曝氣生物濾池—納濾深度處理印染廢水的研究
目前,國內對印染廢水的處理仍以常規工藝為主,處理對象主要為SS、COD和色度;較成熟的印染廢水再生回用工藝尚不多見,其主要困難在于對低濃度、難降解有機物和無機鹽的去除。
曝氣生物濾池(BAF)可用于處理低懸浮物濃度和低濃度、難降解有機廢水;納濾(NF)是使水溶液中的某些組分在壓力的推動下選擇性地透過半透膜的一種分離技術。筆者以某印染廠廢水處理站排放口出水為原水,采用曝氣生物濾池—納濾工藝進行了印染廢水再生回用處理研究。
1 試驗部分
1.1 試驗背景
廣東某大型針織印染廠使用的染料以活性染料為主,偶爾使用硫化染料;其印染廢水主要來自針織棉染色、漂洗等工藝單元。該廠原廢水處理站的排放量約為1 ×104 m3 /d,采用混凝沉淀處理工藝,其中陽離子型季胺鹽混凝劑的投加量為120 mg/L,陰離子型聚丙烯酰胺的投加量約為1 mg/L,出水基本達到國家排放標準。現在廠方希望能實現廢水回用,但目前我國對印染工業廢水的再生回用水質尚無標準,根據廠方建議并參考國內外資料,提出了本試驗的再生回用水水質。試驗以該印染廠廢水處理站排放口出水為原水,排放口出水的水質情況及再生回用水的水質如表1所示。
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1.2 工藝流程
試驗的工藝流程見圖1。
曝氣生物濾池的設計流量為0. 5 m3 /h, 反應器的長和寬均為0. 7 m, 高為3. 2 m, 水力停留時間約為2 h; 濾料選用粒徑為2~ 5 mm 的陶粒, 氣水比為3 ：1。納濾系統的預處理采用混凝沉淀加機械過濾工藝, 混凝劑選用PAC ( 80 ~ 100 mg /L )和PAM (約1mg /L) , 同時投加; 機械攪拌機的轉速為80 r/min,反應時間為20m in; 沉淀池采用多斗式靜壓排泥平流沉淀池, 池體為鋼板結構, 總高度為1. 2 m, 寬為0. 4 m, 長為1. 5 m, 當流量為0. 5 m3 /h 時, 沉淀池的表面負荷為1.0 m3/( m2·h)。機械過濾器的濾速≤10m /h, 濾料采用直徑為1~ 3 mm的精選石英砂。保安過濾采用DJ型PE 微孔過濾器, 過濾精度為5μm。膜組件采用美國TriSepTM公司的特種納濾膜, 型號及主要性能見表2。試驗采用連續進水, 在各單元之間設取樣口。
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納濾系統的初始運行條件: 進水流量約為16. 7L/min, 進水壓力為0. 92MPa; 濃水流量為14. 2 L/min,濃水壓力為0. 92MPa; 產水流量為2. 5 L /m in, 初始水回收率約為15%。
1.3 分析方法
色度、pH值、COD、SS、硬度和無機鹽等指標均參照《水和廢水監測分析方法》(第4版)中的標準方法進行測定;金屬陽離子采用火焰原子吸收法測定。
2 結果與討論
2.1 曝氣生物濾池對COD的去除效果
BAF的接種污泥取自某污水處理廠的二沉池污泥。運行約1個月后,系統對COD的去除率趨于穩定,鏡檢觀察反沖洗時帶出的污泥,發現污泥中的生物相較為豐富,有累枝蟲、鐘蟲、纖毛蟲和輪蟲等,認為生物膜已基本成熟,填料掛膜成功。曝氣生物濾池穩定運行后,其進水水力負荷與COD去除率的關系如表3所示。
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由表3 可知, 水力負荷升高, BAF 去除COD的能力下降。水力負荷為1. 02 m3/(m2·h)時, BAF對COD的去除率為31. 4% 。在后續的試驗中, 所采用的水力負荷均為1. 02m3 / (m2·h)。
2.2 預處理系統的處理效果
納濾的預處理工藝對濁度具有良好的去除效果,在進水平均濁度為5. 8 NTU 的情況下,出水平均濁度達到了1. 64 NTU,平均去除率為71. 7%。經過預處理后, 出水的SD I值為3. 5 ～4. 8, 平均為4. 1。預處理出水經保安過濾器過濾后,可基本滿足納濾膜進水的水質要求。但試驗中發現,精密過濾器的污染情況較為嚴重,一般10～12 d需更換1次濾芯。
2.3 納濾系統的處理效果
2.3.1 水回收率隨時間的變化
初始時的進水壓力為0. 92MPa,膜通量約為19L/(m2·h) ,系統的初始水回收率約為15%。納濾膜系統的水回收率隨運行時間的變化如圖2所示。
由圖2可見, 隨著運行時間的延長, 納濾系統的水回收率不斷下降, 在系統運行的前8 d, 水回收率從15%下降到11. 34% , 下降速度較快; 系統運行至28 d時, 水回收率已降到9. 96%。這表明納濾系統的膜污染已較嚴重, 需進行化學清洗。化學清洗后納濾系統在相同的操作條件下, 水回收率恢復至14. 1% , 為運行初期的94. 0% 。
2.3.2 壓力差隨時間的變化
壓力差是進水壓力與濃水壓力之間的差值,即進水流經膜元件的壓力降低值。在連續流下,如果壓力差增加,則意味著膜孔的堵塞加劇。試驗中納濾膜系統的壓力差隨運行時間的變化見圖3。
由圖3可見, 納濾系統的壓力差隨運行時間的延長而不斷上升。在系統運行的前8 d, 壓力差從零上升到0. 052MPa, 上升速度較快。系統運行至28d時, 壓力差上升至0. 11MPa。可見, 系統壓力差的上升與水回收率的下降存在一定的對應關系。
2.3.3 脫鹽率隨時間的變化
納濾系統的脫鹽率隨時間的變化如圖4所示。
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由圖4可知, 當進水TDS為3 750~4 280mg /L時, 納濾系統的脫鹽率為95. 4%~96. 6% , 平均為96. 1%。另外, 試驗中發現化學清洗前納濾系統的脫鹽率約為96. 12% , 清洗后為96. 06%, 可見清洗前、后納濾系統的脫鹽率沒有明顯變化, 表明該膜的性質較穩定。
2.4 各單元出水水質情況
各單元的出水水質指標的平均值見表4。
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從表4可以看出,經該工藝處理后出水中二價以上的離子均未檢出,一方面表明納濾系統對二價以上的離子具有很高的去除率,另一方面也可能與進水的二價離子濃度較低有關。經組合工藝處理后出水中各主要水質指標均滿足設計的回用水水質要求。
3 結論
① 以某大型印染廠廢水處理站排放口出水為原水,采用曝氣生物濾池—納濾工藝進行印染廢水的再生回用處理,結果表明,曝氣生物濾池對原水具有較好的處理效果,在水力負荷為1.02 m3/(m2·h)時,其對COD的去除率為31. 4%。
② 納濾系統的預處理工藝采用混凝沉淀加機械過濾工藝,對濁度的平均去除率為71.7% ,出水平均濁度為1.64 NTU;出水SD I值平均為4.1;預處理工藝出水經保安過濾器過濾后可基本滿足納濾膜進水水質要求。
③ 納濾系統的水回收率隨運行時間的延長而下降;壓力差則隨運行時間的延長而上升; 在進水TDS為3750～4280 mg/L時,納濾系統的脫鹽率為95.4%～96.6% ,平均為96.1%。系統運行28d時進行化學清洗,清洗后的水回收率可恢復至運行初期的94%;清洗前、后其脫鹽率沒有明顯變化。
④ 組合工藝的出水水質可滿足設計的回用水質要求,處理效果較為穩定。
參考文獻:
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