印染废水处理A2/O+MBBR集成工艺

　我国是纺织印染大国，印染助剂是纺织工业不可缺少的原料。近年来，随着纺织印染行业科技的进步及不断创新，染料和助剂的使用量大大增加，导致印染废水水质呈现多元化、复杂化的趋势。排放的印染废水中含有大量的浆料、染料、助剂以及表面活性剂等，废水的COD、碱性和色度都较高，且可生化性低，有的印染废水还出现高氨氮的污染特征，加大了印染废水处理难度。

　　目前纺织印染废水的处理技术主要有物化法、生化法、生物膜法。其中物化法主要有混凝沉淀法、膜分离法;生化法主要有A2/O法、UASB法、SBR法;生物膜法主要有曝气生物滤池、反硝化滤池等。混凝沉淀法添加药剂量多、成本高，还会引入其他杂质;膜分离法中的MBR法能耐受较高浓度的废水，且COD去除率高;生化法中的UASB法与SBR法停留时间较长，池子占地面积较大，土建费用与投资成本高；而曝气生物滤池挂膜困难，微生物培养周期长，不易存活。目前微生物法与化学法相比具有较低的成本，已广泛用于处理城市废水，以综合去除碳、氮和磷。在微生物法中，最常用的是A2/O工艺，是一种结合了厌氧、缺氧和有氧区的活性污泥系统，是典型的单污泥悬浮生长工艺，具有结构简单、水力停留时间短、工艺控制相对容易的优点。移动床生物膜反应(MBBR)技术是向反应器中投加一1定量的悬浮载体，可提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率；同时MBBR技术利用悬浮载体在水中的碰撞和剪切作用使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率，且反应器中厌氧、缺氧、好氧环境并存，硝化与反硝化反应并存，提高了印染废水处理效果。

　　本研究以国内某纺织印染污水处理站的废水为研究对象，现场对印染废水取样并检测水质，集成MBBR技术与A2/O进行中试，优化该集成技术工艺参数，分析中试运行效果。

　　1、实验

　　1.1 废水水质

　　从南方某纺织印染污水处理站的配水井中定期抽出印染废水，主要污染物指标如表1所示。

　　1.2 A2/O+MBBR工艺流程

　　本中试项目采用A2/O+MBBR集成技术处理印染废水，具体流程如下：

　　1.3 A2/O+MBBR工艺运行参数

　　搭建中试规模的A2/O工艺装置，并将5种不同的聚丙烯悬浮填料(作为微生物生长的载体)依次添加到需氧罐中。取印染污水处理站的活性污泥接种充满载体的好氧罐。在稳定运行期间，主要工艺参数为：进水量20~60L/h，溶解氧(DO)质量浓度1.5~4.5mg/L，硝化液回流比250%~350%，污泥回流比50%~90%，好氧池中污泥质量浓度(MLSS)2.0~3.5g/L，连续稳定运行200天。A2/O+MBBR系统的工艺装置主要有厌氧和缺氧反应器(配搅拌器)，以悬浮混合的液体悬浮固体。该系统配备了内部循环(IR)，用于连接好氧池和缺氧池、沉淀池和厌氧池之间的污泥回流(SR)。在带有气泡空气扩散器的需氧罐底部引入曝气，所需空气由标称容量为180L/min的侧通道空气压缩机提供。厌氧池、缺氧池和好氧池的有效容积分别为200、300、600L。所用5种载体的参数如表2所示。

　　1.4 测试

　　收集所有样品进行3次重复分析，并根据美国APHA《水和废水检验标准方法》分析化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)，DO、氧化还原电位(ORP)和pH分别由DO计(HI96400)、FJA-4ORP计和PHS-10pH计测定。

　　SEM：用50mL无菌离心管收集附有载体的生物膜样品，在2.5%戊二醛溶液中浸泡2h，然后用磷酸盐缓冲溶液(pH=7.2)漂洗3次，每次15min。分别使用30%、50%、70%、85%、95%的乙醇各脱水一次，持续15min，使用100%的乙醇脱水两次，持续20min，并且用乙酸异戊酯交换两次，每次20min。用消毒剪刀将样品剪成小方块，并用FreeZone6Liter(美国Labconco公司)冷冻干燥。将干燥的样品真空镀金后固定在样品台上，用LEO440扫描电子显微镜(英国LeicaCambridge公司)观察。

　　2、结果与讨论

　　2.1 废水处理运行效果

　　2.1.1 COD去除效果

　　由图1可看出，进水COD水质波动较大，维持在200~500mg/L，对应的出水COD维持在40~100mg/L。在长达200天的中试运行过程中，运行初期污泥处于驯化阶段，活性污泥中的轮虫、钟虫(好氧原生动物)较少，而且都处于休眠状态，慢慢提高进水流量后，COD去除率在70%~90%，运行比较稳定。

　　2.1.2 NH3-N去除效果

　　由图2可知，进水氨氮在30~45mg/L，运行初期，污泥处于驯化阶段，活性污泥中的硝化细菌、反硝化细菌处于休眠状态，慢慢提高进水流量后，氨氮去除效果较好，出水氨氮基本维持在5~15mg/L。因为运行后期补充了微生物所需的营养物质，所以微生物处于活跃状态，硝化作用强，同时反硝化菌也处于活跃状态，能将硝态氮转化为氮气。

　　2.1.3 总磷去除效果

　　由图3可知，进水总磷基本维持在3~7mg/L，运行初期聚磷菌活性不高；运行一段时间后聚磷菌处于活跃状态，可以释放好氧池中的磷，同时磷以剩余污泥的形式排出，出水总磷在0.5~2.7mg/L。

　　2.1.4 总氮去除效果

　　由图4可知，进水总氮维持在30~60mg/L，水质波动较大，出水总氮基本维持在5~33mg/L，去除率为50%~70%。因为能被去除的是硝态氮，以其他形式存在的氮暂时无法用生化法去除，故去除率不稳定。

　　2.2 生物膜SEM

　　由图5可知，不同填料上的生物膜厚度及均匀性有较大差异。其中CA、CB、HN04填料的生物膜较厚而且致密，以球状、短棒状和杆状微生物为主并有少量丝状菌，丝状菌缠绕在球菌和杆菌之间，使微生物牢固地附着在填料上。可能原因有：(1)加磁改性后的CA、CB填料具有较好的亲水性和生物亲和性，有利于微生物附着生长;(2)HN04填料结构尺寸更合理，有利于废水中有机底物的传递和交换，微生物有充足的养料大量繁殖;HNA填料的生物膜以球菌为主，在填料表面形成的膜厚度很薄且不连续，图中能01020304050看到填料本身。

　　3、结论

　　(1)在系统启动和挂膜期间，出水COD、NH3-N质量浓度逐渐降低，去除效果不断提高。COD平均去除率83.0%、出水质量浓度38.6~98.0mg/L，NH3-N平均去除率70.9%、出水质量浓度8.82~26.00mg/L。连续取样5次挂膜启动成功后，TN平均去除率52.4%、出水质量浓度16.5~33.0mg/L，TP平均去除率59.2%、出水质量浓度1.03~2.69mg/L。A2/O+MBBR工艺对COD、NH3-N具有良好的处理效果，同时能较好地去除TN、TP。

　　(2)CA、CB、HN04填料的生物膜较厚而且致密，微生物牢固地附着在填料上，适合微生物的培养以及挂膜。

　　(3)结合进水污染物浓度波动较大的实际情况，改良后的A2/O+MBBR集成工艺具有较高的抗冲击能力，能较好地去除水中污染物，运行负荷高。