废水都属于印染废水,仅退浆废水就占了约20%。退浆废水主要来源于浆纱上浆过程中产生的废水,因此浆料成为了退浆废水中的主要有机污染物。上浆浆料主要包括淀粉、聚乙烯醇(PVA)和其他浆料,其中PVA占浆料使用量的30%。PVA的可生化性非常低,B/C小于0.01,属于典型的难降解有机污染物,PVA已逐步成为我国退浆印染废水处理的难点。
目前针对退浆印染废水的处理工艺主要包括生化法、物化法与氧化法,而在实际工程中通常是将以上两种工艺相结合。物化法和氧化法虽然处理效果较好,停留时间短,但其能耗高成本大,常常不适合应用于大规模应用,而生物法因其二次污染小、对环境适应力强、反应条件较温和、成本较低等优点而受到众多青睐。裴义山等研究了MBR工艺对PVA废水的处理效果,徐一飞等采用缺氧反硝化-接触氧化法处理高浓度PVA退浆废水
于本中试的UASB反应器中,经
由表2可知,高浓度退浆废水经该耦合工艺的处理后,各污染物得到有效削减,其中COD平均去除率大于90%,TN平均去除率大于80%,NH3-N平均去除率大于80%,PVA平均去除率大于95%。该试验结果充分表明了UASB-A/O耦合工艺能够高效降解高浓度的PVA退浆印染废水,处理后的出水满足《纺织染整工业水污染排放标准》(GB4287—2012)的企业接管排放要求(COD<240mg/L,NH3-N<25mg/L)。
2.2 UASB-A/O耦合工艺中PVA处理效果研究
2.2.1 UASB反应器中
由图2可知,进水PVA浓度随着时间的推
由图3可知,将UASB反应器处理后的PVA废水通入A/O反应器中进行降解,A/O反应器中进水PVA浓度同样随着时间的推移逐渐由0升至约70mg/L,而PVA废水经A/O反应器处理后,出水中PVA能够稳定保持小于10mg/L。试验结果表明,在一定浓度范围内,A/O反应器能够有效去除水体中的PVA。在低PVA浓度范围内,A/O反应器对PVA的去除率随着PVA浓度的升高而急剧增大,其中在进水PVA为26mg/L时有佳去除率93.8%;当PVA浓度再逐步升高时,去除率略微呈下降趋势,但都稳定保持在>80%。该试验结果表明,A/O反应器能驯化出高效去除废水中PVA的降解菌,这与梅荣武等的研究结果相似。
由上述分析可知,UASB-A/O耦合工艺能够有效去除废水中高浓度的PVA。当进水PVA质量浓度在260mg/L时,出水PVA仍能保持小于10mg/L。
2.3 UASB-A/O耦合工艺对其他特征污染物的去除效果
采用GC-MS对各水样进行分析,结果如图4所示,其中横坐标为保留时间,纵坐标为丰
移由0逐渐增加至约250mg/L,当进水PVA浓度逐渐增加时,出水PVA浓度也逐渐增大。进水PVA质量浓度为80、120、150、180、210mg/L时,出水PVA质量浓度分别为31、79、108、145、168mg/L,去除量分别为49、41、42、35、42mg/L,PVA平均去除量为41.8mg/L,这表明UASB反应器对PVA废水的去除量是一定的,不会随着PVA浓度的增加而增加。对应的PVA的去除率分别为61.2%、31.4%、28.0%、19.4%、20.0%,可见PVA的去除率随着PVA浓度的增加呈下降趋势。分析其原因,是因为在UASB反应器中能够驯化出的降解PVA的菌种有限,因此在低PVA质量浓度范围内(≤50mg/L)能够对PVA进行有效降解,一旦超过这个范围,去除率随PVA浓度增大逐渐减小,当PVA质量浓度在180mg/L及以上时,UASB对PVA的去除率仅仅为20%,去除效果不理想,其原因极可能是高浓度的PVA抑制了PVA降解菌的生长和活性。
薄国柱采用UBF厌氧复合反应器处理高浓度PVA退浆印染废水,试验结果表明,废水中PVA浓度能够直接影响废水的B/C,进一步影响厌氧反应器的处理效率,当PVA为148mg/L时其平均去除率为68%,而当PVA增大至148mg/L时其平均去除率仅为38%。过量的PVA能够抑制PVA降解菌的活性,导致PVA的降解效率降低,这与本试验结果相似。
PVA处理效果
UASB反应器中连续处理PVA废水的试验结
过10d的复壮以及30d的驯化,待厌氧颗粒污泥适应退浆印染废水后,正式进入中试试验阶段。
1.3 分析方法
1.3.1 常规指标分析
COD采用《水质化学需氧量的测定快速消解分光光度法》(HJ/T399—2007)规定的方法测定;总氮采用《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》(HJ636—2012)规定的方法测定;氨氮采用《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》(HJ535—2009)规定的方法测定;采用带有选择性电极的pH计(MettlerDelta)测定pH;浊度采用《水质浊度的测定分光光度法》(ISO7027—1984)规定的方法测定。
1.3.2 PVA浓度
采用硼酸-碘液分光光度法测定退浆印染废水中的PVA浓度。
1.3.3 GC/MS分析
选用美国AgilentTechnologies公司的GC/MS三重四极杆气质联用(Agilent7000C),色谱柱尺寸为30m×0.25mm×0.25mm,DB-35毛细管色谱柱,载气为高纯N2,流量为0.8mL/min,进样量为1μL,分流比为2∶1,进样口温度为250℃,检测器温度为280℃。
色谱柱升温程序为初始温度40℃,停留5min,以100℃/min的速度升温到90℃,停留lmin,以5℃/min的速度升温到200℃,停留2min,以10℃/min的速度升温到250℃,不停留,以5℃/min的速度升温到260℃,停留2min,后以10℃/min的速度升温到280℃,停留10min。
质谱条件为电子轰击电压为1.2kV,电子轰击能量为70eV。质量扫描范围为30~350amu,检索谱库为NIST02谱库,溶剂延迟5min。
2、分析与讨论
,试验结果均表明生物法能够有效去除废水中的PVA,并且去除率较好。M.Isk等通过厌氧/好氧耦合反应器处理纺织废水,在停留时间分别为19.17d和1.22d时对COD和色度的去除率分别为91%~97%和84%~91%。笔者通过构建UASB-A/O耦合工艺处理高浓度PVA退浆印染废水,拟考察该工艺对退浆废水中常规污染物及特征污染物的降解效果。
1、实验部分
1.1 材料、试剂与仪器
本试验用水取自江苏某印染企业污水处理系统调节池出水,调节池主要收集该印染企业退浆过程中所产生的印染废水,该部分废水中含有高浓度的PVA浆液,COD3000~4500mg/L、TN60~100mg/L、NH3-N40~60mg/L、PVA20~250mg/L、浊度1024~2048NTU、pH7.4~8.4。
1.2 试验方法
基于退浆印染废水高COD、高氨氮的特点,本试验构建了UASB-A/O耦合工艺的中试装置。装置包括4个UASB厌氧反应器(D1330mm×4000mm,有