電場膜生物反應(yīng)器耦合處理工業(yè)園區(qū)綜合廢水試驗(yàn)研究.pdf

1、伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我們生存所依賴的水環(huán)境受到的污染卻日趨加劇，為了保護(hù)好我們的生存環(huán)境，對(duì)水污染的控制和治理已刻不容緩。目前，城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)相對(duì)成熟，廠礦企業(yè)排放的工業(yè)廢水處理技術(shù)也有了長足的進(jìn)步，但目前國內(nèi)諸多工業(yè)園區(qū)，從不同企業(yè)流出的各種工業(yè)廢水混合在一起排放，不僅污染物具有多樣性，而且會(huì)產(chǎn)生復(fù)合污染，致使目前常用的處理工藝難以滿足國家要求的達(dá)標(biāo)排放，或處理成本太高，業(yè)主難以承受。本論文旨在開發(fā)一種處理效果好、運(yùn)行費(fèi)用低的

2、處理工藝，能有效地去除工業(yè)園區(qū)內(nèi)的含重金屬有機(jī)物復(fù)合廢水中的污染物。
　　 本課題來源于“國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)”--“湘江水環(huán)境重金屬污染整治關(guān)鍵技術(shù)研究與綜合示范性課題”。本課題首先長時(shí)間詳細(xì)地調(diào)查了湖南省某工業(yè)園區(qū)的外排水水質(zhì)，確定了研究對(duì)象。研究了電絮凝作為預(yù)處理去除重金屬、有機(jī)物的去除效率及其影響因素;研究了硅藻土吸附重金屬的影響因素，吸附動(dòng)力學(xué)和吸附等溫線;對(duì)比研究了顆粒生物膜—膜生物反應(yīng)器和普通的膜生物

3、反應(yīng)器對(duì)低濃度重金屬、氨氮、總氮、有機(jī)物的去除效率，研究了兩種不同反應(yīng)器的膜通量、污泥顆粒和混合液黏度的不同;研究了電場—膜生物反應(yīng)器的去除效果。本課題在該工業(yè)園區(qū)的綜合污水處理廠內(nèi)專門建立了一套中試裝置，用于驗(yàn)證本課題研究的應(yīng)用效果，同時(shí)這種平行試驗(yàn)已用于指導(dǎo)處理廠的日常運(yùn)行管理。試驗(yàn)結(jié)果表明:
　　 (1)電絮凝能有效地除去廢水中的重金屬，對(duì)模擬廢水的Cu2+、Zn2+、pb2+去除效率可達(dá)到96.0％以上，對(duì)Cd2+的去除

4、率能達(dá)到82.0％以上。研究了電絮凝工藝去除重金屬的最佳條件，結(jié)果表明，初始pH值對(duì)去除效率有重要的影響，當(dāng)pH達(dá)到6最佳值時(shí)，同時(shí)電流密度為6A/dm2，極板間距為3cm，電絮凝時(shí)間30min，則可達(dá)到較理想的處理效果。電絮凝對(duì)廢水中的COD去除也卓有成效。試驗(yàn)證明，在pH值為7，電流密度為10A/dm2，電絮凝時(shí)間為30min時(shí)，可以達(dá)到75％以上的COD去除率，因此，電絮凝處理工藝作為綜合廢水的預(yù)處理是適當(dāng)?shù)摹?br>　　 (2

5、)本課題研究了電絮凝除磷的可行性，試驗(yàn)證明，在設(shè)定的條件下磷的去除效率可以達(dá)到75％以上，因此，電絮凝能有效地去除廢水中的磷。
　　 (3)硅藻土能有效地吸附廢水中的重金屬，同時(shí)硅藻土的使用量對(duì)重金屬廢水的處理效果具有重要影響，試驗(yàn)室數(shù)據(jù)和中試結(jié)果都表明，在硅藻土投加量為8g/L時(shí)，當(dāng)進(jìn)水中Cu2+、Zn2+、pb2+、Cd2+濃度分別為5.0mg/L、5.0mg/L、2.0mg/L、0.2mg/L時(shí)，測定出水中的重金屬濃度分別

6、為0.73mg/L、1.40mg/L、0.17mg/L、0.07mg/L，即Cu2+、Zn2+、pb2+、Cd2+的去除率分別達(dá)到了85.38％、72.00％、91.70％和65.71％，去除效果顯著，為后續(xù)的生物處理處理奠定了基礎(chǔ)。
　　 (4)影響硅藻土吸附效果的主要因素是pH值和進(jìn)水中重金屬濃度。pH值是影響硅藻土吸附效果的重要因素，實(shí)驗(yàn)表明，在酸性條件下吸附效果較差，在中性或弱堿性條件下效果較好，如:在pH值=6±0.2

7、時(shí)，Cu2+、Zn2+、pb2+和Cd2+的去除率分別達(dá)到了90.00％、77.54％、94.07％和72.14％，但是進(jìn)一步提高pH值對(duì)去除率的影響不大。吸附量隨著重金屬離子濃度的升高呈上升趨勢變化。在重金屬離子濃度超過1.0mmol/L后，吸附量則增加緩慢。
　　 (5)硅藻土對(duì)Cu2+、Zn2+和Cd2+的吸附規(guī)律相近，數(shù)據(jù)顯示:前30min吸附速率都很快，分別達(dá)到85.38％、78.77％和68.57％，基本接近吸附峰值

8、;30min后，增幅開始變小。然而，硅藻土吸附pb2+體現(xiàn)了不同的變化規(guī)律，對(duì)pb2+的吸附速度非常迅速，在5min時(shí)，溶液中pd2+的去除率便達(dá)到81.48％，10min時(shí)吸附率為88.15％，基本接近飽和值。
　　 (6)當(dāng)硅藻土對(duì)Cu2+、Zn2+、Cd2+、pb2+四種金屬離子吸附達(dá)到穩(wěn)定平衡時(shí)，改性硅藻土對(duì)pb2+的吸附量明顯大于對(duì)Cu2+、Zn2+、Cd2+的吸附。如在吸附時(shí)間為5min時(shí)，硅藻土對(duì)Cu2+、Zn2+

9、、Cd2+、pb2四種重金屬的吸附量分別為4.21、3.46、6.80和11.00mg/L，吸附量大小順序是pb2+＞Cd2+＞Cu2+＞Zn2+。說明硅藻土吸附劑對(duì)重金屬離子具有一定的選擇性。
　　 (7)研究了硅藻土吸附Cu2+、Zn2+、Cd2+、pb2+四種不同重金屬的吸附等溫線，并對(duì)其做了回歸分析，Langmuir吸附等溫線方程擬合的回歸系數(shù)R2值大于0.94，而Freundlich吸附等溫線模型擬合的R2值在0.78

10、-0.81之間，顯然Langmuir方程的擬合效果優(yōu)于Freundlich方程的擬合效果。
　　 (8)對(duì)比研究了顆粒生物膜—膜生物反應(yīng)器和普通膜生物反應(yīng)器的去除效果，兩個(gè)反應(yīng)器對(duì)重金屬、COD、氨氮的去除效果都很明顯，重金屬、COD、氨氮的出水濃度都滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的一級(jí)B的要求。但兩種反應(yīng)器對(duì)總氮的去除效率不高，其主要原因是處理系統(tǒng)采用了連續(xù)曝氣的運(yùn)行方式，抑制了反硝化菌的成長

11、。
　　 (9)本實(shí)驗(yàn)中，顆粒生物膜—膜生物反應(yīng)器與普通的膜生物反應(yīng)器相比，在去除重金屬、COD、氨氮和總氮方面都有較好的去除效果，表明投加硅藻土可以強(qiáng)化去除有機(jī)物、重金屬和氨氮的去除效果。
　　 (10)投加硅藻土可以延緩膜通量的下降速度。投加硅藻土可以改善微生物的生存環(huán)境，使污泥濃度增長更快，污泥絮體平均粒徑增大了77.37％，污泥黏度減小了41.18％，從而減緩了泥餅層的形成速度，并且使泥餅層變得較疏松、透水性好、

12、可濾性強(qiáng)。因此，投加硅藻土可減緩過膜壓力的增長，減輕膜污染，延長了膜組件的使用周期。
　　 (11)電場—膜生物反應(yīng)器對(duì)COD去除效果顯著，去除率一直穩(wěn)定在90.0％以上，改變電流密度對(duì)其影響不大。
　　 (12)沖擊負(fù)荷不會(huì)影響電場—膜生物反應(yīng)器對(duì)氨氮的去除效率，表明該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的自身調(diào)節(jié)能力。
　　 (13)電流密度對(duì)TN去除率有較大的影響，電流密度從110mA到150mA，TN去除率逐步升高，最高去除效率