在中試研究的4個多月中,該廠使用的染料種類多次反復變化,廢水顏色經歷了不同深度的紅、紫、藍、綠、黑、灰等。其中生物處理難度最大的是以硫化染料和分散染料為主的廢水,這兩類染料多數不溶于水且染色率較低,在生產過程中有部分未溶染料隨排放廢水進入酵母菌生物膜系統。在以往的研究中也發現酵母菌對這兩類染料的脫色以吸附脫色為主,因而對廢水中有機物和色度的去除能力較弱。在對以活性大紅、活性黑和活性綠等活性染料為主的廢水進行處理時,酵母菌生物膜系統表現出很好的脫色和COD去除能力。
2.1.3爐渣過濾裝置對酵母系統出水的處理效果
由于酵母菌生物膜系統的進水COD較高(多數>1000mg/L),出水的SS比較大,并且廢水經水解酸化和酵母菌生物膜系統處理后出水COD和色度離高的水質排放標準仍有一定距離,因此在試驗的最后一個月內在酵母菌生物膜系統的后面連接了爐渣過濾裝置。用30L爐渣作為過濾裝置對酵母生物膜系統出水連續處理10d時,爐渣過濾裝置進、出水COD、色度和SS的變化見圖5。

從圖5中可以看出,爐渣過濾裝置對酵母菌生物膜系統出水COD的去除表現出一定的效果,COD平均去除率達到45%,并且爐渣過濾裝置對色度和SS的去除表現出很好的處理能力,出水清澈透明,色度最低為20倍、SS最低為26mg/L,并能維持數日,之后隨著運行天數的增加出水色度和SS略有升高。由于爐渣存在周期性飽和,所以為保證出水水質,爐渣需要定期更換,在研究的處理裝置中采用30L爐渣、處理水量為104L/d的情況下,更換周期為7d。
2.2酵母菌中試工藝對印染廢水的處理效果
中試系統對印染廢水的處理效果見表3。

從表3中可以看出,利用酵母菌生物膜系統與水解酸化和爐渣過濾裝置進行工藝組合后處理實際印染廢水時,COD、色度和SS的最高去除率分別可達91.2%、95.0%和96.4%,出水COD可維持在100~155mg/L,出水色度和SS分別在20~40倍和26~92mg/L,完全達到《紡織染整工業水污染物排放標準》(GB4287—1992)Ⅱ級排放標準。與該廠污水站現有的水解酸化—生物接觸氧化—氣浮工藝相比,在以下幾方面節約了處理費用:處理系統之前不需要添加額外碳源,酵母菌處理系統將廢水的污染負荷大大降低,酵母菌處理之后采用爐渣過濾代替混凝氣浮,最終廢水的污染負荷大大降低,初步估計廢水處理的運行成本為1.39元/t,比現有工藝的2.43元/t節約了1.09元/t。
3·討論
從研究的結果看,水解酸化池經過幾個月的運行有低效率的色度去除作用,但對COD和廢水可生化性的改變方面沒有明顯效果。由于染料在厭氧狀況下對染料的脫色往往會形成一些更不好降解并可能有毒性的中間產物,因此建議在今后的實際應用過程中根據情況可以去掉這一單元。
酵母菌生物膜系統對復雜多變的實際混合印染廢水的處理表現出不錯的效果。曾麗璇等〔13〕探討了采用單獨的生物接觸氧化對COD為532mg/L、色度為512倍的印染廢水的處理效果,雖然色度的去除率達到50%,但COD去除率<50%;寇曉芳等〔14〕在利用白腐真菌生物膜反應器與活性污泥聯用的方法降解染料廢水的試驗中,在水力停留時間為72h的情況下,白腐真菌生物膜反應器對色度的去除率為60%,對COD的去除率僅為30.9%;HuifangWu等〔15〕利用ABR與生物接觸氧化組合工藝處理印染廢水時,原水在ABR反應器內經過多次上下折流作用后進入生物接觸氧化池,兩階段總的COD去除率<65%(ABR對COD的去除率為57.2%)。在研究中,酵母菌生物膜系統在水力停留時間僅為12h的情況下獲得了穩定的、高效的COD去除和脫色效果,遠遠高于目前該廠活性污泥處理僅有20%~30%的COD去除效果,也優于文獻報道以細菌為主的反應器和白腐真菌反應器對實際廢水的脫色處理效果。酵母菌系統對印染廢水處理后COD和色度都顯著下降,大大減輕了后續處理的負擔。研究實現了篩選菌群在實際廢水處理中長期開放條件下的應用。進一步通過分子生物學分析證明,系統經過幾個月運行后仍然保持以酵母菌為主,并有少量絲狀真菌和多種細菌存在。正是由于這幾類菌群相互協同和相互制約保持了系統的高效運行和穩定,并且對變化反復的復雜廢水具有很強的抗沖擊能力。有關各類菌群的作用以及廢水中營養成分的變化關系仍在進一步研究中。
后續的爐渣過濾裝置對吸附在懸浮物上的色度、COD以及水中的SS去除效果非常明顯,過濾后出水水質不僅各項主要指標降低,而且視覺效果非常好。
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