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2.2MABR工段料液流速对性能的影响
控制膜内空气压力为0.08MPa,考察料液流速变化对MABR性能的影响。调节料液流速分别为0.01、0.02、0.04m/s,料液中的COD、NH4+-N和DO随时间变化情况分别见图5、图6。
图5不同料液流速下料液中COD和NH4+-N随时间变化
图6不同料液流速下料液中DO随时间变化
图5表明,随着料液流速的提高,COD和NH4+-N的去除率得到不同程度的提高。料液流速为0.04m/s时,COD和NH4+-N的质量浓度分别降至102、0.4mg/L,其去除率分别达到78.7%、97.8%。
较高的料液流速能减少生物膜外表面附近的浓度边界层厚度,并因此增加生物膜内相关底物的浓度梯度。底物的浓度梯度越大,传质驱动力越大,更有利于有机基质和NH4+-N从料液中传递到生物膜内部,从而克服了低NH4+-N浓度对硝化细菌的活性限制,需氧异养生物的活性也同样得到增强,MABR系统对氧气的利用率也得到相应提高(见图6)。因此,当污染物的传输速率成为控制因素时,传质的增加可以提高COD和NH4+-N去除率。为使MABR达到最佳的COD去除率,选择MABR的最佳料液循环流速为0.04m/s。
2.3絮凝工艺段的处理效果
经MABR处理后进入絮凝工段的废水水质为COD102mg/L、色度220倍、氨氮0.4mg/L。选用聚合氯化铝(PAC)和阳离子聚丙烯酰胺(PAM)作为絮凝剂。分别加入50、100、200、300、400mg/LPAC进行絮凝操作,COD和色度的去除效果如表2所示(试验发现PAC絮凝对废水中的氨氮几乎没有影响)。
表2不同PAC投加量下对COD和色度的去除效果
由表2可知,在一定范围内,随着PAC投加量的增加,COD和色度的去除率也相应提高。当PAC质量浓度>100mg/L时,提高PAC用量对COD、色度去除效果的影响相对较小。考虑到经济可行性,将PAC投加量定为100mg/L,在此基础上进行后续试验。
向料液中同时加入100mg/LPAC和2、5、10、20、50、100mg/LPAM进行絮凝操作,COD和色度去除效果如表3所示(试验发现PAC、PAM对废水中的氨氮影响很小)。
表3不同PAM投加量下对COD和色度的去除效果
表3表明,COD和色度随PAM投加量的增加而逐渐下降,并在PAM为5mg/L时降至最低,分别为45mg/L和47倍,去除率分别为55.9%、78.6%。当PAM质量浓度进一步增加时COD反而升高,这是由于PAM添加过多导致絮凝效果变差,且PAM本身也贡献一部分COD。
3结论
(1)采用MABR-絮凝联合工艺能够有效处理合成橡胶废水。MABR工段最佳工艺参数为膜内曝气压力0.08MPa、料液循环流速0.0m/s,絮凝工段复合絮凝剂的投加量为100mg/LPAC、5mg/LPAM。在此运行条件下MABR-絮凝联合工艺的出水水质为:COD45mg/L、NH4+-N0.4mg/L、色度47倍,相应的去除率分别达到90.6%、97.8%、83.8%。
(2)MABR工段中,在一定范围内提高中空纤维膜内空气压力和料液流速能提高MABR系统的性能。提高中空纤维膜内空气压力能增强好氧菌和硝化细菌的活性而抑制厌氧异养菌的活性,当空气压力从0.05MPa升到0.10、0.15MPa时,NH4+-N去除率由63.2%提高至95.1%、97.3%,COD去除率由51.2%提高至72.5%、68.5%。提高料液流速降低了扩散边界层的厚度,有利于有机物和NH4+-N从料液中传递到生物膜。当料液流速为0.04m/s时MABR系统性能最佳,COD和NH4+-N的去除率分别达到78.7%、97.8%。
(3)絮凝工段能进一步降低料液的COD和色度。絮凝操作投加100mg/LPAC+5mg/LPAM后,合成橡胶废水的COD和色度分别为45mg/L和47倍,其去除率分别达到55.9%、78.6%。
来源:《工业水处理杂志》微信
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