賈艷萍，宗 慶，姜修平，張羽汐，袁志峰

(東北電力大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，吉林吉林132012)

我國是印染紡織第一大國，每年約排放6億－7億m3印染廢水［1］。印染廢水水量大、有機(jī)物含量高、堿性大、水質(zhì)變化大、色度深、成分復(fù)雜，而且隨著PVA漿料和新型助劑的使用，大幅增加了廢水中難生化降解的有機(jī)污染物含量，導(dǎo)致廢水可生化性大幅降低。采用單一方法處理印染廢水難以達(dá)到要求，因此需采用聯(lián)合技術(shù)處理印染廢水［2］。

粉煤灰處理印染廢水的主要機(jī)理是吸附作用，接觸絮凝、中和沉淀和過濾攔截等協(xié)同作

用［3］。對粉煤灰改性主要是對粉煤灰進(jìn)行物理或化學(xué)處理，改變其表面的粗糙度，增大比表面積，從而提高粉煤灰的吸附性能。粉煤灰常用的改性方法有高溫改性、酸改性以及堿改性等［4］。生物法中厭氧生物濾池(Anaerobic Filter，AF)與曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter，BAF)聯(lián)用工藝具有處理效率高、抗沖擊能力強(qiáng)、占地面積小及經(jīng)濟(jì)成本低等優(yōu)點，能夠充分發(fā)揮機(jī)械截留、生物膜吸附降解和微生物菌落食物鏈分級捕食等作用，受到了廣泛重視［5－6］。本文采用鹽酸改性粉煤灰，并與AF－BAF反應(yīng)器聯(lián)合處理印染廢水，考察以及的去除率、平均脫色率等指標(biāo)的變化。

1 材料與方法

1.1 實驗材料及裝置

AF和BAF反應(yīng)器采用有機(jī)玻璃制成，反應(yīng)器高度均為2 m，AF反應(yīng)器內(nèi)徑為8 cm，有效容積2.5 L，填料高度1 m;BAF反應(yīng)器內(nèi)徑10 cm，有效容積3.5 L，填料高度1 m，填料陶粒直徑3－5 mm，實驗裝置見圖1。

實驗裝置為兩個反應(yīng)器串聯(lián)，水箱中的原水經(jīng)蠕動泵從AF底部進(jìn)入，流經(jīng)填料層過程中與陶粒及反應(yīng)器表面微生物充分接觸后從填料頂部出水管流出，在蠕動泵作用下從BAF反應(yīng)器底部進(jìn)入，采用曝氣泵將壓縮空氣由BAF底部送入，礫石承托層裝有能將空氣均勻分布的配氣裝置，流經(jīng)填料層過程中曝氣生物濾池中的好氧微生物氧化降解，完成處理過程。

圖1 AF－BAF反應(yīng)裝置

1.2 實驗用水

模擬印染廢水的主要成分，見表1。

表1 模擬印染廢水的主要成分

1.3 亞甲基藍(lán)廢水的預(yù)處理

首先取一定量粉煤灰約200 g，置于1 000 mL大燒杯中以去離子水洗至中性pH7.0(pH試紙)，過濾，將粉煤灰放入烘箱中70℃干燥24 h，研磨成粉末裝入密封袋備用。

其次取100 g預(yù)處理過的粉煤灰置于1 000 mL燒杯中，加入500 mL鹽酸(2 mol/L)攪拌4 h，去離子水洗至中性(pH試紙)，過濾，烘箱中70℃烘干，研磨成粉末備用。

最后取40 g鹽酸改性過的粉煤灰置于1 000 mL燒杯中，加入800 mL亞甲基藍(lán)模擬印染廢水，攪拌30 min，靜置50 min后過濾，殘渣廢棄。

1.4 分析項目和檢測方法

COD的測定采用重鉻酸鉀法;氨氮的測定采用納氏試劑光度法;硝態(tài)氮的測定采用紫外分光光度法;亞硝態(tài)氮的測定采用N－(1－萘基)－乙二胺光度法;總氮的測定采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法［7－8］;脫色率的測定采用分光光度法。

2 結(jié)果與討論

2.1 改性粉煤灰預(yù)處理模擬印染廢水的研究

研究表明，隨著改性粉煤灰粒度減小，印染廢水脫色率越來越大，當(dāng)粒度在100～120目時，改性粉煤灰對印染廢水脫色率趨于平穩(wěn)，達(dá)到90%，隨粉煤灰粒度進(jìn)一步減少，脫色率變化較小。這是因為改性粉煤灰粒度越小，比表面積越大，吸附能力越大。但粉煤灰粒度越小，粉煤灰與廢水的分離就越困難，所需靜置沉淀時間越長。因此，綜合考慮選擇改性粉煤灰的最佳粒度為100～120目。隨著pH增大，粉煤灰表面吸附的羥基增多，可與染料中的－SO3、－NH2或－COO等發(fā)生氫鍵聯(lián)結(jié)，增強(qiáng)了粉煤灰對染料分子的吸附能力。但當(dāng)pH＞10后，染料在水溶液中都以陰離子形式存在，大量的羥基和染料陰離子在粉煤灰表面產(chǎn)生競爭，妨礙了對染料陰離子吸附。因此本實驗最佳pH為10，見圖2。

圖2 pH值對脫色率的影響

2.2 聯(lián)合工藝處理印染廢水

本實驗在溫度10℃、pH為10、曝氣量50 L/h、HRT為4 h條件下進(jìn)行，AF－BAF反應(yīng)器進(jìn)水均為200 mL/d去除率的變化見圖3～圖4。

由圖3可知，在AF中COD去除率波動很小，約在10%左右;而在BAF中，由于接種了馴化后的活性污泥，使得其中的生物氧化作用明顯。在前7天里，COD去除率變化緩慢，之后開始逐漸增大到60%.

圖3 COD去除率隨時間的變化

采用原子吸收分光光度計在波長為660 nm處測定亞甲基藍(lán)溶液的吸光度。根據(jù)下式計算亞甲基藍(lán)溶液的脫色率(ξ%)。

式中:A0為進(jìn)水吸光度;A為出水吸光度。

由圖5可以看出，單獨采用AF－BAF工藝對色度的去除率僅為40%，不能有效脫色，這是由于水中難降解染料分子在AF－BAF膜表面的不斷累積易引起微生物中毒，破壞了AF－BAF內(nèi)系統(tǒng)平衡;采用改性粉煤灰和AF－BAF組合工藝脫色率可達(dá)90%左右，這是由于改性粉煤灰能夠有效地降低水體色度，而且為后續(xù)AF－BAF生物處理系統(tǒng)提供了有力的微生物生境條件。

圖4 運行時間對、、去除率的影響

圖5 運行時間對脫色率的影響

3 結(jié) 論

本實驗在溫度10℃左右、pH 10、曝氣量50 L/h、HRT為4h的條件下，采用鹽酸改性粉煤灰預(yù)處理與AF－BAF工藝聯(lián)合處理模擬印染廢水，得到如下結(jié)論:

(1)粉煤灰具有一定的吸附能力，采用鹽酸改性粉煤灰處理，可以達(dá)到良好的脫色效果，脫色率達(dá)到90%。

［1］訾洛陽，丁志斌.印染廢水脫色研究進(jìn)展［J］.給水排水，2008，34(1):236－239.

［2］程春民.印染廢水處理工藝的改進(jìn)［J］.工業(yè)水處理，2007，27(4):61－64.

［3］何水清.粉煤灰處理廢水的機(jī)理與應(yīng)用［J］.粉煤灰，2002，5(4):21－23.

［4］楊子立.改性粉煤灰在廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)展［J］.工業(yè)水處理，2011，6(3):24－26.

［5］張?zhí)m河，郭益平，等.臭氧/高錳酸鉀/BAF工藝污水深度處理研究［J］.環(huán)境工程，2012，30(4):13－16.

［6］劉景明，呂世海，陳立穎，等.活性炭曝氣生物濾池深度處理化工廢水的研究［J］.東北電力大學(xué)學(xué)報，2007，27(4):91－94.

［7］郭訓(xùn)文.化學(xué)氧化－曝氣生物濾池組合工藝處理含氰電鍍廢水的研究［D］.華南理工大學(xué)，2013:21－28.

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