官愛(ài)令　溫健麟　常艷群

(1.杭州一達(dá)環(huán)保技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司，杭州　310004；

2.杭州瑞旭產(chǎn)品技術(shù)有限公司，杭州　310004)

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生化與臭氧生物炭組合工藝處理反滲透膜生產(chǎn)廢水的研究

官愛(ài)令1溫健麟2常艷群1

(1.杭州一達(dá)環(huán)保技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司，杭州310004；

2.杭州瑞旭產(chǎn)品技術(shù)有限公司，杭州310004)

【摘要】本研究通過(guò)模擬反滲透膜生產(chǎn)廢水水質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)室條件下采用生化與臭氧/生物炭組合工藝處理該含DMF的廢水。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在模擬廢水COD濃度為12500 mg/L的情況下，生化出水COD穩(wěn)定在2500mg/L左右，COD去除率達(dá)到85%左右。含DMF的廢水在60℃的條件下，通過(guò)投加NaOH至pH=13堿解對(duì)含有DMF的廢水預(yù)處理之后，使混合廢水COD下降至6000mg/L左右，生化出水COD在600mg/L以下，去除率高達(dá)90%，再通過(guò)臭氧/生物炭深度處理去除COD、色度、SS等，最終出水滿足污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB 8978-1996中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

【關(guān)鍵詞】生化；臭氧生物炭；反滲透生產(chǎn)廢水；DMF

反滲透膜是一種先進(jìn)的膜分離技術(shù)，目前廣泛應(yīng)用于電子、食品、制藥和化工等領(lǐng)域，但是在生產(chǎn)反滲透膜的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生含高濃度的二甲基甲酰胺(DMF)廢水。DMF具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可以經(jīng)過(guò)呼吸道、消化道和皮膚進(jìn)入人體內(nèi)，具有一定的毒性(宋姍姍，2007)。目前針對(duì)高濃度的DMF廢水處理方法有Fenton氧化法(杜海霞，2014)、堿性水解法(劉志國(guó)，2005)、萃取(張慧，2011)、膜分離法(顧忠茂，2003)、臭氧氧化(李靜，2007)等。采用單一的方法處理具有一定的難度，在眾多針對(duì)DMF的處理方法中，通過(guò)組合各種工藝，在降低處理費(fèi)用的同時(shí)保證達(dá)標(biāo)排放是本研究的重點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)某生產(chǎn)反滲透膜的企業(yè)產(chǎn)生的廢水中含有較高濃度的DMF，同時(shí)還含有其他難生物降解的物質(zhì)。本研究結(jié)合堿性水解、生化與高級(jí)氧化工藝聯(lián)合處理該廢水，以期對(duì)處理含有高濃度的DMF廢水起到一定的參考作用。

1實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)生化處理流程采用水解酸化+厭氧+兩級(jí)好氧處理，生化池中均有組合填料，廢水處理流量為1L/h。為了能在組合填料上順利掛膜，首先在四個(gè)生化反應(yīng)池內(nèi)接種剩余污泥并開始曝氣，并在四個(gè)反應(yīng)器中投加已配制好的營(yíng)養(yǎng)元素。掛膜15天后，可以肉眼看到組合填料上的生物膜，此時(shí)停止水解酸化和厭氧池的曝氣，并向厭氧反應(yīng)器中接種一定量的厭氧污泥，以縮短厭氧啟動(dòng)時(shí)間。掛膜成功后開始進(jìn)入稀釋后的模擬廢水。

圖1　實(shí)驗(yàn)流程圖

1.2模擬廢水水質(zhì)

反滲透膜生產(chǎn)廢水采用模擬廢水，通過(guò)分析，該廠在生產(chǎn)反滲透膜過(guò)程中共產(chǎn)生四股廢水，其中W1和W2只含有DMF和甲基熔纖劑，混合廢水中主要污染物名稱和濃度如表1所示。

表1　100L廢水中各組分質(zhì)量

由表1可以看出，模擬廢水中主要污染物質(zhì)為DMF，除表1所示內(nèi)容外，還含有少量聚乙烯醇、哌嗪、表面活性劑和無(wú)機(jī)鹽等物質(zhì)。模擬廢水配制完成后，檢測(cè)模擬廢水COD濃度為12500mg/L左右。

1.3分析方法

試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目均采用國(guó)標(biāo)方法進(jìn)行檢測(cè)，參考水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法第4版。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1生物反應(yīng)器的馴化

從水質(zhì)分析來(lái)看，廢水中含有一定量的難生物降解有機(jī)物，生物反應(yīng)器掛膜成功后，開始進(jìn)入稀釋模擬廢水，隨著微生物逐步被馴化，逐漸提高進(jìn)水濃度，生物反應(yīng)器在馴化期的運(yùn)行數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2　生化反應(yīng)器啟動(dòng)馴化階段運(yùn)行數(shù)據(jù)

從圖2可以看出，隨著進(jìn)水COD濃度的逐漸提高，生化出水COD濃度亦不斷提高，污泥經(jīng)過(guò)35天的馴化，進(jìn)水COD濃度為6300mg/L時(shí)，出水COD濃度699mg/L。通過(guò)分析，水解酸化、厭氧、一級(jí)好氧和二級(jí)好氧對(duì)COD的平均去除率分別為32%、37%、53%和37%，總COD去除率達(dá)到89%?？梢姡锝到鈱?duì)模擬廢水的有機(jī)物去除效果較好，同時(shí)停止水解酸化和厭氧反應(yīng)器的曝氣，微生物逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧嫘跃蛥捬蹙?/p>

2.2生化穩(wěn)定運(yùn)行階段

前已敘及，模擬廢水的COD達(dá)到12500mg/L左右，在馴化階段，模擬廢水經(jīng)過(guò)稀釋，最高進(jìn)水COD濃度為6300mg/L，隨后逐漸降低模擬廢水的稀釋倍數(shù)，進(jìn)入生化反應(yīng)器，在穩(wěn)定運(yùn)行階段，生化去除效果如圖3所示。

圖3　穩(wěn)定運(yùn)行期生化去除COD效果

從圖3可以看出，如果按照表1的配方進(jìn)行配水，進(jìn)水COD濃度12500mg/L左右，生化出水COD濃度在2500mg/L左右，考察了繼續(xù)增加水力停留時(shí)間對(duì)COD的去除效果，結(jié)果表明即使增加水力停留時(shí)間，出水COD濃度基本不變，由此可見，生化出水中殘留有機(jī)物均為生物難降解有機(jī)物，要將COD濃度為2500mg/L的廢水通過(guò)物化方法降到100mg/L難度甚大，考慮廢水中主要的污染物質(zhì)為DMF，因此在試驗(yàn)后期，嘗試對(duì)W1和W2兩股含有DMF的混合廢水進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)入生化系統(tǒng)。

2.3堿解運(yùn)行數(shù)據(jù)

通過(guò)1.2的敘述，四股廢水中僅有兩股廢水含有DMF，通過(guò)查閱關(guān)于DMF廢水的處理方法的資料文獻(xiàn)，首先采用在60℃的條件下，向W1和W2的混合廢水中投加NaOH，使DMF分解為二甲胺(DMA)和甲酸，同時(shí)向混合廢水中通入空氣，DMA被吹脫出來(lái)，堿解產(chǎn)生的DMA通過(guò)收集系統(tǒng)進(jìn)入焚燒裝置，大幅度的降低進(jìn)水COD濃度，并且殘留的甲酸屬于容易生化降解物質(zhì)，這種方法能夠大幅度的提高生化降解效率。通過(guò)堿解預(yù)處理后，生化運(yùn)行數(shù)據(jù)如圖4所示。

圖4　堿解后生化運(yùn)行情況

從圖4可以看出，含有DMF的兩股廢水經(jīng)過(guò)堿解后，再與其它兩股廢水混合，混合水的COD濃度在6000～7000mg/L之間，進(jìn)水COD濃度降低一半之后，隨之發(fā)生的是出水COD濃度大幅度下降，從圖4可以看出，DMF廢水預(yù)處理后，出水COD濃度在600mg/L左右。通過(guò)肉眼觀察，出水呈灰褐色，色度較高，需要進(jìn)一步的降低COD和脫色處理。

2.4生物炭運(yùn)行數(shù)據(jù)

模擬廢水經(jīng)過(guò)堿解預(yù)處理后，出水COD濃度大幅度降低，但是其色度、COD等指標(biāo)仍然超標(biāo)。因此考慮采用臭氧生物炭的高級(jí)氧化組合工藝對(duì)生化出水進(jìn)一步的處理。最終出水各指標(biāo)如表2所示。從表2可以看出，通過(guò)32天的臭氧生物炭穩(wěn)定運(yùn)行，出水各項(xiàng)指標(biāo)均滿足GB-1996一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。在臭氧氧化出水色度已基本被去除，且能去除50%的COD，通過(guò)生物炭中微生物的降解以及活性炭的吸附，出水COD最終穩(wěn)定在100mg/L以下。

表2　臭氧生物炭組合工藝處理出水指標(biāo)

3結(jié)論

(1) 采用堿解預(yù)處理方法對(duì)DMF廢水進(jìn)行處理能有效的去除COD和降低生化出水COD濃度，與其他高級(jí)氧化預(yù)處理DMF廢水的方法相比，成本相對(duì)較低。

(2) 采用預(yù)處理+生化+臭氧/生物炭工藝流程可以使反滲透膜生產(chǎn)廢水各項(xiàng)指標(biāo)最終達(dá)到GB 8978-1996中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

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Study of Biological Combined with Ozonation/BAC Process to Treat Production of Reverse Osmosis Membrane Wastewater

GUAN Ailing1WEN Jianlin2CHANG Yanqun1

(1.Hangzhou Yida Environmental Protection Technology & Consulting CO.，LTD. Hangzhou 310004；2. Hangzhou CIRS CO.，Ltd，Hangzhou 310004)

Abstract：Biological combined with ozonation/biological activated carbon (BAC) process was operated in laboratory scale to investigate chemical oxidation demand (COD) remove of simulated wastewater from producing reverse osmosis member.The results showed that when the influent COD level was 12500mg/L，the effluent COD of biological treatment process reached 2500mg/L and the COD remove efficiency was about 85%.The alkaline hydrolysis in 60 ℃ and pH of 13 was employed to treat wastewater contained DMF and resulted in the COD decreased from 12500mg/L to 6000mg/L.Fortunately，the COD further decreased to 600mg/L in effluent and the total COD remove efficiency reached 90%.Subsequently，the effluent was treated by ozonation/BAC process and the COD，color and suspend solid of effluent meet Grade I of discharge standard of GB8978-1996.

Keywords：biological treatment；ozonation/BAC；wastewater from production of RO；DMF

中圖分類號(hào)：X703

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-288X(2016)02-0165-03

作者簡(jiǎn)介：官愛(ài)令，碩士，工程師，目前從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作

引用文獻(xiàn)格式：官愛(ài)令等.生化與臭氧生物炭組合工藝處理反滲透膜生產(chǎn)廢水的研究[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(2)：165-167.