生物活性炭廢水處理工藝探討范文

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[摘要]生物活性炭工藝是在活性污泥法基礎上投加粉末活性炭填料共同作用的新型活性污泥法，主要應用于石化、制藥等行業產生的部分難降解有毒害工業廢水處理。本文通過研究發現，生物活性炭工藝的污泥馴化時間比普通活性污泥增加一倍，但污泥馴化成熟穩定后，生物活性炭工藝對廢水的處理效果、耐負荷沖擊能力、運行穩定性等均優于普通活性污泥工藝，另外生物活性炭工藝可有效解決普通活性污泥工藝存在污泥膨脹和生物泡沫問題。生物活性炭工藝對廢水的CODCr平均去除率可達到90%，比普通活性污泥提高了10%。

[關鍵詞]生物活性炭；SBR；污泥馴化；污泥膨脹；生物泡沫

生物活性炭工藝是指在普通活性污泥法基礎上通過投加粉末活性炭構成的新型炭泥活性污泥工藝，利用粉末活性炭(PAC)與活性污泥中微生物的相互作用，通過“吸附-降解-再生-再吸附”的協同作用，提升對廢水中有機污染物的去除[1]。在國外主要應用于如石油化工、制藥等行業產生的部分難降解有毒害工業廢水處理，而國內對此工藝技術的應用案例較少，因此缺乏此工藝技術的研究、設計及運行技術基礎。本文通過對比試驗的方法，開展生物活性炭工藝在廢水處理應用中的污泥培養馴化、技術參數、系統性能等多方面的研究實踐探索，對廢水處理工程設計具有一定的借鑒意義。

1實驗部分

1.1試驗設備

小型空壓機、供氧器、25L玻璃SBR反應器、磁力攪拌器、COD快速測定儀、pH計、烘箱、電子天平。

1.2試驗藥劑

粉末活性炭[2]、紅糖、氫氧化鈉、碳酸氫鈉、氯化銨、磷酸氫二鉀、濾紙等。

1.3試驗方法

1.3.1間歇式活性污泥法

本次研究在實驗室進行，試驗運行工藝采用間歇式活性污泥法——進水、反應、沉淀、排水、閑置。

1.3.2污泥培養馴化

取一定量的污水廠新鮮污泥，加入自來水至總體積為20L，加入少量氯化銨、磷酸氫二鉀補充氮源和磷源，生物活性炭系統再投加約500g粉末活性炭，普通活性污泥系統則不投加活性炭，再投加少量碳酸氫鈉、氫氧化鈉調節pH至7.0左右，常溫下采取SBR運行方式進行培養馴化直至系統穩定[3]。

1.3.3運行對比試驗

在污泥馴化完成后，以淀粉厭氧發酵廢水作為試驗進水，通過SBR方式運行[3]，每天常溫下曝氣8~10h，控制系統內反應溶解氧4mg/L，pH=6.5~7.5，排水比10%~15%，污泥濃度10g/L，觀察兩個系統的處理現象、處理效果及污泥沉降情況，并不定期測定污泥負荷情況。

1.4檢測指標與方法

2試驗結果與討論

2.1污泥馴化所

馴化的污泥是廣東某污水處理廠新鮮剩余污泥，因污泥中含有較多難生物降解的有機物，在馴化前4天里，每天排出8%的上清液并注入相應體積的清水作為補充，以逐漸降低系統里難降解有機物的含量。從圖1可看出系統出水COD從1616mg/L降至415mg/L。第5天系統開始投加糖水后，系統出水COD仍保持下降趨勢，于第8天出水COD降至88mg/L，COD去除率約65%~90%，且系統內pH保持在6.80~7.15。可見，加入活性炭后，污泥馴化約1星期后已逐漸適應其生長環境并能保持穩定，已形成較好的生物活性炭廢水處理系統。

2.2對比試驗

2.2.1普通SBR與生物活性炭系統適應性對比

從圖2可看出，在最初4天中，在相同的排水比和進水濃度，曝氣時間約10h的情況下，普通SBR系統出水COD下降幅度明顯大于生物活性炭系統，在第4天時出水COD降至94mg/L，后續運行系統能保持較低濃度COD，表明在初期普通SBR系統中微生物的適應能力優于在生物活性炭系統；而生物活性炭系統在第4天時出水COD為415mg/L，在第8天時出水降至88mg/L，與普通SBR系統出水COD持平；后續運行中生物活性炭系統出水COD則低于普通SBR系統約30~150mg/L(見圖2a)，COD去除率約為85%~95%(見圖2b)。可見，在進水濃度和反應條件相同的情況下，普通SBR比生物活性炭系統更快適應反應環境，而生物活性炭系統一旦完全適應環境后，其對水中有機物的去除效果和效率明顯優于普通SBR。

2.2.2不同反應時間對COD去除的對比

在相同的排水比和進水濃度、曝氣時間約8h的情況下，生物活性炭系統出水COD比普通SBR出水低45~125mg/L。在進水COD濃度1142mg/L的條件下常溫曝氣5h，生物活性炭系統出水COD已降至82mg/L，生物活性炭系統COD去除率約為87%~93%，高于普通SBR系統75%~85%的COD去除率(見圖3b)。可見，在相同的反應條件下，生物活性炭系統對廢水中有機物的處理效果要明顯優于普通SBR系統。

2.2.3運行過程對比

在試驗中，普通SBR系統在曝氣過程中產生形成泡沫層(見圖4)，而生物活性炭系統在曝氣過程中則未發現存在類似現象。當出現大量氣泡時，測定兩個系統pH發現，普通SBR系統的pH約5.0~5.6，呈酸性，而生物活性炭系統的pH約為5.8~6.2，明顯高于普通SBR。普通SBR系統出水COD亦比生物活性炭系統出水高出約60~95mg/L。從上述情況得出：生物活性炭系統耐pH沖擊的能力要好于普通SBR系統。

3小結

(1)在活性污泥培養馴化方面，生物活性炭系統的污泥培養與馴化時間要比普通活性污泥更長，需延長一倍時間。(2)生物活性炭工藝性能較普通活性污泥對水質變化，沖擊能力更強，運行穩定性更好，生物活性炭工藝對COD的去除效率明顯高于普通活性污泥。(3)生物活性炭工藝可以有效克服普通活性污泥運行中發生的活性污泥膨脹及生物泡沫問題。

參考文獻

[1]吳浩汀，孔宇．粉末活性炭-生物處理技術及工程應用[J]．環境污染技術與設備，2004，5(9)：61-63．

[2]陳龍，丁年龍．傳統活性污泥法工藝投加粉末活性炭的生產試驗性應用[J]．污染防治技術，2009，22(5)：7-8．

[3]楊春維，李金英，鄭艷芹．PACT工藝處理糠醛廢水的研究[J]．工業水處理，2007，27(10)：41-43.

作者：練文標；潘鳳開 單位：浩藍環保股份有限公司