曝气活性炭生物滤池应用于印染废水深度处理探讨

曝气活性炭生物滤池应用于印染废水深度处理探讨

崔宇航1李恒涛2

江西金达莱环保股份有限公司330100

摘要：曝气活性炭生物滤池（BAC）工艺是活性炭吸附与生物膜法的结合的联用技术，就其工艺形式来说属于曝气生物滤池的范畴。该工艺是一项污水处理新技术，集过滤、吸附、生物氧化于一体，具有抗冲击负荷、处理效率高、出水水质好、建设投资和运行成本低、其模块化结构便于现有污水处理工艺的后期升级改造等优点。该工艺可独立建立，也可与其他污水处理工艺组合应用，是一种可替代传统的污水处理工艺、适合我国国情的污水处理法。

关键词：曝气活性炭生物滤池（BAC）；深度处理；气水比

前言

生物活性炭（BAC）被认为是深度处理含染料有机废水最有效的方法。目前，它与高级氧化预处理、膜分离组成的联用技术是目前国内外研究热点内容，生物活性炭工艺是将活性炭吸附和生物处理相结合的处理工艺，它利用活性炭高比表面积、高孔隙率的特点，能迅速吸附水中溶解性有机物、富集微生物，为微生物的聚集和繁殖提供了良好的场所。微生物降解吸附到活性炭上的有机污染物，从而达到深度处理的效果。

印染废水经过二级生化处理后，其出水存在基质浓度低、难生物降解等问题，而BAC工艺在低浓度、难降解的有机废水特别是染色废水处理方面有较大优势。因此，为使BAC工艺更好地运用于印染废水的深度处理中，有必要对其工艺参数的优化进行相应研究。

1.试验装置

本研究试验装置生物活性炭滤池（BAC）滤柱采用直径80mm的有机玻璃制成，总高为1800mm，采用法兰连接，在距离反应器底部30cm、50cm、70cm和90cm处分别设置水样取样口，采样口间距为200mm，活性炭采用果壳类活性炭，粒径为3×5mm，炭装填高1.2m。承托层高0.15m，由粒径8～16mm，16～32mm的鹅卵石分层组成，对上层填料起支撑作用。反应器下部安装微孔曝气头，采用曝气机连续供气。

2.试验用水

原水为某印染厂排放的综合印染废水。废水经实验室二级生化装置（厌氧水解酸化+好氧接触氧化+过滤器+二沉池）处理后，出水作为本实验用水，具体水质情况如表1所示。

3.结果与讨论

气水比在BAC工艺中占有至关重要的作用，它控制着BAC工艺系统中溶解氧的量。在实际的运行过程中，通过调节气水比来控制溶氧量（DO）的多少。为了研究气水比对BAC的处理效果的影响。设计试验在装置填料挂膜成功后进入正常运行后开始，相同水力负荷、pH：6.5～9.0，滤池内的温度为15～25℃，对气水比分别为1：1、2：1、3：1、4：1四种工况时进行研究，分析结果如下：

3.1气水比对CODCr去除效果的影响

CODCr是反映有机物污染程度指标。BAC通过生物膜上微生物的新陈代谢活动，对有机物进行氧化、分解，使之无机化、稳定化。对有机物进行降解的好氧异养菌的繁殖、生长需要在氧化还原电位较高的有氧环境中，因此，反应器中DO的水平直接影响着CODCr的去除效果。图1—1是在不同气水比下反应器对CODCr的去除效果。

图1—1气水比对COD去除效果的影响

由图1—1可知，当气水比为1：1时，CODCr的平均去除率为59.4%。

当气水比为1：1时，CODCr的平均去除率为59.4%。气水比小时，污水中溶解氧浓度也低，活性炭表面生物膜的活性相对较弱，对有机物的生物降解性能不强。当气水比为2：1时，CODCr的平均去除率为65.4%，比气水比为1：1时，CODCr平均去除率上升了6%。当气水比提高到3：1时，CODCr平均去除率分别达到79.8%，CODCr比气水比为1：1和2：1时都要高，分别上升了30.4%和14.4%。试验过程中在其他条件不改变时，增加气水比意味着生化反应的增强，也就直接体现为出水CODCr的降低。

提高气水比不仅会影响滤池对可降解物质的处理能力，同时对难降解物质的去除也产生有益的作用，直接表现为大分子发色基团的断裂，色度降解效率的提高。当气水比为4：1时，CODCr平均去除率为81.0%，CODCr比气水比为3：1时都略高，仅分别上升1.2%。这可能是因为随着气水比进一步增大，CODCr的去除率也增大，但增长缓慢。试验中当气水比为由3：1升到4：1时，CODCr的去除率增加很少，这说明DO在一定范围内对CODCr的去除效果有影响。

3.2气水比对色度去除效果的影响

色度是印染废水中一项重要的参数指标，在染色废水处理过程中，可直观的反应废水处理的效果。印染废水经过二级生物处理工艺后，其出水的色度值基本能达到《纺织染整工业污染物排放标准》（GB4287-1992）中的I级标准。尽管如此，经过二级处理出水中的色度值仍然相对较高，且经过前段的生化处理，出水多为难生物降解的物质排入到水体中，仍然会给环境带来潜在的危害。因此，在不同气水比的条件下研究BAC系统对色度去除效果的影响，具有十分重要的意义。图1-2是在不同气水比条件下BAC反应器对色度去除效果的影响。

图1—2气水比对色度去除效果的影响

由图1—2可知，当气水比为1：1时，色度的平均去除率为88.5%，平均出水色度值为11.2倍。根据活性炭对纱线染色废水二级出水的吸附性能的实验，活性炭对二级生化出水中色度的吸附性能较好，故而气水比小时，污水中溶解氧浓度也低，活性炭表面生物膜的活性相对较弱，对有机物的生物降解性能不强。这时活性炭表现为对含有发色基团的大分子有机物等有较好的吸附性。当气水比为2：1时，色度的平均去除率可达到93.6%，比气水比为1：1时，去除率增加了5.1%。当气水比提高到3：1时，色度平均去除率达到95.2%，比气水比为1：1和2：1时分别高了6.7%和1.6%。提高气水比不仅会影响滤池对可降解物质的处理能力，同时对难降解物质的去除也产生有益的作用，直接表现为大分子发色基团的断裂，色度降解效率的提高。当气水比为4：1时，色度的平均去除率为97.3%，比气水比为3：1时略高，仅上升2.1%。这可能是因为随着气水比进一步增大，色度的去除率也增大，但增长缓慢。试验中当气水比为由3：1升到4：1时，色度的去除率增加很少，这说明DO在一定范围内对色度的去除效果有影响，但影响不是很大。

适当提高气水比，增加BAC系统里DO量，有益于色度的去除，但当气水比提高到一定程度时，如当气水比从2：1提高到4：1时，变化基本不大，表明在一定的试验范围内色度的去除不受气水比的影响，去除较为彻底。

3.3气水比对浊度去除效果的影响

在生物滤池系统中，浊度是一项非常重要的考核指标，试验中处理出水的悬浮物浓度较低，SS一般在5mgL以下，测定时比较困难，故试验中主要考察出水的浊度来探讨气水比对悬浮物去除的影响规律。其试验结果如图1—3所示。

图1—3气水比对浊度去除效果的影响