小型衛(wèi)生防疫站污水處理器

生物活性炭法(PACT)是指將粉末活性炭投加到好氧系統(tǒng)的回流污泥中，通過含炭污泥中粉末活性炭(PAC)與活性污泥中微生物的相互作用，提升對廢水中污染物的去除效果.目前較多應(yīng)用在印染廢水、化工廢水、垃圾滲濾液的處理中.研究表明，PACT工藝的促進(jìn)機理主要在于系統(tǒng)內(nèi)“吸附-降解-再生-再吸附”的協(xié)同作用，涉及到復(fù)雜的吸附與生物降解同步作用過程，因此在具體微觀機理和動力學(xué)模型方面仍有研究空間.此外，對PACT工藝的宏觀生物強化效果，也缺乏*的表征，使得PACT工藝在實際運行中缺乏相應(yīng)的針對性。

 衛(wèi)生防疫站污水處理器

實驗以廢水為主(印染廢水占85%，化工廢水占10%，生活污水占5%左右)的園區(qū)集中處理廠水解酸化處理出水為試驗對象(進(jìn)水).由于進(jìn)水水質(zhì)不盡相同，因此其具體水質(zhì)指標(biāo)見相應(yīng)實驗結(jié)果.

粉末活性炭為100目木質(zhì)炭，經(jīng)檢測(ASAP2010，Micromeritics，美國)，該粉末活性炭的內(nèi)部性質(zhì)為：BET 比表面積532.26 m2 · g-1，微孔(<2 nm)體積0.1 cm3 · g-1，中孔(2~50 nm)體積0.449 cm3 · g-1，平均孔徑3.8 nm.

試實驗裝置含A2/O反應(yīng)器以及二沉池，其中A2/O反應(yīng)器**玻璃材質(zhì)，有效容積為1.0 m3. 二沉池為豎流式沉淀池，表面負(fù)荷0.63 m3 · m-2 · h-1. A2/O反應(yīng)器實驗裝置內(nèi)分5格，HRT比為2 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 1，其中**格可以實現(xiàn)回流及攪拌，形成A2/O反應(yīng)器.

運行條件：廢水處理量1.0 m3 · d-1，即系統(tǒng)HRT=24 h.污泥回流和硝化液回流比均為**.根據(jù)之前的實驗結(jié)論，PACT工藝中粉末活性炭的投加量為100 mg · L-1，分兩次均勻干式投加，總投加量為100 g · d-1.啟動時活性污泥投加量為1500 mg · L-1(MLSS當(dāng)量)，污泥MLSS**過4000 mg · L-1時適當(dāng)排泥.裝置運行時溶解氧控制在3.0 mg · L-1.除特殊說明外，實驗條件均為常溫，檢測數(shù)據(jù)為1個月平均值.

實驗與分析方法

總**碳的檢測儀器為島津TOC-V CPH.毒性的檢測使用儀器為deltaTOX，儀器可以精確檢測光子數(shù)來推斷發(fā)光細(xì)菌存活量，其中光損失數(shù)代表水樣的毒性(詳見表 1).金屬離子含量的檢測采用電感耦合等離子光譜(ICP-AES)，型號J-A1100.

光損失數(shù)與毒性關(guān)聯(lián)性

采用GC-MS檢測廢水中所含**物，儀器型號及具體檢測方法參考相關(guān)文獻(xiàn)報道.

紫外-可見吸收光譜儀型號為島津UV-2201.分子量測試采用凝膠滲透色譜(GPC)方法進(jìn)行測試，儀器：Waters 515型凝膠色譜儀，Waters 2410示差折光檢測器，標(biāo)準(zhǔn)品：聚乙二醇(PEG).柱子：Waters Ultrahydrogel 500和Ultrahydrogel 120兩柱串聯(lián)(7.8 mm×300 mm);流動相：0.1 mol · L-1硝酸鈉水溶液;流速：0.8 mL · min-1;進(jìn)樣量：50 μL; 柱溫：40℃.

采用掃描電鏡(S-3400N II，Hitachi，日本)對實驗中相關(guān)活性污泥進(jìn)行表征.其他實驗分析指標(biāo)中，包括MLSS、COD等均按照標(biāo)準(zhǔn)法進(jìn)行測試.

  衛(wèi)生防疫站污水處理器

常規(guī)指標(biāo)去除效果

從反應(yīng)器常規(guī)運行角度出發(fā)，比較了投加粉末活性炭前后A2/O反應(yīng)器處理效果的變化。

A2/O與A2/O(PACT)對常規(guī)指標(biāo)的去除效果對比分析

由表對比可知，PACT工藝對COD去除率的提升**過10%，同時在色度去除方面具有較高的強化作用，但在氨氮、總氮和總磷的強化去除方面，PACT系統(tǒng)的促進(jìn)效果均不明顯.通過計算，在實際處理濃度較低的綜合印染廢水水解酸化出水時，PACT的處理效果可以達(dá)到0.6~1.0 kg · kg-1活性炭.此外，活性炭的投加對生化系統(tǒng)污泥的形態(tài)也有促進(jìn)效果，可以有效降低SVI指數(shù)，控制污泥膨脹.

在此基礎(chǔ)上，重點考察了低溫條件下(10℃以下)A2/O反應(yīng)器的長期穩(wěn)定運行效果，尤其是在粉末活性炭投加前后對COD的去除效果對比，具體見圖 2(橫坐標(biāo)為實驗日期).

在進(jìn)入低溫運行條件后，由于園區(qū)企業(yè)整體的**預(yù)處理效果變差，導(dǎo)致進(jìn)水COD猛增，原水的平均值達(dá)到378.34 mg · L-1，水解酸化作用也由于 受氣溫的影響，效率大大降低，對COD的去除率只有31%，**常溫條件下的37.4%，導(dǎo)致后續(xù)A2/O對COD的去除率不高，僅為43%.但對比PACT工藝，在進(jìn)水和水解酸化效率相差不大的情況下，由于在A2/O中添加了粉末活性炭，強化了生化作用，其對COD的去除率達(dá)到55.8%.這也表明在低溫條件下，投加粉末活性炭可以有效提高A2/O系統(tǒng)處理效果的穩(wěn)定性，相關(guān)文獻(xiàn)也有類似報道.

毒性及重金屬指標(biāo)檢測

A2/O與A2/O(PACT)毒性去除效果對比分析

對比可知，廢水經(jīng)過水解酸化之后具有較高的毒性，說明水解酸化環(huán)境不適合發(fā)光細(xì)菌生存.A2/O處理之后，有毒物質(zhì)基本被去除殆盡，因此出水基本沒有毒性，而投加活性炭的A2/O(PACT)，其出水毒性較低，同時TOC和B/C也較低，從另外一個角度證明了A2/O(PACT)對生化降解的強化作用.

  結(jié)果表明：廢水中Cd、Co、Cr、Pb等重金屬均未檢出，表明印染廢水中重金屬離子含量較低.而對比A2/O(PACT)的結(jié)果表明，PACT工藝對金屬離子的去除并無明顯的強化作用.

   GC-MS分析

進(jìn)水中總計檢出32種**污染物，其中烷烴及氯代烷烴類7種，烯1種，醚2種，酯4種，醇4種，苯及苯胺類9種，雜環(huán)類3種，酸類2種，經(jīng)過A2/O處理后，**污染物得到有效的處理，表 5中羅列了部分檢出的具可比性的關(guān)鍵**污染物.

經(jīng)PACT生物強化之后，A2/O(PACT)出水中**物明顯減少，尤其對苯胺、萘以及雜環(huán)類(喹啉)物質(zhì)的去處效果較佳，明顯**常規(guī)A2/O工藝.這與粉末活性炭的吸附功能息息相關(guān)。此外，水解酸化之后廢水中含胺類物質(zhì)很多，說明印染廢水含氮染料得到有效降解，這與印染廢水性質(zhì)相吻合。

1)PACT生物強化作用主要體現(xiàn)在COD的去除方面，對于印染廢水水解酸化處理出水，COD的強化去除效率提升**過10%.此外，PACT系統(tǒng)在色度的去除以及對污泥沉降性能的提升方面，均有較好的強化效果.在低溫條件下，投加粉末活性炭可以有效提高系統(tǒng)處理效果的穩(wěn)定性.

2)相比A2/O，A2/O(PACT)在特征**物的去除方面具有較好的效果，尤其對苯胺類、萘類和雜環(huán)類物質(zhì)，具體也體現(xiàn)到毒性的去除上，但PACT作用對金屬離子的去除并無**的強化作用.

3)紫外-可見光光譜檢測結(jié)果證實PACT工藝對色度去除的強化作用，其主要體現(xiàn)在大分子物質(zhì)(染料類，腐殖類顯色物質(zhì)等，分子量分布在800~1000 Da)的去除上.

4)A2/O(PACT)具備較好的生物相，SEM照片表明PACT污泥立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較明顯，并附著大量絲狀細(xì)菌和微型動物，證明PACT強化作用主要體現(xiàn)在粉末活性炭的生物載體作用.