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技术问答

生物活性炭在印染废水深度处理中的应用

发布时间:2020-08-18点击:

纺织印染行业是我国重要的支柱型民生产业,同时又是耗水耗能大户。据全国第一次污染源普查公告,纺织印染行业COD排放量全行业排名第二,废水排放量约为第三位,且废水回用率低,同发达国家相比,我国纺织印染业的单位耗水量是发达国家的1.5~2.0倍,单位排污总量是他们的1.2~1.8倍。印染废水中染料、浆料、助剂等有机污染物含量高,水量大、色度深、水质变化大。近年来随着纺织技术进步,像PVA浆料、新型助剂等更为复杂的难生化降解有机物大量进人印染废水,加大了废水的处理难度,使得诸多企业废水排放难达标。同时,有些染料或其母体、中间体为三致物质,染料废水可见度高,它的排放导致我国三江(淮河、海河、辽河)、三湖(太湖、巢湖、滇池)污染严重。而随着低碳经济时代的到来以及国家对环境保护的日益重视,印染行业作为我国典型的重污染型行业,废水排放标准的提高已箭在弦上。

生物活性炭在印染废水深度处理中的应用

生物活性炭工艺利用生物及活性炭的双重作用,以其出水水质稳定可靠、无异味、处理成本低而在污染水源净化、工业废水处理及污水回用上迅速得到推广应用。目前,已有国内外学者将该工艺应用于印染废水深度处理及回用,但国内总体上处于探索阶段。

1、生物活性炭工艺及其发展

1.1生物活性炭工艺

1978年,Miller G.W.和Rice在总结欧洲水处理经验时首次正式提出了“生物活性炭”(BAC)一词,在生物活性炭中,活性炭和微生物构成一个互生系统,活性炭一方面为微生物提供稳定的栖息环境,另一方面为微生物提供可利用的营养基质,通过物理吸附作用将某些污染物吸附,并被微生物降解;反过来,微生物的生物降解作用又可以延长活性炭的使用周期。国内外学者对活性炭及生物活性炭的对比研究证明,生物活性炭的处理能力和单纯活性炭吸附容量相比,前者比后者提高2~30倍,说明生物活性炭具有微生物和活性炭的叠加和协同作用;同时生物降解解吸附作用能够大大延长活性炭的使用周期。

生物活性炭工艺综合活性炭与微生物的作用,使得污染物停留时间延长,固定化生物处理污染物,大大减少污泥量。同时通过活性炭的吸附作用,有效去除废水色度及有毒有味物质,此外还对油性物质具有较强吸附去除作用。

1.2生物活性炭工艺的发展

活性炭相对于其他填料来说,价格相对昂贵一些。因此在生物活性炭工艺中,对于进水要求有一定限制。一般来说,进水浊度要低,无较大颗粒物悬浮物,进水COD不能太大,否则容易造成活性炭饱和吸附及菌体疯长,进而影响出水水质。由于生物活性炭的一些应用限制,使其目前只能应用于低污染生活用水、二级生化出水等的处理上。为了突破这些限制,国内外学者在提高该工艺的实用性上做了不少研究。

1.2.1传统工艺与生物活性炭工艺的组合应用

砂滤是常用的前处理工艺,砂滤可以去除大部分颗粒物,因此在饮用水处理中较为常用。此外气浮、接触氧化、SBR等传统工艺与生物活性炭联用,可以减轻生物活性炭工艺的运行负荷。

1.2.2臭氧-固定化生物活性炭滤池(O3-IBACF)工艺

该工艺通过臭氧前处理,能使难氧化降解的高分子有机物被氧化成易降解的低分子有机物,显著提高废水的可生化性,为活性炭柱降解有机物创造条件,也减轻活性炭的吸附负荷;同时,臭氧氧化使水中有充足的溶解氧,为好氧微生物的生命活动提供了良好的条件。

臭氧-固定化生物活性炭工艺具有生物浓度高、反应启动快、处理效率高、操作稳定、产污泥量少和固液分离简单等优点,是国际上领先的生活用水处理工艺,近年来在难降解有机废水深度处理回用上得到一定的关注和研究。

1.2.3 生物活性炭装载工艺的改进

随着对生物活性炭的深人研究, 生物活性炭艺从生物活性炭过滤柱发展到曝气池粉状活性炭技术,再到流化床生物活性炭技术以及膨胀床生物活性炭技术。由英国Belfas皇后大学与新西兰Canterbury大学联合研制的生物活性炭搅拌池反应器(STR)在印染废水处理上取得了很好的效果。

2.4生物活性炭与高级过滤技术联用

在荷兰有学者利用活性炭生物膜(BACF)法与反渗透法组合8来处理含杀虫剂的污染水,对杀虫剂的去除率高达99.5%,同时O3-BACF的作用明显减轻了反渗透膜的污染问题,得到了优质稳定的处理效果。

1.2.5生物活性炭的其他发展

鉴于生物活性炭的良好处理效果,从活性炭和微生物出发的改良也在进行。研究证明:在臭氧投量为18mg/L,接触时间为20min时,煤气废水进水COD、酚类的质量浓度分别为500mg/L、95mg/L左右时,采用03-IBAC工艺对两者的去除率可以分别达到80%、92%以上。随着改良活性炭的应用,生物活性炭工艺效果必将得到更大提高。

2、生物活性炭工艺在印染废水深度处理上的应用

印染行业废水处理后仍不达标的水质的主要特点是色度、高可生化性差,如何将色度和难降解有机污染物顺利有效的去除,是印染废水深度处理工艺需要解决的主要问题,因此,国内外很多专家学者对印染废水深度处理技术进行了大量的研究,主要有吸附过滤技术、膜分离技术、MBR技术和高级氧化技术。同时也有不少学者尝试将生物活性炭这种新工艺应用于印染废水的处理。

生物活性炭深度处理印染废水出水水质基本上达到了《纺织染整工业污染物排放标准》(GB4287-1992)中的一级排放标准,但是鉴于生物活性炭在生活用水及其他污水处理上的广泛应用,生物活性炭工艺在印染废水处理上还有长足的的发展空间,有希望达到新的排放标准。

3、结语

生物活性炭工艺能耗较低,污泥量少,出水水质优良,占地少,工艺简单易于维护,是理想的生活用水处理和废水深度处理及回用技术。但是目前对于其机理说法也因研究者条件各异。虽然有学者对活性炭吸附与微生物相互作用进行过深人研究,并有人进行过电镜扫描,但总体上还比较缺乏生物活性炭动力学方面的数据。

随着水资源短缺的矛盾愈演愈烈,环保要求的不断提高,生物活性炭这一新型水处理工艺将应用到更广阔的领域,各国对活性炭应用方法的研究也将更为重视和深人,生物活性炭技术的新工艺、新方法在水资源保护中的实际应用水平必将不断提高。

经济的高速发展、水环境质量的严重恶化以及纺织印染行业废水处理难度的加大,迫切要求适合时代发展的印染废水深度处理及回用技术,以缓解水资源的短缺状况、实现纺织印染行业的可持续发展。在印染废水的深度处理及回用技术上,生物活性炭技术作为一种优水质、低耗能的技术,将受到青睐。像臭氧-生物活性炭等先进工艺应用于印染废水处理,将缩减纺织印染行业耗水量,提高水回用率。生物活性炭技术目前在我国应用于印染废水深度处理还处于试验阶段,相关的理论和污染物去除机理还有待进一步的深人和研究。