移动床生物膜反应器对纺织印染废水处理Hye Ok Park, Sanghwa Oh, Rabindra Bade, and Won Sik Shin 环境工程，庆北国立大学，大邱702-701，韩国(收于2009年9月15日录用于2009年10月13日)摘要：对三级规模的移动床生物膜反应器（MBBRs，厌氧-缺氧-好氧）处理纺织印染废水进行了调查。每个反应器中填充用20%（v/v）聚氨酯活性炭（pu-ac）生物处理的载体。由实验分析确定MBBRs最佳操作条件，对其包装PUAC载体，百分比（体积/体积%）和COD去除pH控制的影响。从本地的印染废水处理厂得到的活性污泥，MBBR工艺去除

2、86%的COD和50%色度（进水COD为608 mg/L和颜色为553 PtCo）使用相对低MLSS浓度（平均3000毫克/升pu-ac载体附着生物量）和水力停留时间（HRT = 44小时）。MBBR工艺对印染废水处理具有一种很有前途的潜力。关键词：移动床生物膜反应器（MBBR），载体，脱色，印染废水，胞外聚合物（EPS）简介 印染过程中排放的纺织废水具有相当数量的悬浮固体和可降解的物质，如添加剂、洗涤剂、表面活性剂和染料。它表现出高度的波动性，高的温度和高的化学需氧量和颜色浓度。严格的政府法规迫使印染行业对废水进行处理，以满足更严格的污水排放标准。处理印染废水的几种方法，如化学混凝、电化学氧

3、化、过滤、生物处理等。但是在满足污水处理的废水组成的变化中，由于大规模的污水处理，绝大多数都不能单独使用。 结合悬浮生长和生物膜系统的优势,移动床生物膜反应器(MBBR)是一个最有效的处理工业废水的方式。因为可以利用各种类型的反应堆来保持更多的生物质。生物容易降解化合物，工业废水可以迅速被有氧净化,生物降解的化合物在工业废水中的好氧处理可以迅速处理，但它并非如染料降解的化合物更有效。厌氧生物处理是一个非常重要的脱色阶段。例如,偶氮染料可以通过厌氧降解，通过非特异性酶的作用使与颜色有关的乳沟偶氮键脱色，这些染料作为电子受体不断减少。各种研究人员证明了降解染料在厌氧反应器的可能性。然而，如芳香胺中

4、间体产品的生产，这些都不是在厌氧反应进一步降解。说明在厌氧条件下，降解染料的初始步骤是偶氮键的断裂，然而,在有氧条件下，裂解通常是不可能的。他们观察到近完全裂解的偶氮染料在厌氧反应器中，并除去剩余的化学需氧反应器的可接受的限制。因此,厌氧处理过程中紧随其后的是一个有氧处理。处理的中间产品如芳香胺染色废水处理是有利的。 生物膜是动态环境中胞外聚合物(EPS)的物质。每股水中吸收的营养收益使微生物可以利用最佳养分和碳。位于更深的微生物垫还提供光子生物体。生物膜的每股收益提供了一个框架使微生物细胞矩阵相连发展。他们还负责保持细胞在生物膜的絮体污泥形式。EPS中在创建合适的初始条件对微生物附着于聚氨酯

5、(PU)表面和加快非殖民化过程扮演着关键角色。因此，在生物化学需氧量和印染废水的色度去除中，电动助力转向具有非常重要的应用，特别是在聚合物载体的应用 在反应堆中微生物种群的增长是支持媒体的。对印染废水的脱色，支持媒体的选择是一个决定性因素。不同研究者证明聚氨酯泡沫是一个很好的支持媒介生物质能。这样杰出的特征观察在短时间内操作。聚氨酯泡沫被用作支持矩阵固定厌氧生物,因为聚氨酯矩阵可以提供厌氧微生物的生长和保留优秀的条件。扫描电镜分析表明，聚氨酯介质的存在主要是密集的短棒状，丝状的外和内部的泡沫空腔。因此，利用聚氨酯介质可以通过高生物量的形成提供高降解效率。 本课题研究的主要目的是研究厌氧-缺氧-

6、好氧（A20）移动床生物膜反应器（MBBRs)对印染水有效的处理方式。COD和色度去除率超过40天的运行监控。此研究可能为在不使用任何化学处理的情况下（如混凝），为MBBR工艺处理印染废水提供前景。材料和方法1.印染废水的特点 本研究采用的是一种印染废水处理厂，地处大邱印染厂，大邱，韩国。它的平均COD、颜色、T-N、T-P、pH和温度分别为608 mg/L、553 PtCo单元，33 mg/L，3.5 mg/L，12.5和OC 2.PU-AC泡沫的制备 聚氨酯活性炭（pu-ac）先前由Shin等人稍作修改合成泡沫载体。pu-ac泡沫载体是表面活性剂（奥德里奇化工有限公司，美国），聚丙烯300

7、0预聚物（陶氏化学公司，美国）和活性炭（AC）。 通过溶解30克tween.85表面活性剂在去离子水制备的表面活性剂溶液1 L。在活性炭表面活性剂solution10 G（AC）加入冷却至4在冰箱。HYPOL 3000被加热到55水浴中，温度保持在至少2小时前被结合表面活性剂溶液。约110克的Hypol 3000and 110克的表面活性剂溶液中加入聚四氟乙烯烧杯（Nalgene，USA），大力混合20秒，然后倒入一个8.5厘米直径，12厘米长的圆筒形纸板模具。随着发泡反应的进行，聚氨酯发泡填充模具。然后，泡沫被空气干燥和模具被拆除。在进一步的测试，不透水的“皮层”，形成的泡沫的最外层（和粘附

8、到硬纸板模具）被拆除的顶部和底部1厘米的每个气缸。表面活性剂是从泡沫冲洗用去离子水反复洗涤。pu-ac载体（1厘米1厘米1厘米）有13.52孔径、59.7平方米/克，密度1.064克/立方米的表面积。对pu-ac介质表面进行SEM（扫描电子显微镜、日立s-4300）。 3中规模MBBR工艺连续MBBR工艺废水处理包括anaerobic-A,anaerobic-B和有氧MBBR。半工业规模的MBBR过程，包括三个15 L反应堆(有效容积)配备一个扩散曝气和机械搅拌器的混合废水。ACH MBBR充满PUAC泡沫载体20%（V / V）。在第一个MBBRs厌氧条件下，由最后的MBBR机械搅拌器和有氧

9、条件下处于分散状态的维持，连续曝气和机械搅拌器。用1 N的硫酸将废水的pH值调整到7 。废水是美联储和放电通过蠕动泵(美国Cole-Parmer)装备与易装卸II泵头和MasterFlex氟橡胶油管。总水力停留时间(HRT)三个MBBRs系列保持在44 h。半工业规模MBBR系统操作对染色废水。之前收到染色废水,微生物被附加到PU-AC泡沫载体使用激活从本地染色污水处理厂污泥位于韩国大邱。使用间歇式反应器和中试规模MBBRs从印染废水进行了COD和色度的去除率测试从而探讨pu-ac载体添加效果。悬浮培养约七天，鼓励细胞生长和悬浮生物量在pu-ac泡沫载体的粘附。 4.样品分析 日常废水样品进行

10、真空过滤玻璃微纤维过滤器（滤纸，GFC滤波器，0.45米，直径在47毫米）。COD，T-N、T-P和mlssdaily废水样品进行玻璃纤维过滤器，真空过滤（滤纸，GFC滤波器，0.45米，直径在47毫米）。COD，T-N、T-P和MLSS，胞外聚合物（EPS）在pu-ac载体采用EDTA法提取。冷冻干燥后的固体重量测定EPS的总量。改良洛瑞法测定胞内蛋白含量。结果与讨论1.PU-AC载体对COD去除率的影响 分别对有PU-AC载体的反应器和没有PU-AC载体的反应器进行试验，以预测PU-AC载体对COD去除率的影响。在无氧和有氧反应堆的COD去除率略高于PUAC媒体的存在。在第一天,分别48%

11、和33%的COD在厌氧反应器与PU-AC媒体厌氧反应器去除。约73%和63%的COD在八天的操作过程中被去除。在第一天，COD去除量为65%，在八天的时间对COD的去除总量的52%。这表明大量易降解COD含量在第一天去除。PU-AC媒体的COD去除效率高于没有PU-AC媒体。 图4，在前一天在好氧反应器与没有pu-ac媒体中分别约67%和57%的COD去除，约86%和75%的COD在八天的操作过程中被删除。这表明，大多数生物可降解的化学需氧量，在有氧条件下的化学需氧量的降解速率快于厌氧条件下。2，pu-ac介质填充率（v/v %）对COD的去除的影响 对pu-ac载体填充率的影响（10，20和

12、30%，v/v）对COD的去除率也在与MBBRs比较。COD浓度在时间t与初始COD浓度的比值，C（t）/ C0比，呈现在图5。一天内，C（t）/ C0速率从1下降到0.76，0.64和0.46，在10%、20%和30%的比例pu-ac载体填料的厌氧反应器速率为0.65、0.55和0.55。在好氧反应器COD的去除率，在第一天分别为46%，58%和82% 。八天COD去除率在厌氧反应器中分别10%，20%和30%。但在好氧反应器中分别为55%、64%和60%。这些结果表明，COD去除率随着pu-ac媒体的比例从10%提高到30%，在厌氧反应器中从10%到20%，然而，在好氧反应器中的化学需氧量

13、的去除率没有进一步提高，作为填料的媒体的百分比从20%增加至30%。因此，在厌氧、好氧反应器pu-ac最佳包装的百分比分别为30和20%。此外，在厌氧条件下与在好氧条件有相同的填充率，因为大量的染料被转换为可生物降解的芳香胺染料键的裂解。3. pH值的控制对COD的去除效果研究 在厌氧-缺氧-好氧（MBBRs，A2O）进行操作处理实际印染废水如图。这个MBBR工艺去除效率进行了总结在表 前两个厌氧MBBRs系列色度的去除率78%，COD的去除率50%。大部分COD在厌氧MBBRs反应器中进一步除去。然而，色度的去除效率在MBBRs为1%。出水后，将好氧MBBR，COD去除效率提高到86%（CO

14、D出水= 42-150毫克/升）。在我们在这项研究中，化学需氧量29%和颜色去除率55%比在以前的研究中，厌氧MBBR，进水COD和色度浓度高（进水需氧量= 807.5毫克/升和颜色=3400 PtCo单位）。去除效率的差异是由于印染废水特征的差异中。 在前两个厌氧MBBRs系列色度的去除率为50%，而在好氧反应器只有1%。这意味着大部分的颜色是在厌氧MBBRs中被有效除去。，在好氧MBBR的色度去除率不会改变，色度的去除主要是实现在厌氧处理的初始阶段。在厌氧反应器的颜色去除率在72%至68的范围内 一般传统活性污泥工艺需要3000-4000毫克/升废水处理中污泥浓度。然而在MBBR工艺，即使

15、在相对较低的污泥浓度得到较高的去除效率。这是因为高浓度的生物量与pu-ac载体（平均污泥浓度为3000毫克/升），使废水中的污染物增加了流态化，从而更有效地处理色度和COD。 显示连接到pu-ac载体和EPS中的载体，分别为生物量浓度。附着在载体表面的生物量约为1.5%（w/w）PU媒体；因此，在MBBR was3000 mg/L MLSS浓度。这些条件提高化学需氧量和颜色废水的去除。在我们以往的研究，在好氧MBBR的EPS浓度（640毫克/克VSS）比在厌氧MBBR高得多（182毫克/克VSS）。但是在这项研究中，在好氧反应器，EPS浓度（343 mg）几乎是在厌氧MBBR相同（319mg

16、/克VSS）。COD去除率随着EPS浓度的生物膜在MBBRs高度增强。 将文献中报道的几个联合处理印染废水COD的去除效果进行了比较。Nicolaou和吉瓦西利斯报道，化学混凝+活性污泥工艺能去除87%的COD。林和彭还使用了组合系统化学混凝法、电絮凝法和活性污泥法。化学需氧量去除率为85%。park和李和基姆等报道了生物化学混凝法处理印染废水时，化学混凝法处理后的废水处理效率分别为82和89%。从这些比较中，A2O， MBBR系统在印染废水处理中比其他系统更有效。在我们以往的研究，COD去除效率的厌氧-缺氧-好氧，MBBRs无化学混凝是85%。 总之,我们A2O ，MBBR系统比其他常规染色

17、废水处理系统（如化学混凝和活性污泥系统或生物膜法和化学混凝系统)表现出更好的性能,如果凝固过程增加MBBR系统,这个系统可以更有效的染色对废水处理结论 中规模的有效性移动床生物膜反应器(MBBRs)，对染色废水处理进行了研究。总体来看，COD和中试规模的MBBR工艺的色度去除率分别86%和50%。COD和色度降低主要发生在厌氧MBBRs,而少量的COD和色度几乎是在有氧MBBR中去除。A2O工艺（厌氧-缺氧-好氧MBBR系统高效）在纺织印染废水处理中，可以满足韩国的废水水质指标。因此，生物处理由厌氧-缺氧-好氧MBBR使用聚氨酯acfoam作为载体用于印染废水的一种可行的技术，不使用化学处理的处理（例如，混凝和絮凝）。