吳南江，周笑綠，商 菲

(上海電力學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，上海 200090)

紡織印染行業(yè)是廢水排放大戶，也是排污大戶，隨著我國紡織印染業(yè)的快速發(fā)展，紡織印染廢水排放量也快速上升.印染廢水具有水質(zhì)復(fù)雜、水量大、有機物濃度高、色度深和難生物降解等特點，是工業(yè)廢水處理中的一大難點.目前，國內(nèi)外印染廢水普遍采用的處理方法仍然是以生化法為主.本試驗采用厭氧水解-生物接觸氧化工藝對模擬印染廢水進行處理.

1 實驗材料與方法

1.1 實驗儀器和材料

儀器:六聯(lián)攪拌儀;可調(diào)式氣泵;DHG-9076A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱;FA2204B電子天平;HACH分析儀(由 DRB200型恒溫反應(yīng)器、DR 2800型分光光度計、專用反應(yīng)比色管等組成);自制生物反應(yīng)器系統(tǒng)(厭氧、好氧反應(yīng)器，厭氧反應(yīng)器尺寸為15.6 cm ×20.1 cm ×44 cm，好氧反應(yīng)器尺寸為52 cm×20.1 cm×44 cm);軟性纖維填料;Unic UV-2000分光光度計.

試劑:硫酸汞;重鉻酸鉀;硫酸;硫酸銀;葡萄糖;淀粉;NH4Cl;FeSO4·7H2O;NaHCO3;MgSO4·7H2O;KH2PO4;CaCl2等.

廢水:培養(yǎng)階段使用的污水為東區(qū)污水處理廠初沉池出水;試驗用印染廢水為實驗室自行配制，主要成分為葡萄糖，淀粉，NH4Cl，F(xiàn)eSO4·7H2O，NaHCO3，MgSO4·7H2O，KH2PO4，CaCl2，染料等.

活性污泥:取自上海曲陽污水處理廠.

試驗裝置:自行設(shè)計加工，見圖1.

圖1 試驗裝置

1.2 實驗方法

1.2.1 培養(yǎng)與掛膜

試驗初期先進行污泥培養(yǎng)和掛膜.搭好運行裝置，將取來的厭氧區(qū)污泥、好氧區(qū)污泥分別置入?yún)捬醭?、好氧池，連續(xù)進水(污水取自東區(qū)污水廠)，調(diào)整好流速，觀察污泥形態(tài)和掛膜情況，并從沉淀池底回流污泥至厭氧池.掛膜時間為7 d.

1.2.2 污泥馴化

掛膜成功后，即進入污泥馴化階段.采用逐漸增加印染廢水量的方式進行.分4期，每期5 d，共計20 d.第1期為2/3生活污水和1/3印染廢水;第2期為1/2生活污水和1/2印染廢水;第3期為1/3生活污水和2/3印染廢水;第4期完全采用印染廢水.

1.2.3 正交實驗

采用正交實驗方法，對4種因素，即進水色度、進水COD，以及A池的停留時間和O池的停留時間進行考察，選擇 L9(34)正交表進行測定［1］.正交試驗設(shè)計如表1所示.將進水印染廢水COD濃度分別配制成:338 mg/L;627 mg/L;940 mg/L.將色度配制成:330倍;750倍;1 000倍.A池水力停留時間分別設(shè)定為:6.7 h;7.9 h;9.1 h.O池水力停留時間設(shè)定為:20 h;24 h;28 h.然后進行正交分組試驗.每組工況運行3 d，每天測定2次，實驗結(jié)果取各組工況的平均值.

表1 正交試驗設(shè)計

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 試驗數(shù)據(jù)的直觀分析

以出水 COD 和色度作為評價指標(biāo)［2，3］，實驗結(jié)果的直觀分析如表2所示.

從表2可以看到:9組試驗數(shù)據(jù)中對COD去除效果最佳的是第3組，去除率為94%;色度去除率最好的是第4組，去除率為98.5%;而綜合效果最優(yōu)的組合是第3組，其對COD和色度的去除率分別達到94%和96%.

從極差值可以看出COD去除率受進水COD影響最大，各影響因素的主次順序為:進水COD＞HRT-A池＞HRT-O池＞進水色度，極差值分別為 17.5，13.83，12，10.16.色度去除率受 HRTO池影響最大，各主次因素順序為:HRT-O池＞進水COD＞進水色度＞HRT-A池，極差值分別為 11，6，3.67，2.34.

表2 試驗數(shù)據(jù)的直觀分析

2.2 方差分析

利用多因素?zé)o重復(fù)實驗方差分析方法［2，3］分析進水色度，進水COD濃度，A池水力停留時間，O池水力停留時間對COD和色度的去除有無顯著性影響.利用表1和表2中的數(shù)據(jù)，在給定顯著性水平α=0.05條件下，經(jīng)正交設(shè)計助手軟件分析得出各因素的方差分析和顯著性，見表3和表4.

表3 COD方差分析

表4 色度方差分析

從表3的分析結(jié)果可以看出，在顯著性水平α=0.05條件下，進水COD濃度、HRT-A池對試驗結(jié)果的作用非常顯著，即COD去除率受進水COD濃度、A池水力停留時間的影響較大.由表4可知，在顯著性水平α=0.05下，色度去除率對O池水力停留時間有顯著影響，這與以上直觀分析的結(jié)果是一致的.

通過對上述兩種不同統(tǒng)計分析方法的分析，得出了進水COD濃度對COD的去除率有較大的影響、好氧池水力停留時間是影響色度去除的主要因素的結(jié)論.

由F檢驗結(jié)果可知，本試驗COD，以及色度的去除率各有一個顯著性的影響因素，這說明試驗因素間存在交互作用，在實際應(yīng)用中建議先進行模擬試驗，以確定最佳工況組合.通過9組試驗比較可知，正交試驗的第3組試驗條件為最優(yōu)組合.

2.3 最佳水力停留時間

固定厭氧池水力停留時間不變，對不同好氧反應(yīng)時間下的處理效果進行測定;再固定好氧反應(yīng)時間不變，對不同厭氧反應(yīng)時間下的處理效果進行測定［4］，其效果如圖2所示.

圖2 好氧反應(yīng)時間對COD去除效果的影響

分析實驗結(jié)果可以看出，增加好氧反應(yīng)時間能有效改善處理效果，但隨著好氧反應(yīng)時間的增加，COD去除率增長緩慢，在A池停留時間為7.9 h時，甚至出現(xiàn)大幅下降的情況.此種異常情況，我們推測是由試驗操作失誤造成的.另外，單純增加好氧反應(yīng)時間的做法也不切實際，因此選定好氧反應(yīng)時間為24 h.COD去除率隨厭氧反應(yīng)時間變化的規(guī)律不明顯.綜合比較來看，厭氧反應(yīng)時間為7.9 h時，能夠取得較好的去除率.因此，可以選取厭氧反應(yīng)時間為7.9 h和好氧反應(yīng)時間為24 h作為最佳運行工況.

3 結(jié)論

(1)采用厭氧水解-好氧接觸氧化工藝處理印染廢水，COD和色度去除率分別為94%和96%，達到《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 4287—1992)一級排放標(biāo)準(zhǔn)的要求;

(2)通過不同統(tǒng)計分析方法得知，進水COD濃度對COD的去除率有顯著影響，好氧池水力停留時間是影響色度去除的主要因素;

(3)通過比較分析可以得到厭氧水解-生物接觸氧化處理模擬印染廢水的最佳運行工況為:厭氧反應(yīng)時間為7.9 h;好氧反應(yīng)時間為24 h.

［1］ 葉瑞，張發(fā)宇，杜海明，等.正交實驗法優(yōu)化粉煤灰處理生活污水的實驗條件初探［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37(7):3 188-3 189.

［2］ 湛禹，吳俊奇，馬龍友，等.水處理實驗數(shù)據(jù)處理方法的綜合應(yīng)用研究［J］.北京建筑工程學(xué)院學(xué)報，2011，27(3):23-26.

［3］ 印德中.Excel在方差分析中的應(yīng)用［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2011(17):23-25.

［4］ 盧江濤，周笑綠.厭氧水解-好氧-吸附工藝處理印染廢水［J］.工業(yè)水處理，2009，29(11):25-27.