ABR_BAF组合工艺处理制革综合废水

水污染治理
ABR-BAF 组合工艺处理制革综合废水
*
钟华文
谢文玉
李德豪
廖
艳
（广东石油化工学院化工与环境工程学院，广东茂名
525011）
摘要：针对制革综合废水有机污染浓度高的特点，采用厌氧折流板反应器（ABR ）-曝气生物滤池（BAF ）新工艺处理，试验研究了ABR 和BAF 的启动以及水力停留时间（HRT ）、有机负荷及其他因素对处理效果的影响。

试验结果表明：ABR 在HRT 为12h 、水温25 37ħ，BAF 在HRT 为2.5h 、DO ≥2.0mg /L 的条件下，组合工艺对制革综合废水的COD 平均去除率达88%，出水COD 、SS 、色度、总铬等指标达DB 44/26—2001《广东省地方标准水污染物排放限值》一级标准。

关键词：制革废水；厌氧折流板反应器（ABR ）；曝气生物滤池（BAF ）；COD
TREATMENT OF TANNERY WASTEWATER BY ABR －BAF PROCESS
Zhong Huawen
Xie Wenyu
Li Dehao
Liao Yan
（College of Chemical and Environment Engineering ，Guangdong University of Petrochemical Technology ，Maoming 525011，China ）
Abstract ：Aiming at high strength organics content in tannery wastewater ，the ABR-BAF process was used to treat the wastewater.It was experimentally studied the influences of the biological device startup ，hydraulic retention time （HRT ），organic load and other factors on treatment effect.The wastewater was treated by the combined process under optimal conditions ：HRT of 12h to ABR and temperatures range from 25ħto 37ħ，HRT of 2.5h to BAF and DO ≥2.0mg /L.The results showed that the average removal percentage of COD was more than 88%，and effluent quality could reach the first-order of “Water Pollutants Emission Limit in Guangdong ”（DB 44/26—2001）.
Keywords ：tannery wastewater ；anaerobic baffled reactor （ABR ）；biological aerated filter （BAF ）；COD
*广东省茂名市科技计划项目（2006021）。

0引言
目前，我国皮革行业每年排放生产废水达1亿t
以上［1］。

制革废水具有有机污染浓度高，悬浮物质
多，水量大，废水成份复杂的特点。

制革综合废水处理按流程，
分为一级处理部分和二级处理两部分。

一级处理工艺由格栅、调节池和沉淀池组成。

由于制革废水有机污染物浓度高，悬浮物高，并含有一定的色度，为了降低二级处理工艺的污染负荷，采用化学混凝和絮凝气浮工艺或沉淀处理工艺作为强化一级处理的处理系统也日趋增多。

二级处理工艺目前主要以生物处理为主导工艺，在处理有机污染浓度较高的制革废水时，主体构筑物可采用厌氧－好氧联合处理
［2］
，最大限度地发挥各段处理工艺的优势，这样既
能保证出水水质，又相对减少能耗，降低运行费用。

本试验采用厌氧折流板反应器（ABR ）－曝气生物滤
池（BAF ）组合工艺处理制革综合废水，
处理水质达DB 44/26—2001《广东省地方标准水污染物排放限值》一级标准。

1试验部分1.1
水样
试验水样来自某皮革厂排放的制革综合废水。

经隔渣和混凝沉淀池预处理后的废水水质情况见表1。

该废水经物化预处理后，废水中SS 和总铬已达DB 44/26—2001一级标准；但其COD 、BOD 5含量较高，色度未达排放要求；可生化性B /C 在0.28 0.45，平均B /C 值为0.35，生化性一般。

表1
试验废水水质
项目ρ（COD ）/
（mg ·L －1）ρ（BOD 5）/（mg ·L
－1
）ρ（SS ）/（mg
·L －1）色度/
倍ρ（总铬）/
（mg ·L －1）废水水质500 900160 300
<10050 80<1.0排放标准
100
20
60
40
1.5
1
2011年4月第29卷第2期
1.2装置
1.2.1ABR的结构和设计
ABR是一个由多隔室（大多为4个）组成的新型高效厌氧反应器（结构示意见图1），反应器内设置一系列垂直安装的折流板，使废水在反应器内沿折流板上下流动，水流流经的总长度比一般反应器长，再加上折流板的阻挡及污泥的沉降作用，微生物能被有效地截留在反应器中。

ABR运行时是一个整体为推流、各隔室为全混的反应器，因而可获得稳定的处理效果［3］。

试验用的ABR由PVC制成，整个反应器安置在水浴夹套内，通过WMZK-01型温度控制仪控制水温。

ABR整体设计为长方体，长、宽、高分别为600，200，400mm，有效容积约36L。

ABR分为4个隔室，每室由一个降流区和一个升流区组成，降流区和升流
区的水平宽度比为1ʒ4，折流挡板底部转角为60ʎ。

图1ABR结构示意
1.2.2BAF的结构和设计
BAF使用一种新型的粒状填料，具有池容小、出水质量高、流程简单等优点［4-6］。

试验设计的BAF由 90mm的PVC管（内径80mm）制成，采用上向流式，结构示意见图2，主要由生物反应过滤区、曝气装置、反冲洗装置等三部分组成。

生物反应过滤区主要由滤料层组成，滤料层采用粒径2 3mm的轻质生物陶粒，填充高度为1500mm，滤料体积约7.5L；垫层采用10 20mm的碎石，厚度200mm。

BAF所需空气通过布设在碎石垫层内的穿孔曝气管直接进入生物滤料层。

反冲洗装置采用配气－配水联合系统，设计时把配气管与曝气管合并，配水管与进水管合并。

1.3微生物培养和试验方法
试验采用动态方法进行启动和研究。

首先进行装置微生物培养和启动运行，待运行稳定后，再进行不同水力停留时间（HRT）和各种操作条件对废水处理效果影响的研究。

1.3.1ABR微生物培养和启动
取制革厂储水池底泥作为ABR接种污泥，取接种污泥15L左右，引入前述试验废水至ABR
中培养
图2BAF结构示意
厌氧颗粒污泥。

因试验期间气温为10 25ħ，因此通过水浴夹套的温控装置来调节反应器水温（30ʃ1）ħ。

首先采用低负荷培养，制革综合废水ρ（COD）在500 900mg/L，通过较长的HRT以确保ABR在低负荷条件培养和启动。

开始时HRT约36h；培养15d后，缩短HRT至24h以提高容积负荷和水力负荷；再培养15d后，缩短HRT至12h，此时COD容积负荷≥1.2kg/（m3·d）。

培养时间共50d，COD去除率达50%，反应器内出现颗粒粒径为0.2 0.4mm 污泥颗粒。

维持一段时间，进水HRT为12h，COD去除率稳定达60%以上。

1.3.2BAF微生物培养和启动
选取城市污水厂曝气池活性污泥经沉淀后作为BAF的接种污泥，共接种污泥2L，将ABR出水引入进行好氧污泥培养。

开始时仅引入ABR出水流量的1/3左右；2d提高流量至出水流量的1/2左右；4d 后ABR全部出水进入BAF。

该厂制革综合废水ρ（NH
3
-N）≤5mg/L，BAF无需刻意培养硝化菌，5 7d异养菌培养完成。

2结果与讨论
2.1HRT对处理效果的影响
通常废水处理系统的效能可由污染物的去除速率和出水水质两个因素确定，仅当二者都处于相对较高水平时，系统的整体效能为最佳。

根据笔者所在课题组多年对BAF处理各种废水的研究［7-9］，设计BAF 的HRT为2.2 3.0h，此时BAF的效能较高。

为了确定ABR处理系统的最佳HRT，调节进水pH为6.8 7.8，保持ABR恒温（30ʃ1）ħ，对进水流量1.8，2.2，3.0，4.5，9.0L/h（对应的HRT分别是20，16，12，8，4h）分别运行1周，考察ABR对主要污染指标COD的去除情况，HRT与处理效果的关系见图3。

图3
HRT 与处理效果的关系
由图3可知，当HRT <8h 时，平均进水负荷
≥2.2kg /（m 3
·d ），且
COD 去除负荷达 1.2
kg /（m 3·d ），但出水中COD 仍较高，ρ（COD ）≥345mg /L ，COD 去除率<50%。

这说明废水处理时间较短，低于污染物降解所需时间，使得系统的整体效能没有得到充分发挥。

当HRT ≥12h 时，出水ρ（COD ）<247mg /L ，COD 去除率达66%以上，且COD 去除
负荷也达到1.0kg /（m 3
·d ）左右。

但如果过度延长
HRT ，污染物的去除负荷较低、而出水水质却变化不大，且增加处理装置的容积，经济上不合算。

因此，综合考虑，
设计ABR-BAF 处理系统的废水处理量为3.0L /h ，对应ABR 和BAF 的HRT 分别为12h 和2.5h 。

2.2
进水负荷对处理效果的影响
试验期间废水ρ（COD ）为500 900mg /L ，设计ABR 最佳HRT 为12h 、水温约30ħ运行，则COD 进水负荷对废水处理效果见图4。

图4
进水负荷与处理效果的关系
由图4可知，当进水负荷较低时，ρ（COD ）≤900mg /L ，COD 容积负荷<2.0kg /（m 3·d ），随着进水COD 浓度和进水负荷的变化，出水较稳定，且COD 去除率稳定在58% 70%，说明ABR 厌氧处理制革综合废水具有较高的稳定性。

随着容积负荷的增高，ABR 的去除负荷上升较快，且呈线性增长关系，说明在一定的负荷范围内，适当提高ABR 的进水负荷，可以加速厌氧反应速率，提高污染物去除速率（去除负
荷），从而提高反应器效能。

2.3影响处理效果的其他因素2.3.1
溶解氧
ABR 中微生物为厌氧菌，因此控制其溶解氧（DO ）为零。

BAF 为好氧生物工艺，因此DO 是影响其处理效果的重要因素。

对于一般的好氧生物处理，为了供给好氧微生物降解有机物充足的DO ，其DO
质量浓度一般须达3 4mg /L 。

但试验发现，BAF 技术在无硝化任务时，对DO 的要求较低，只要控制其DO ≥2mg /L ，就可满足BAF 异养型微生物对DO 的需求，保证处理效果。

试验采用微型曝气机曝气，当曝气达到气水体积比为10时，BAF 内的DO 可达2mg /L 以上。

2.3.2
水温
试验中处理制革综合废水的ABR 厌氧微生物为中温菌。

试验研究了低温对ABR 性能的影响，结果表明在设计的负荷条件下，
ABR 温度在25 37ħ变化时，
对COD 去除无明显影响。

但当温度降至20ħ以下时，处理效率下降较明显，主要原因是低温降低了中温厌氧菌的代谢速率。

在低温时因为厌氧未达到预处理目的，加重了后期好氧阶段的负荷，使得出水未达到处理要求。

2.4
ABR-BAF 组合工艺处理效果分析
ABR-BAF 组合工艺运行2个月，工艺和操作参数见表2。

试验期间对制革综合废水的主要污染指标COD 、SS 、色度和总铬进行了连续采样分析，统计结果见表3。

表2
试验工艺参数
项目试验规模/（L ·h －1）HRT /h
气水体
积比/（L ·L －1）
DO /（mg ·L －1）pH
水温/ħABR
3.01200 6.8 7.830BAF
3.0
2.5
10
≥2.0
6.5
7.8
30
尽管进水的各污染物浓度变化较大，但是经
ABR-BAF 组合工艺处理后，出水水质比较稳定，废水中COD 、SS 、色度、总铬的总去除率分别达88.3%、68.3%、66.7%、42.9%，处理效果较好。

ABR 对COD 的平均去除率达66%，BAF 对COD 的平均去除率达65%。

ABR 处理制革综合废水的平均COD 去
除负荷约为1.0kg /（m 3
·d ），负荷较小，这是由于该
废水的COD 不是很高以及为保证后续出水达标，从而适当延长反应时间；ABR 是一种零能耗的工艺，对制革企业来说可节约运行成本。

BAF 的平均去除负
3
2011年4月第29卷第2期
荷达1.5kg /（m 3
·d ），比常规活性污泥法高1倍左
右，
说明BAF 是一种处理时间短、去除负荷高的好氧生物技术。

由于BAF 工艺还具有处理水质好的特点，因此后续处理选用BAF 工艺可进一步保证出水水质达到规定要求。

随着有机物的降解，
其色度也逐渐降低。

制革废水的总铬主要靠化学沉淀方式去除，确保总铬含量达排放标准。

试验结果表明，制革综合废水经ABR-BAF 组合工艺处理后，出水各项水质指标均达DB 44/26—2001一级标准。

表3
试验统计结果
项目
进水
ABR
BAF
范围
平均范围平均去除率/%范围平均去除率/%总去除
率/%标准ρ（COD ）/（mg ·L －1）500 900735210 27024766.465 948665.288.3100ρ（SS ）/（mg ·L －1）<1008250 806520.715 332660.068.360色度/倍
50 806020 5030508 302033.366.740ρ（总铬）/（mg
·L －1）<1.0
0.7
<0.8
0.5
28.6
<0.7
0.4
20.0
42.9
1.5
3结论
1）采用ABR-BAF 组合工艺处理制革综合废水，
设计HRT 分别为12h 和2.5h ，处理出水水质达DB 44/26—2001一级标准。

2）ABR 与BAF 是当前厌氧与好氧生物工艺的新型技术，对COD 的平均去除率分别为66%和65%，对COD 的平均去除负荷分别为 1.0kg /（m 3·d ）和1.5kg /（m 3·d ）。

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2004，27（2）：84-86.作者通信处钟华文525011广东省茂名市官渡二路139号广东
石油化工学院化学与环境工程学院电话（0668）2923040E-mail
gdmmzhw@
2010－09－29櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅殯
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