從圖2可以看出，掛膜初期AC表面的生物量很少，但對(duì)COD的去除率卻很高，可達(dá)到80%以上。這是由于此時(shí)溫度在16.8～22.1℃，多數(shù)有機(jī)物在水中的溶解度會(huì)隨著溫度的降低而減小，因此在低溫條件下更容易被AC吸附，即低溫下AC對(duì)有機(jī)物的吸附能力較強(qiáng)，此時(shí)BAC對(duì)COD的去除主要依賴于AC的吸附作用。隨著炭粒上附著的生物膜量的不斷增加，AC表面的吸附作用迅速減小，由于掛膜期間水溫較低，微生物的活性不高，新陳代謝慢，生物降解作用增強(qiáng)的速率緩慢，到掛膜的第15天，BAC對(duì)COD的去除率降至最低，只有55%。
掛膜中期，隨著水溫的不斷上升，炭粒上的微生物數(shù)量不斷增加，對(duì)有機(jī)物的生物降解作用不斷增強(qiáng)，對(duì)COD的去除率維持在60%～68%。掛膜后期，隨著炭粒表面生物膜的成熟，BAC對(duì)COD的去除率可保持在70.9%左右，出水COD穩(wěn)定在25.6～50mg·L-1。
2.1.2氨氮
AC在掛膜期間對(duì)氨氮的去除效果如圖3所示。
由于氨氮的去除主要依賴于微生物的生物降解作用，所以BAC在掛膜初期對(duì)于氨氮的去除率不足10%。隨著AC表面微生物量的不斷增加，微生物的活性不斷增強(qiáng)，硝化細(xì)菌的硝化能力逐漸增強(qiáng)，對(duì)氨氮的去除率逐漸升高；到掛膜的第15天，氨氮的去除率可達(dá)到77%，之后去除率迅速降低，再緩慢升高，這是因?yàn)榇藭r(shí)對(duì)BAC進(jìn)行了反沖洗。在掛膜過程中，由于成熟生物膜的脫落，需要定期對(duì)碳層進(jìn)行反沖洗，氨氮的去除率會(huì)階段性的受到影響，但始終保持在60%以上，整個(gè)掛膜過程中對(duì)氨氮的平均去除率為59.4%，出水氨氮的質(zhì)量濃度平均在0.80mg·L-1以下。
掛膜16 d時(shí)，對(duì)AC層進(jìn)行了反沖洗；掛膜30 d時(shí)，BAC對(duì)COD和NH4+-N的去除率均達(dá)到了60%。并且通過對(duì)后期的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)去除率穩(wěn)定并呈不斷上升的趨勢；生物鏡檢可以觀察到輪蟲(a)、鐘蟲(b)、累枝蟲(c)等原生動(dòng)物（如圖4所示）及菌膠團(tuán)微生物，認(rèn)為BAC掛膜成功。
2.2穩(wěn)定運(yùn)行期間污染物的去除
在反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行的5個(gè)多月期間，對(duì)反應(yīng)器的進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測。結(jié)果顯示，溫度在16.8～29.2℃、DO的質(zhì)量濃度在5 mg·L-1、水力負(fù)荷在0.33m3·m-2·h-1、HRT為1.1 h時(shí)，BAC對(duì)COD、色度、NH4+-N和SS均有較好的去除效果。
2.2.1 COD
BAC穩(wěn)定運(yùn)行期對(duì)COD的去除情況如圖5所示。進(jìn)水COD平均為109 mg·L-1，出水平均為35.6mg·L-1，COD的去除率維持在60%～74%，結(jié)合BAC對(duì)其他各種污染物去除率的波動(dòng)曲線，確定反沖洗周期為5～7 d。
2.2.2色度
BAC穩(wěn)定運(yùn)行期對(duì)色度的去除情況如圖6所示。
BAC對(duì)色度的去除主要有3種途徑：(1)AC為非極性吸附劑，根據(jù)極性相同物質(zhì)相互親和的原理，AC能選擇性的從水中吸附弱極性和非極性物質(zhì)，對(duì)水體中的染料等有色物質(zhì)有較好的吸附性；(2)AC上的微生物吸附、氧化分解廢水中可生物降解的染料；(3)BAC反應(yīng)器內(nèi)的輪蟲、纖毛蟲等原生動(dòng)物可以吞食有色細(xì)菌和微小的污泥質(zhì)點(diǎn)，從而降低了出水色度[4]。反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行期間，進(jìn)、出水色度平均分別為40倍和12倍，具有較好的去除效果。
2.2.3氨氮
BAC對(duì)氨氮的去除主要通過硝化細(xì)菌的硝化作用來實(shí)現(xiàn)。在反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行階段，進(jìn)水pH在8.1左右，水溫在15～22℃，DO的質(zhì)量濃度為5mg·L-1，為硝化細(xì)菌提供了足夠的堿度和DO。穩(wěn)定運(yùn)行期對(duì)氨氮的去除情況如圖7所示。
由圖7可以看到，運(yùn)行中出現(xiàn)了出水氨氮含量比進(jìn)水高的現(xiàn)象。其原因可能有3個(gè)方面：(1)進(jìn)水中的磷含量不夠，影響了微生物通過同化作用去除氨氮的途徑；(2)印染廢水中含氮有機(jī)物較多，反應(yīng)時(shí)間不夠，有機(jī)氮的氨化速率大于氨氮的硝化速率；(3)AC上成熟的生物膜部分脫落后，在死亡微生物分解過程中產(chǎn)生了氨氮。
為了解決這個(gè)問題，此時(shí)可適當(dāng)?shù)奶岣哌M(jìn)水中磷的含量，提高HRT，并進(jìn)行反沖洗。在反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行階段，進(jìn)出水NH4+-N的質(zhì)量濃度平均分別為1.58、0.49 mg·L-1，BAC對(duì)NH4+-N的去除率保持在68%以上。2.2.4 SS
BAC對(duì)SS的去除主要通過AC層的截留作用來完成。在穩(wěn)定運(yùn)行期間SS的去除情況如圖8所示。
SS的質(zhì)量濃度進(jìn)出水平均分別為61、10 mg·L-1，BAC對(duì)SS的去除率保持在74%以上，截留的SS可通過反沖洗有效的去除。
2.3反沖洗
反沖洗是BAC工藝運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。AC強(qiáng)大的吸附能力，一方面，BAC對(duì)污染物有很好的截留作用，碳層上截留的污染物會(huì)不斷增多；另一方面，吸附于AC表面的微生物不斷生長繁殖，隨著其含量的增加，碳表面生物膜的厚度也相應(yīng)增加。隨SS和生物膜的不斷增加，不僅增加了進(jìn)水阻力，還導(dǎo)致出水水質(zhì)變差，因此需要定期對(duì)BAC炭床進(jìn)行反沖洗，以恢復(fù)BAC工藝良好的處理能力。試驗(yàn)根據(jù)反應(yīng)器的運(yùn)行情況，確定采用氣洗-氣水聯(lián)合-水洗的反沖洗方式，實(shí)現(xiàn)了炭粒間的相互摩擦和氣、水對(duì)碳層的良好沖刷[5]。具體操作參數(shù)如表3所示，周期5～7個(gè)，碳床膨脹率為8%～13%。
2.4出水再利用
染整生產(chǎn)工藝為燒毛、退漿、煮練、漂白、絲光、染色、印花和后整理。其中，除織物燒毛工段不需要用水，其他工段均需要用水并伴有廢水的產(chǎn)生。各工段織物加工的要求不同，對(duì)回用水的水質(zhì)要求也有一定的差異。BAC出水與染整工藝用水相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照見表4[6]。
由表4可以看到，BAC出水達(dá)到了HJ471－2009中回用水用于漂洗等工藝的水質(zhì)要求，可回用于退漿、煮練、漂白及絲光等前道工序，但不宜用于這些工段的最后一道漂洗工序。由于出水色度較高，因此該回用水不能用于染色工藝。回用水用于工藝用水時(shí)，可以直接使用，也可以摻一定比例的新鮮水使用。同時(shí)，BAC出水主要水質(zhì)指標(biāo)均低于CJ 25.1－89中相應(yīng)規(guī)定，可用于廠區(qū)沖洗地面、沖廁、沖洗車輛、綠化及建筑施工等。
3·結(jié)論
當(dāng)水溫在15～22℃、DO的質(zhì)量濃度為5mg·L-1、水力負(fù)荷為0.33 m3·m-2·h-1、HRT為1.1 h的條件下，成功掛膜需30 d。
掛膜期間，當(dāng)進(jìn)水COD和NH4+-N的質(zhì)量濃度平均分別為107、1.80 mg·L-1時(shí)，出水平均分別為31、0.74 mg·L-1。穩(wěn)定運(yùn)行期間，出水COD、色度和NH4+-N、SS的質(zhì)量濃度平均依次為36.0 mg·L-1、12倍、0.49 mg·L-1和10 mg·L-1。主要出水指標(biāo)低于CJ25.1－89中相應(yīng)規(guī)定，可用于廠內(nèi)綠化及城市掃除；并達(dá)到了HJ 471－2009中對(duì)回用水水質(zhì)要求，可回用于退漿、煮練、漂白及絲光等前道工序。
BAC對(duì)污染物的去除通過AC和微生物共同作用實(shí)現(xiàn)。BAC對(duì)印染廢水的深度處理效果良好，工藝操作簡單、管理方便，在廢水的深度處理中具有很好的發(fā)展前景。
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