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        微生物絮凝劑與PAC復(fù)配用于印染廢水的研究

        2018-10-16 06:01:42
        天津化工 2018年5期
        關(guān)鍵詞:清液印染絮凝劑

        (中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院有限公司,天津300131)

        印染廢水在工業(yè)廢水中占據(jù)比較大的比例,具有有機(jī)污染物含量高,色度深,堿性大,水質(zhì)變化大等特點(diǎn)。近年來(lái)隨著印染技術(shù)的發(fā)展,PVA漿料,人造絲堿解物,新型助劑等難生化降解有機(jī)物的加入使得傳統(tǒng)的處理工藝受到嚴(yán)重挑戰(zhàn),開(kāi)發(fā)新型環(huán)保高效型水處理技術(shù)勢(shì)在必行。

        微生物絮凝劑是一種天然高分子絮凝劑,具有高效、無(wú)毒、無(wú)二次污染、可自然降解的新型絮凝劑,廣泛應(yīng)用于水處理、食品加工和發(fā)酵工業(yè),尤其對(duì)有機(jī)色素具有較強(qiáng)的絮凝能力。但微生物絮凝劑用量大,成本高,對(duì)水質(zhì)要求苛刻等問(wèn)題嚴(yán)重制約著微生物絮凝劑的大規(guī)模推廣和應(yīng)用。大量研究表明微生物絮凝劑與無(wú)機(jī)絮凝劑復(fù)配使用不僅能明顯提高絮凝率,而且還能大大減少絮凝劑的投加量。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 廢水來(lái)源及水質(zhì)指標(biāo)

        廢水取自肇慶市某紡織印染廠,該廠廢水水質(zhì)如表1:

        表1 印染廢水排水水質(zhì)

        該印刷廠主體生化處理工藝為:厭氧池→好氧池采用厭氧池前置的AO工藝處理廢水。由于該廠COD值較高,BOD/COD較低可生化性差,色度與SS都較高,因此在進(jìn)入生化池前需對(duì)其進(jìn)行絮凝處理,用于部分脫色及除去大部分的SS,COD以提高廢水的可生化性。但還原染料、硫化染料、冰染料的大量使用使得該廢水的化學(xué)絮凝效果相對(duì)較差,且化學(xué)絮凝劑的投加量較大,絮凝污泥的產(chǎn)生量隨之增加,加重系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。因此本文開(kāi)發(fā)出相對(duì)高效的微生物絮凝劑并復(fù)配PAC應(yīng)用于該系統(tǒng)以解決上述問(wèn)題。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)論述其處理效果。

        1.2 菌種的來(lái)源

        菌種取自該廠生化處理池中的活性污泥和剩余污泥經(jīng)過(guò)篩選,培養(yǎng)及馴化后得到的高效穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)菌種Q03。

        1.3 化學(xué)試劑

        PAC:無(wú)機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁工業(yè)級(jí)其中Al2O3含量為29%~30%。

        1.4 微生物絮凝劑(MBF)的制備

        將菌株接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中(接種量為體積的 2%),振蕩培養(yǎng) 96h(120 r/min,30℃)所得發(fā)酵菌液即為本實(shí)驗(yàn)采用的微生物絮凝劑XQ03。

        1.5 主要儀器

        立式壓力蒸汽滅菌器(LDZX-75KB,上海申安醫(yī)療器械廠);高效離心機(jī)(AvantiJ-25XP,貝克曼庫(kù)爾特公司);六聯(lián)攪拌器(JJ-6,江蘇省金壇市友聯(lián)儀器研究所);電子天平(AL204-IC,梅特勒托利多儀器有限公司);恒溫振蕩培養(yǎng)箱(HZQX100,太倉(cāng)市華美生化儀器廠);分光光度計(jì)(752S,上海棱光技術(shù)有限公司)

        1.6 實(shí)驗(yàn)方法

        根據(jù)GBT16881-2008《水的混凝沉淀試杯試驗(yàn)》進(jìn)行絮凝試驗(yàn)

        1.6.1 MBF或PAC單獨(dú)應(yīng)用處理印染廢水

        取500mL廢水于1L燒杯中然后置于六聯(lián)攪拌器上,在120r/min轉(zhuǎn)速下快速攪拌,加入不同量的XQ03或PAC或兩者復(fù)配藥劑,然后在120r/min下攪拌 1min后慢速(40r/min)攪拌 10min,沉降15min后取上清液在550nm波長(zhǎng)下測(cè)吸光度值,以蒸餾水代替絮凝劑做空白對(duì)照。其中絮凝效果用絮凝率表示:

        式中:A為對(duì)照上清液的吸光度;B為樣品上清液的吸光度。

        1.6.2 MBF與PAC復(fù)配處理印染廢水

        根據(jù)XQ03和PAC的最佳添加量進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),絮凝試驗(yàn)方法同上并測(cè)定各個(gè)配比下絮凝水樣上清液的COD值和SS值從而確定最佳的復(fù)配比例,獲得最優(yōu)的絮凝效果。其中:

        1.6.3 考察復(fù)配絮凝劑處理印染廢水時(shí)的最佳pH

        選擇MBF與PAC聯(lián)合處理廢水時(shí)的最佳配比,在不同的pH值下進(jìn)行絮凝試驗(yàn),考察不同pH值下復(fù)配藥劑的絮凝效果。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 單獨(dú)使用XQ03處理印染廢水

        以50mL廢水中微生物絮凝劑菌液的加入量為橫坐標(biāo),與之相對(duì)應(yīng)的絮凝率為縱坐標(biāo)繪制圖表,所得結(jié)果如圖1:

        圖1 絮凝率隨微生物絮凝劑投加量變化曲線

        由圖1可知隨著絮凝劑投加量的增加,絮凝率逐漸提高并在10mL時(shí)達(dá)到峰值,即最佳投加量為20mL/L。繼續(xù)增加絮凝劑投加量絮凝率反而下降,最佳值大約是固體顆粒表面吸附大分子化合物達(dá)到飽和時(shí)的一半的吸附量,此時(shí)大分子的固體顆粒上架橋的幾率最大。

        2.2 單獨(dú)使用PAC處理印染廢水

        PAC對(duì)印染污水的絮凝效果見(jiàn)圖2:

        圖2 絮凝率隨PAC絮凝劑投加量變化曲線

        由圖2可以看出,絮凝率在一定范圍內(nèi)隨著PAC的投加量增加而升高,當(dāng)投加量為450mg/L時(shí)絮凝率可達(dá)到89.1%,繼續(xù)加大投加量后絮凝率反而趨于穩(wěn)定。最佳投加量為450mg/L。

        2.3 XQ03與PAC復(fù)配處理印染廢水

        根據(jù)單一因素的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,各選取3組數(shù)據(jù)進(jìn)行2因素3平行的正交實(shí)驗(yàn)參數(shù)選取見(jiàn)表2。

        表2 試驗(yàn)因素與平行

        表3 MBF與PAC復(fù)配的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        由表3中可見(jiàn):在MBF投加量為16mL/L,PAC投加量為200mg/L時(shí)絮凝率最高為97.5%且此時(shí)COD去除率為44.1%,SS去除率為68.7%均最高,處理效果最好。因此最佳復(fù)配方案為MBF投加量16mL/L,PAC投加量200mg/L。

        2.4 pH值對(duì)絮凝率的影響

        選取試驗(yàn)得到的最佳復(fù)配比即MBF投加量16mL/L,PAC投加量200mg/L進(jìn)行不同pH值下的絮凝試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖3。

        圖3 最佳復(fù)配比下絮凝率隨pH變化曲線

        由圖3可見(jiàn):在pH值7.0~9.0的范圍內(nèi)該復(fù)配方案的絮凝率都能保持在97%左右的較高水平,在此區(qū)間內(nèi)處理效果較好。

        3 結(jié)論

        3.1 通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了微生物絮凝劑 XQ03和PAC復(fù)配處理印染廢水時(shí)的最佳投配比為MBF 16ml/L,PAC200mg/L;兩者聯(lián)合投加時(shí)比單獨(dú)使用其中任一種絮凝效果更好,與無(wú)機(jī)絮凝劑相比絮凝率由89.1%提高到97.5%,絮凝率提高了8.4%。

        3.2 采用微生物絮凝劑和PAC復(fù)配時(shí)對(duì)比單獨(dú)使用兩種絮凝劑,復(fù)配使用時(shí)單劑投加量更少且能達(dá)到更高的處理水平。復(fù)配使用時(shí)無(wú)機(jī)絮凝劑的用量減少56%,微生物絮凝劑用量減少20%,絮凝劑的總投加量降低,從而大大降低了絮凝污泥的產(chǎn)生量,減少了二次污染和后續(xù)沉淀池的工作壓力。又因微生物絮凝劑菌種取自于后續(xù)生化工藝的活性污泥中,自產(chǎn)菌用于絮凝,對(duì)后續(xù)生化系統(tǒng)無(wú)負(fù)面影響,并能提高相應(yīng)的活性污泥濃度提高生化池的處理能力,進(jìn)一步提高了整體污水處理系統(tǒng)的處理效果。

        3.3 考查了復(fù)配藥劑對(duì)COD和SS的去除率,發(fā)現(xiàn)復(fù)配藥劑對(duì)COD和SS都有穩(wěn)定的去除效果,在最佳投加量下COD去除率可達(dá)44.1%,SS去除率可達(dá)68.7%,實(shí)現(xiàn)了絮凝池對(duì)COD和SS的一定去除功能,使BOD/COD提高到0.45,提高了廢水的可生化性。

        3.4 確定了微生物絮凝劑和PAC聯(lián)合投加時(shí)在pH7.0~9.0的范圍內(nèi)均能維持較高的絮凝水平,適用范圍較廣。當(dāng)廢水pH<9時(shí)無(wú)需調(diào)節(jié)酸堿度即能獲得較高的絮凝效果,當(dāng)廢水堿度>9需調(diào)節(jié)堿度時(shí),也降低了酸的投加量只需少量調(diào)節(jié)既能達(dá)到合適的pH值。

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