生物絮凝吸附预处理制革废水试验研究

生物絮凝吸附预处理制革废水试验研究
通过试验装置研究生物絮凝吸附工艺对制革废水的预处理效果。

结果表明：进水CODCr 、NH3-N、SS质量浓度为6000～7000，500～600，800～1200mg/L 时，出水CODCr 、NH3-N、SS去除率可达75%、20%和95%。

当絮凝池SV≥25%时，CODCr去除率≥70%；絮凝时间由0.5h增至2h时，NH3-N去除率由15%增至25%；增设曝气时间4～6h的污泥再生池，可将CODCr、NH3-N和SS去除率提升2%～5%。

标签：生物絮凝吸附；制革废水；絮凝时间；SV 污泥再生
制革废水可分两类，一是量少却含重金属的铬鞣废水，一是量大成分复杂的综合废水（碱性强、有机物多，也称高浓度有机废水）。

本文中的制革废水，是指已分隔铬鞣废水后的综合废水。

对其应以稳定、高效的方法进行预处理，去除易于固液分离的悬浮物和胶体，再结合常规生化处理，可达较好效果。

生物絮凝吸附技术以水力停留时间短、占地少、能耗低、去除效果较好等优势，得到广泛关注。

本实验用絮凝沉淀、吸附结合的办法预处理制革废水，取得较为理想的效果。

1 试验材料与方法
1.1 装置
如图1，两组试验装置处理能力同为150L/d。

制革废水与生物污泥进入絮凝吸附池，经机械搅拌充分混合，反应后大量污染物被絮凝吸附进入污泥絮体，出水进入沉淀池，实现固液分离。

两组装置絮凝吸附池有效体积同为9L，沉淀池有效体积同为90L，装置1中设污泥再生池，有效体积为90L。

1.2 水质
采用泉州市普安制革废水处理厂经格栅处理的综合制革废水，CODCr 、NH3-N、SS 质量浓度分别为6000～7000，500～600，800～1200mg/L，pH9～11。

1.3 啟动
采用同步法，在生物污泥驯化阶段，装置1、2进水水量均为18L/h，回流比均为50%，絮凝时间、活化时间和沉淀时间分别为0.5、5、5h，絮凝吸附池气水比均为2：1，溶解氧浓度为0.2mg/L左右。

装置1污泥再生池溶解氧浓度保持在2mg/L左右。

随着污泥驯化进行，絮凝池和再生池污泥质量浓度逐渐增加，同时提高溶解
氧浓度；驯化初10天内，溶解氧浓度升至0.5 mg/L左右、絮凝池和再生池污泥浓度升至6000、7500mg/L 左右。

污泥浓度经驯化达到设计要求后，沉淀池开始排泥。

同时，CODCr 、NH3-N、SS去除率均呈上升趋势，污泥质量浓度稳定后，CODCr 、NH3-N和SS去除率稳定在70%、20%和90%左右，说明污泥驯化完成，进入稳定运行。

1.4 溶解氧
提高溶解氧对去除氨氮和有机物都有帮助，但本实验中有机物和悬浮物去除主要靠絮凝吸附作用，邱维等认为，在微氧曝气条件下经生物絮凝吸附沉淀，有机物较易去除，通过增加曝气量和溶解氧浓度对氨氮和溶解性有机物去除的意义不大。

本实验中溶解氧控制在0.5mg/L左右，处于低氧环境。

2 结果与讨论
2.1 污泥再生池
图2、图3，反映了不同装置对CODCr、NH3-N去除率的比较，及不同装置与未经预处理直接沉淀出水的比较。

可见：①大多情况下，装置1去除效果略优于装置2；②经装置1、2出水CODCr、NH3-N去除率远高于直接沉淀出水。

生物絮凝吸附的机理包括：①细菌将溶解性物质吸收转化为细胞质和贮存物质，细胞内部分溶解性物质被降解，使细菌增殖；②胞外酶对污染物水解产生“自然絮凝剂”；③使胶体和悬浮物脱稳聚集在污泥絮体上；④与细菌荚膜和粘液层结合形成紧密污泥絮体；⑤对悬浮物、胶体和溶解性物质的网捕、过滤、吸附和吸收。

MF. Dignac认为，污泥再生可耗尽污泥中残留基质，迫使微生物进入内源呼吸期，分泌和自溶产生大量EPS（胞外聚合物），产生絮凝性能强的大分子长链多糖。

是再生污泥吸附能力增强的主要原因。

2.2 絮凝时间
絮凝时间是实际工程重要设计参数，影响絮凝吸附效果。

常规城市污水絮凝时间为0.5h左右，但制革废水高浓度、难处理，本次分别测试了0.5h，1h，1.5h，2h时实验装置的处理效果。

2.2.1 去除CODCr
由图4可见，絮凝时间为0.5～2 h时，CODCr 去除率为70%～80%。

延长
絮凝时间，对提高CODCr 去除率略有帮助。

2.2.2 去除NH3-N和TN
由图5可见，絮凝时间为0.5～2 h时，NH3-N去除率为15%～27%。

这也与实验装置的低溶解氧含量有关：试验中絮凝池处于兼性状态（溶解氧1～2），硝化菌和硝化反应受到抑制，所以NH3-N去除基本靠物理化学过程。

另外，氨氮去除率不高，主要因为：①本工艺主要靠活性污泥的絮凝吸附去除污染物，有机负荷较高，不易发生硝化反应。

②水力停留时间仅有0.5～2h，对氨氮去除效果有限。

絮凝池溶解氧约为0.5mg/L，此时活性污泥絮体内可形成好氧、缺氧环境，为同步硝化反硝化—SND创造条件。

因装置对总氮也有少量去除，可见絮凝吸附池中确实发生了同步硝化反硝化，且装置1去除效果略优，这可能是再生池硝酸盐进入絮凝吸附池会带入部分溶解氧，为SND作用提供条件。

但SND并非主要除氮原因，因实验装置进行曝气，多数氨氮和总氮是由吹脱作用去除的。

2.2.3 去除SS
试验表明，絮凝时间为0.5～2 h时，SS去除率为93%—99%。

说明制革废水中固体悬浮物绝大部分是沉降性能较好，易于固液分离的。

2.3 污泥沉降比（SV）
SV作为工程实际应用中易于控制的参数，对生物絮凝吸附效果有直接影响。

实验调整污泥回流比，研究SV值为10～80%时的处理效果。

2.3.1 去除CODcr
由图7可见，进水COD为6500～7200 mg/L时，可溶性COD为2000～2200 mg/L，出水COD为1300～1600mg/L。

由图7可见，试验去除的COD多是不可溶的较大粒径悬浮物或胶体，可溶性COD只能去除很小部分，说明生物氧化作用未占主导地位，有机物去除基本靠絮凝吸附的物理化学过程。

由图8可见，CODCr去除率随絮凝池SV升高而提高，当SV从9.1%升至80%时，CODCr去除率从55%升至80%左右。

另外，SV升至25%左右时，CODCr去除率已升至75%左右，继续提高SV 对CODcr去除的帮助不大。

因此对于工程应用，25%是一个较理想的SV值。

2.3.2 去除NH3-N
由图9可见，NH3-N基本不受S V的影响，仍保持15%—25%的较低去除率。

2.3.3 去除SS
试验表明，当絮凝池SV为50%，SS去除率≥94%；SV增至80%，SS去除率≥99.7%，出水SS可由50mg/L降至5mg/L左右，但就预处理的目的而言，意义不大。

3 结论
①用生物絮凝吸附工艺预处理制革污水，采用同步培驯法启动，十天内污泥可成熟，运行稳定后CODCr去除率可达75%左右，SS去除率≥95%，NH3-N可去除25%左右。

②CODCr和SS去除率受絮凝时间影响不大，絮凝时间由0.5h升至2h，NH3-N去除率可由15%升至25%左右。

③絮凝池SV对NH3-N和SS去除率影响很小，但对CODCr去除率具有一定影响。

在DO=0.5 mg/L时，逐渐提高絮凝池SV，相当于逐渐降低污泥负荷，SV和CODCr去除率在前者低于20%时呈明显正比关系，当絮凝池SV>25%时，CODCr去除率≥70%。

在实际工程中，25%应是一个较理想的SV值。

④装置1增设了曝气时间4～6h的污泥再生池，去除效果略优。

可将CODCr、NH3-N和SS的去除率提高2%～5%。

说明在絮凝吸附工艺中污泥再生是十分必要的。

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