SBR法处理含阴离子表面活性剂废水的研究
摘要：以SBR法处理含阴离子表面活性剂废水。探讨了SBR系统处理废水的最佳条件及曝气时间、进水pH值、沉降时间、闲置时间、泥水比等因素对废水中LAS去除率的影响,并在单条件实验的基础上选取影响较大的因素进行了正交实验,取得了令人满意的处理效果。当废水中LAS含量为100mg/L时,曝气时间为4·5h,沉降时间为4h,闲置时间为5h, 进水pH=7,进水为4h,其对废水中LAS去除率可以达到96%。
关键词：SBR 阴离子表面活性 废水处理
阴离子表面活性剂废水是伴随着合成洗涤剂工业生产而产生的一种高浓度有机废水,具有明显的行业特点,水中含有大量的LAS因子,废水的负荷高、冲击负荷大,是十分难处理的一种工业废水[1]。随着我国现代化进程的不断加快,合成洗涤剂工业也在飞速发展,仅我国而言,现在每年合成洗涤剂产量就达几百万t,因此废水量是相当庞大的,由于缺乏必要的处理措施,在全国范围内因合成洗涤剂工业排放的废水而导致的水体污染是相当普遍的[1,2],。我国从20世纪70年代后期也开始了此方面的工作,其主要处理方法为生物法、化学混凝法及泡沫分离法[3~7]。SBR工艺是一种理想的间歇式活性污泥处理工艺,它具有工艺流程简单、处理效果稳定、占地面积小、耐冲击负荷力强及具有较好的脱氮除磷效果等优点,是目前正在深入研究之中的一项污水生物处理新技术[8,9]。本研究用SBR法处理阴离子表面活性剂废水,以寻求一种处理含阴离子表面活性剂废水的有效方法。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂 SBR反应装置;721分光光度计;ZD-2型自动电位滴定计;分液漏斗;亚甲蓝分光光度法测阴离子表面活性剂所需试剂。
1.2 实验材料
实验用水:模拟废水,LAS含量为100mg/L, 磷含量为20mg/L,N为4mg/L。
实验用污泥:选自北部污水处理厂。
1.3 水质分析方法
亚甲蓝分光光度法测阴离子表面活性剂含量[10]。
2 实验结果及讨论
2.1 曝气时间对LAS去除率的影响
曝气时间是影响废水处理效果的重要因素,本实验对曝气时间进行了研究。当进水的LAS浓度为100mg/L时,测定不同曝气时间的出水LAS的浓度,结果如图1所示:
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| 图1 不同曝气时间对LAS去除率的影响 |
随着曝气时间的延长去除率逐渐增加,当曝气 4·5h达到最高值92%,时间再继续增加时去除率有所下降。其最佳曝气时间的确定主要是根据反应过程所需要的溶解氧量,随着溶解氧量的增加, 去除率应有一个明显的增长过程,但是当溶解氧的量达到曝气所消耗的值之后,就不再需要氧了,在理论上应该停止曝气,让污泥进入沉降阶段,此时 LAS的去除率应为最好。由于过量曝气的吹脱作用,使得一部分由于吸附作用而与有机物结合的污泥再次与污泥分离而降低了LAS去除率。
2.2 沉降时间对LAS去除率的影响
改变沉降时间,考察沉降时间对LAS去除率的影响,不同沉降时间下的LAS去除率如图2所示。
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| 图2 不同沉降时间下的LAS去除率 |
由图2可看出沉降时间达到3·5h沉降效果最好,3·5h以后再增加时间对LAS去除率的影响不大,也就是说,沉降2h就已经达到了所要求的去除率,再增加时间一方面会增加运行费用,另一方面会增加SBR的运行周期。从这两方面考虑,认为沉降时间取3·5h为最佳。
2.3 闲置时间对LAS去除率的影响
闲置时间是污泥再生的时间,改变闲置时间, 考察闲置时间对LAS去除率的影响,不同闲置时间对LAS去除率的影响如图3所示。
由图3可知:达到0·4h后,污泥已经完成再生的过程,增加闲置时间对LAS去除率的影响不大, 所以确定闲置时间为0·4h。
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| 图3 不同闲置时间对LAS去除率的影响 |
2.4 进水pH值不同时对LAS去除率的影响
改变pH值分别为5,6,7,8,9,10,考察pH值对LAS去除率的影响,pH值对LAS去除率的影响如图4所示。
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| 图4 pH值对LAS去除率的影响 |
当混合液pH值较低时,绝大多数适应较高 pH值环境的微生物代谢受到抑制,个别的甚至死亡,不能很好地将以上底物快速完全地降解,只产生大量乳酸、氨基酸等中间产物,使混合液的pH 值继续降低。只有少数低pH值型微生物(如氧化硫杆菌,嗜酸乳杆菌等)活跃起来,真菌比菌胶团有竞争力,不利于活性污泥的沉降与分离,所以在 pH值较低时,LAS的去除率不好,并且在这种情况下易于发生污泥膨胀。由图4可以看出当pH 值在6·5~7·5时,多数的活性污泥微生物都具有较高的生物活性,可将绝大多数底物较彻底地降解成CO2、H2O、NO2等,使得LAS去除率在90%以上。当pH>7·5时,只有大豆根瘤菌、放线菌等少量嗜碱性微生物代谢正常,绝大多数的嗜中性和酸性微生物活动受到抑制,甚至死亡。所以在此条件下的LAS去除率逐渐降低。实验表明在pH为 6·5~7·5时LAS去除率达到最高。
2.5 泥水比对LAS去除率的影响
在相同泥量的情况下,随着处理废水量的减少即泥水比的增大,处理的效果逐渐变好,但单位体积污水的处理成本会增加,应找到一个平衡点,即在保证出水LAS能够达标的情况下,尽可能采用小的泥水比。
本实验SBR反应器内污泥为1·5L,改变进水量考察泥水比对LAS去除率的影响,结果如图5所示:
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| 图5 不同泥水比下的LAS去除率 |
由图5可以看出:泥水比为20%~30%,即可以达到满意的处理效果。
2.6 正交实验
选取曝气时间、沉降时间、进水量、pH值以及进水量五个影响因素,分别取四个水平进行正交实验,因素水平见表1,正交实验方案与结果见表2。
| 表1 正交实验因素水平 |
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| 表2 L16(45)正交实验方案与结果 |
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由正交实验的结果得到以下结论:
(1)通过对正交表的极差分析,可以看出考察的几个因素对于LAS去除率的影响先后顺序为曝气时间、进水量、pH、沉降时间、闲置时间。
(2)实验确定的最佳的实验条件是:曝气时间 4·5h,沉降时间2h,pH值7·0,泥水比为30%,闲置时间0·5h。
2.7 优化条件下的处理结果
依据正交分析得到的最佳条件进行实验,优化条件下处理结果见表3。得到的处理效果达到 96·39%,处理效果比较好,SBR系统对表面活性剂废水具有较好处理能力,经处理后,水质优于表面活性剂废水国家排放一级标准。
| 表3 优化条件下处理结果 |
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3 结论
(1)通过实验确定SBR法处理阴离子表面活性剂废水的运行方式为:进水0·5h、曝气4·5h、沉降2h、排水0·5、待机0·5h,每周期8h。
(2)实验结果表明SBR法处理阴离子表面活性剂废水适宜的pH值范围为:6·5~7·5。在此条件下,SBR工艺运行平稳,有一定的耐冲击负荷的能力。
(3)SBR法对含阴离子表面活性剂废水具有较好处理能力。进水的LAS的浓度为100mg/L 时,COD的去除率可达到96·39%。出水水质优于表面活性剂废水国家排放一级标准。
参 考 文 献
1.张天胜,厉明蓉.日用化工废水处理技术及工程实例[M].北京: 化学工业出版社,2002.
2.王军,张高勇.表面活性剂洗涤剂的世界趋势和国内发展探讨 [J].日用化工品工业,1997.21(1);32~36.
3.傅斯贤,王家源.泡沫分离法处理合成洗涤剂废水[J].环境保护,1993.(5):33~35.
4.祁梦兰.用聚合硫酸铁混凝剂处理表面活性剂废水的试验研究 [J].环境工程,1988.6(6):34~36.
5.陈洁,晋文学.用化学混凝法处理阴离子表面活性剂LAS生产废水的实验[J].辽宁城乡环境科技,2000。20(6):19~21.
6.胡将军,等.光催化氧化处理有机废水[J].环境污染与防治 2000,22(1):31~32.
7.朱静平,谢嘉.水中LAS的光催化氧化处理研究[J].四川环境 2001,20(3):82~83.
8.张统.间歇式活性污泥法污水处理技术及工程实例[M].北京: 化学工业出版社,2002.
9.张统.SBR及其变法污水处理与回用[M].北京:化学工业出版社,2003. 10.国家环保局.水和水质监测分析方法[M].北京:中国环境科学出版社,1989.
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