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技術(shù)問答

生物活性炭在印染廢水深度處理中的應(yīng)用

發(fā)布時間:2020-08-18點(diǎn)擊:次

紡織印染行業(yè)是我國重要的支柱型民生產(chǎn)業(yè),同時又是耗水耗能大戶。據(jù)全國第一次污染源普查公告,紡織印染行業(yè)COD排放量全行業(yè)排名第二,廢水排放量約為第三位,且廢水回用率低,同發(fā)達(dá)國家相比,我國紡織印染業(yè)的單位耗水量是發(fā)達(dá)國家的1.5~2.0倍,單位排污總量是他們的1.2~1.8倍。印染廢水中染料、漿料、助劑等有機(jī)污染物含量高,水量大、色度深、水質(zhì)變化大。近年來隨著紡織技術(shù)進(jìn)步,像PVA漿料、新型助劑等更為復(fù)雜的難生化降解有機(jī)物大量進(jìn)人印染廢水,加大了廢水的處理難度,使得諸多企業(yè)廢水排放難達(dá)標(biāo)。同時,有些染料或其母體、中間體為三致物質(zhì),染料廢水可見度高,它的排放導(dǎo)致我國三江(淮河、海河、遼河)、三湖(太湖、巢湖、滇池)污染嚴(yán)重。而隨著低碳經(jīng)濟(jì)時代的到來以及國家對環(huán)境保護(hù)的日益重視,印染行業(yè)作為我國典型的重污染型行業(yè),廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的提高已箭在弦上。

生物活性炭在印染廢水深度處理中的應(yīng)用

生物活性炭工藝?yán)蒙锛盎钚蕴康碾p重作用,以其出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠、無異味、處理成本低而在污染水源凈化、工業(yè)廢水處理及污水回用上迅速得到推廣應(yīng)用。目前,已有國內(nèi)外學(xué)者將該工藝應(yīng)用于印染廢水深度處理及回用,但國內(nèi)總體上處于探索階段。

1、生物活性炭工藝及其發(fā)展

1.1生物活性炭工藝

1978年,Miller G.W.和Rice在總結(jié)歐洲水處理經(jīng)驗(yàn)時首次正式提出了“生物活性炭”(BAC)一詞,在生物活性炭中,活性炭和微生物構(gòu)成一個互生系統(tǒng),活性炭一方面為微生物提供穩(wěn)定的棲息環(huán)境,另一方面為微生物提供可利用的營養(yǎng)基質(zhì),通過物理吸附作用將某些污染物吸附,并被微生物降解;反過來,微生物的生物降解作用又可以延長活性炭的使用周期。國內(nèi)外學(xué)者對活性炭及生物活性炭的對比研究證明,生物活性炭的處理能力和單純活性炭吸附容量相比,前者比后者提高2~30倍,說明生物活性炭具有微生物和活性炭的疊加和協(xié)同作用;同時生物降解解吸附作用能夠大大延長活性炭的使用周期。

生物活性炭工藝綜合活性炭與微生物的作用,使得污染物停留時間延長,固定化生物處理污染物,大大減少污泥量。同時通過活性炭的吸附作用,有效去除廢水色度及有毒有味物質(zhì),此外還對油性物質(zhì)具有較強(qiáng)吸附去除作用。

1.2生物活性炭工藝的發(fā)展

活性炭相對于其他填料來說,價格相對昂貴一些。因此在生物活性炭工藝中,對于進(jìn)水要求有一定限制。一般來說,進(jìn)水濁度要低,無較大顆粒物懸浮物,進(jìn)水COD不能太大,否則容易造成活性炭飽和吸附及菌體瘋長,進(jìn)而影響出水水質(zhì)。由于生物活性炭的一些應(yīng)用限制,使其目前只能應(yīng)用于低污染生活用水、二級生化出水等的處理上。為了突破這些限制,國內(nèi)外學(xué)者在提高該工藝的實(shí)用性上做了不少研究。

1.2.1傳統(tǒng)工藝與生物活性炭工藝的組合應(yīng)用

砂濾是常用的前處理工藝,砂濾可以去除大部分顆粒物,因此在飲用水處理中較為常用。此外氣浮、接觸氧化、SBR等傳統(tǒng)工藝與生物活性炭聯(lián)用,可以減輕生物活性炭工藝的運(yùn)行負(fù)荷。

1.2.2臭氧-固定化生物活性炭濾池(O3-IBACF)工藝

該工藝通過臭氧前處理,能使難氧化降解的高分子有機(jī)物被氧化成易降解的低分子有機(jī)物,顯著提高廢水的可生化性,為活性炭柱降解有機(jī)物創(chuàng)造條件,也減輕活性炭的吸附負(fù)荷;同時,臭氧氧化使水中有充足的溶解氧,為好氧微生物的生命活動提供了良好的條件。

臭氧-固定化生物活性炭工藝具有生物濃度高、反應(yīng)啟動快、處理效率高、操作穩(wěn)定、產(chǎn)污泥量少和固液分離簡單等優(yōu)點(diǎn),是國際上領(lǐng)先的生活用水處理工藝,近年來在難降解有機(jī)廢水深度處理回用上得到一定的關(guān)注和研究。

1.2.3 生物活性炭裝載工藝的改進(jìn)

隨著對生物活性炭的深人研究, 生物活性炭藝從生物活性炭過濾柱發(fā)展到曝氣池粉狀活性炭技術(shù),再到流化床生物活性炭技術(shù)以及膨脹床生物活性炭技術(shù)。由英國Belfas皇后大學(xué)與新西蘭Canterbury大學(xué)聯(lián)合研制的生物活性炭攪拌池反應(yīng)器(STR)在印染廢水處理上取得了很好的效果。

2.4生物活性炭與高級過濾技術(shù)聯(lián)用

在荷蘭有學(xué)者利用活性炭生物膜(BACF)法與反滲透法組合8來處理含殺蟲劑的污染水,對殺蟲劑的去除率高達(dá)99.5%,同時O3-BACF的作用明顯減輕了反滲透膜的污染問題,得到了優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的處理效果。

1.2.5生物活性炭的其他發(fā)展

鑒于生物活性炭的良好處理效果,從活性炭和微生物出發(fā)的改良也在進(jìn)行。研究證明:在臭氧投量為18mg/L,接觸時間為20min時,煤氣廢水進(jìn)水COD、酚類的質(zhì)量濃度分別為500mg/L、95mg/L左右時,采用03-IBAC工藝對兩者的去除率可以分別達(dá)到80%、92%以上。隨著改良活性炭的應(yīng)用,生物活性炭工藝效果必將得到更大提高。

2、生物活性炭工藝在印染廢水深度處理上的應(yīng)用

印染行業(yè)廢水處理后仍不達(dá)標(biāo)的水質(zhì)的主要特點(diǎn)是色度、高可生化性差,如何將色度和難降解有機(jī)污染物順利有效的去除,是印染廢水深度處理工藝需要解決的主要問題,因此,國內(nèi)外很多專家學(xué)者對印染廢水深度處理技術(shù)進(jìn)行了大量的研究,主要有吸附過濾技術(shù)、膜分離技術(shù)、MBR技術(shù)和高級氧化技術(shù)。同時也有不少學(xué)者嘗試將生物活性炭這種新工藝應(yīng)用于印染廢水的處理。

生物活性炭深度處理印染廢水出水水質(zhì)基本上達(dá)到了《紡織染整工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287-1992)中的一級排放標(biāo)準(zhǔn),但是鑒于生物活性炭在生活用水及其他污水處理上的廣泛應(yīng)用,生物活性炭工藝在印染廢水處理上還有長足的的發(fā)展空間,有希望達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)。

3、結(jié)語

生物活性炭工藝能耗較低,污泥量少,出水水質(zhì)優(yōu)良,占地少,工藝簡單易于維護(hù),是理想的生活用水處理和廢水深度處理及回用技術(shù)。但是目前對于其機(jī)理說法也因研究者條件各異。雖然有學(xué)者對活性炭吸附與微生物相互作用進(jìn)行過深人研究,并有人進(jìn)行過電鏡掃描,但總體上還比較缺乏生物活性炭動力學(xué)方面的數(shù)據(jù)。

隨著水資源短缺的矛盾愈演愈烈,環(huán)保要求的不斷提高,生物活性炭這一新型水處理工藝將應(yīng)用到更廣闊的領(lǐng)域,各國對活性炭應(yīng)用方法的研究也將更為重視和深人,生物活性炭技術(shù)的新工藝、新方法在水資源保護(hù)中的實(shí)際應(yīng)用水平必將不斷提高。

經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、水環(huán)境質(zhì)量的嚴(yán)重惡化以及紡織印染行業(yè)廢水處理難度的加大,迫切要求適合時代發(fā)展的印染廢水深度處理及回用技術(shù),以緩解水資源的短缺狀況、實(shí)現(xiàn)紡織印染行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在印染廢水的深度處理及回用技術(shù)上,生物活性炭技術(shù)作為一種優(yōu)水質(zhì)、低耗能的技術(shù),將受到青睞。像臭氧-生物活性炭等先進(jìn)工藝應(yīng)用于印染廢水處理,將縮減紡織印染行業(yè)耗水量,提高水回用率。生物活性炭技術(shù)目前在我國應(yīng)用于印染廢水深度處理還處于試驗(yàn)階段,相關(guān)的理論和污染物去除機(jī)理還有待進(jìn)一步的深人和研究。

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