混凝-厌氧-电极SBBR法对榨菜废水的处理研究

摘要

涪陵榨菜废水是高含盐废水中的一种，具有含盐量高、有机负荷大、N、P元素严重超标、污染范围广，且分布较分散等特点，给三峡库区的环境与生态带来了严重的威胁与破坏。目前，对高盐废水的处理方法主要有物理方法、化学方法、生物方法等，但由于物理、化学法运行费用较高，与当地经济发展不同步，且单独处理效果不理想、同时极易造成二次污染而难以在实际应用中推广；而生物方法因经济、高效的特性在高盐废水处理中受到广泛的青睐。本文以涪陵珍溪镇农户榨菜厂排放的榨菜废水为研究对象，结合当地实际情况，开展基于经济、环保、可操作性强、对榨菜废水综合处理效果好的方法或工艺，具有重大的实际意义和长远的经济效益。
　　 针对榨菜废水的特点，首先采用混凝沉淀法对榨菜废水进行预处理，主要去除废水中的悬浮物、部分有机物及P，提高可生化性；其次，采用厌氧降解的方法去除榨菜废水中的大部分有机物及部分的N；最后，采用电极SBBR系统对榨菜废水中的污染物进行综合处理，并对工艺各单元的影响因素进行了系统研究，获得了组合工艺的关键参数。试验中得出的主要结论如下：
　　 (1)在对榨菜废水混凝沉淀处理的过程，首先筛选出对榨菜废水悬浮物及浊度去除效果最好的混凝剂，然后依次进行单因子的混凝试验，得到最佳混凝参数：①混凝沉淀对榨菜废水处理效果的影响大小依次为混凝剂投加量、混凝剂种类、搅拌速度、沉降时间。在氧化钙投加量为700mg/L，以250～300r/min的速度搅拌30min时，对浊度的去除率接近在同等试验条件下聚铝投加量为900mg/L的处理效果：②以聚合氯化铝(PAC)作混凝剂，以聚丙烯酰胺(PAM)作助凝剂，投入前后对改废水的处理效果影响不大；而以氧化钙作混凝剂具有自动调节废水pH的功能，以PAM作助凝剂能显著提高沉降效率、节省混凝剂的用量、减轻废水的刺激性气味、提高榨菜废水的可生化性，同时COD及TN的去除率在不加PAM的基础上分别提高了16.57％、18.66％；其处理效果明显优于PAC的处理效果，对榨菜废水具有较好的预处理效果；③通过中试验证了氧化钙+PAM对榨菜废水的预处理效果，对COD、TP、浊度及刺激性气味均有一定的去除效果，为此废水的后续处理减轻了负担，一方面能改善生产环境，另一方面由于沉降形成的絮体较大，沉降物易于被回收开发成饲料或有机肥料，又可以带来较好的经济价值，具有较好的推广价值。
　　 (2)对榨菜废水的厌氧生化处理过程中，将(1)中混凝沉淀的出水指标作为厌氧降解处理的进水指标，通过静态试验对榨菜废水进行厌氧生化处理可知，①接种污水处理厂厌氧消化污泥及榨菜厂出水口底泥(1:1)作为发酵罐厌氧污泥进行厌氧降解处理，其产气量最多，对COD的去除率最高；②各试验因子对榨菜废水的厌氧降解对COD去除率影响的顺序为：温度>容积负荷>废水pH>污泥浓度。通过单因子试验确定最佳试验条件，即温度为40±2℃、容积负荷不高于1.24 kgCOD/(m3.d)、废水pH为6.5～7时，此时对COD的去除率可稳定保持在63％以上；③在厌氧降解试验中发现，系统对COD的去除率随盐度的增加而减少，在盐度不高于15g/L时，系统对COD的去除率可以稳定在80％以上：④用含盐浓度为14.78g/L的榨菜废水驯化的厌氧污泥，当用于处理含盐量浓度高于14.78g/L的榨菜废水时，Vmax值逐渐降低，这说明随盐度的增加，氯化钠对COD降解的抑制性在加强；当用于处理含盐量小于或等于30.24g/L的榨菜废水，盐(氯化钠)对厌氧生物降解COD反应的反竞争抑制动力学方程为：
　　 V-VmaxS/Ks+S(1+i/Ki)=0.94S/879019(1+i/25980)其抑制剂常数为Ki=25980mg/L；⑤当榨菜废水盐度小于30.24g/L时，其反应类型属于非竞争性抑制，当盐度为35.42时为反竞争性抑制，整个抑制过程随着盐度的增加而最大。
　　 (3)通过动态中试试验研究发现，在系统稳定运行一段时间后，系统对COD、TN、TP的去除率分别为75.01％、13.64％及6.92％。虽然没有静态小试处理效果好，但整体趋势与小试结果相吻合。
　　 (4)将(3)中厌氧降解的出水指标作为序批式生物膜反应器(SBBR)系统处理的进水指标，通过对SBBR及电极SBBR系统对榨菜废水处理的对比研究发现：①在相同条件下，电极SBBR系统对COD的去除效果较单独运行SBBR好；系统对COD的去除率及污泥的SVI值随着榨菜废水中盐度的不断升高而降低，当SBBR系统对COD的去除率降为44.85％fl寸，而当电极SBBR系统的去除率依然可以达到67.13％，且降低幅度较SBBR系统缓慢；当SBBR系统的SVI值从76.33mL/g降到45.55mL/g；而电极SBBR系统的SVI值还保持在50.33mL/g以上，且运行角稳定，耐冲击负荷强；②通过对6个总体(处理工况)的综合特征比较，采用x2检验，可知电极SBBR系统不同的处理工况对各类污染物有明显差异，确定电极SBBR系统处理榨菜废水最佳工序为，水力停留时间(HRT)14h、厌氧/缺氧2.5h、曝气10h、厌氧1.5h，此时系统对COD、TN、TP的去除率分别为83.26％、70.98％及52.56％；③电极SBBR系统在最佳工况下稳定运行，确定系统最佳试验影响因子为，直流电流强度为80mA，最佳填料密度为35％～50％，DO的最佳浓度为5mg/L。