用于处理制革废水的序批式反应器 的性能改进外文翻译资料

用于处理制革废水的序批式反应器

的性能改进

原文作者：Esther Balaguer-Arnandis; Beatriz Cuartas-Uribe; M. Amparo Bes-Piaacute;; Jose Antonio Mendoza-Roca

单位：Universitat Polite`cnica de Vale` ncia,

Instituto de Seguridad Industrial,

Radiofı′sica y Medioambiental, Camino de Vera,

s/n, 46022 Valencia,Spain.

摘要：制革废水由于低生物降解性而对环境产生重要影响。序批式反应器（SBRs）是处理高污染废水公认的方法。为了使SBRs的水力停留时间（HRT）最小化，测试了不同HRT值，并根据可溶性化学需氧量（COD）的去除效率选择最佳值。随后进一步开展了一系列实验，选择两种阳离子聚电解质并以不同的模式加入到体系中以改善出水水质。两种运行模式的效果都是根据可溶性COD，悬浮固体浓度和最终出水的浊度进行评估。结果表明，将HRT降低至2天并未降低COD的去除效率。

关键词：聚合电解质；序批式反应器；污泥沉降性；制革废水

1. 引言

去除效率选择最佳值。随后进一步开展了一系列实验，选择两种阳离子聚电解质并以不同

加工生皮的制革厂废水的特点是含高浓度的有机物和盐度（硫酸盐，氯化物和三价铬）。生产每吨皮革的鞣制过程通常需要24-37m³水，这产生重大的环境影响。由于生产周期，全球废水的电导率可达8-12mS·cm^-1，而pH值范围在8-10之间，可溶性化学需氧量（COD）值为1500-4000mg·L^-1。

在鞣制过程中使用各种化学品将导致废水的低生物降解性。因此，由于使用的化学品的复杂性，传统的生物处理通常不彻底。这就是为什么在文献中报道了生物过程的替代或补充处理，例如高级氧化过程^[1,2]或膜技术^[3,4]的原因。

在生物处理法中，序批式反应器（SBRs）可能是处理这类废水的最佳选择。SBRs已被广泛应用于处理高污染废水。与传统活性污泥（CAS）工艺相比，它的差异在于使用了由一系列阶段组成的循环，包括反应和沉淀^[5,6]。据报道，筛选能够降解合成和缓慢可生物降解化合物的微生物可通过周期性系统如SBR的动态条件得到增强。文献[7-9]报道了利用SBR技术降解各种工业废水(如纺织、化工/石化工业废水)的研究^[7-9]。

制革废水生物处理中存在的主要问题是部分有机物不可生物降解 (即工艺出水中COD难降解)、处理所需的高水力停留时间(HRT)以及高盐度导致的污泥沉降性变差。对于废水COD，Karahan 等^[10]通过对粒径分布和耗氧速率的监测来深入分析该部分对生物量产生抑制作用，这与所需的高HRT值有关。Di Iaconi等^[11]则报道通过对制革废水进行臭氧化预处理，COD的去除率得到了提高(从90%到96%)，并实现了将不可生物降解的大分子分解成更简单的有机分子，从而在生物阶段被去除。

对于沉降问题，值得注意的是高盐度和可变盐度导致活性污泥聚集体较难形成^[12]。因此，高盐度常会导致出水水质恶化(高浊度)，从而导致污泥被冲刷出来^[13]。为了避免沉淀方面的问题，一些学者^[14]提出将膜生物反应器用于制革废水的处理过程中，但由于该工艺运行成本高，且不可降解有机物和结垢会诱发膜污染问题，它的应用受到了限制。因此，在沉降阶段之前向反应器中添加聚电解质或向处理过的出水中添加聚电解质可能是可行的替代方案。

聚电解质广泛应用于物化处理和污泥脱水。在使用之前，必须进行实验室测试以优化该流程。前人通过研究絮凝体的结构和污泥-水分离来研究沉降性过程。众所周知，絮凝体的密度和直径会影响絮凝体的沉降行为，但絮凝体的尺寸对沉降速率的影响更大。

SBRs在工业废水中的应用前景广阔，因为它们通常不需要处理很高的废水量(这可能是一个限制因素，需要并联安装多个反应器）^[16]。工业废水的特点是盐度高和存在难生物降解的物质，传统活性污泥反应器在处理该类废水时常出现沉降性丧失和最终出水水质的问题。然而，当使用SBR工艺时，这些问题有望得到显著缓解 ^[17]。

本文研究了SBRs反应器对制革废水进行生物处理的效果。首先启动了SBR系统，然后重点解决该过程中存在的两个主要问题：HRT过高和生物沉积。虽然已有文献对生物制革废水的处理进行了研究，但只有少量研究关注了这些问题。只有解决这些问题，制革废水规模化处理才有望推行。因此，测试不同的HRT值有助于有效降低废水的可溶性COD、悬浮物和浊度。

1. 材料与方法
   1. 序批式反应器

实验在实验室规模的SBR装置中进行(图1)。这由一个容量为11L的聚乙烯罐组成。反应器直径是为21.5cm，高为30 cm，总工作容积(Vreaction)为6L。在罐顶部有两个自动阀，一个在进料阶段打开，另一个打开以排出上清液（在沉降阶段后）。采用蠕动泵(D-25V, Dinko)进行给水和排水。在底部有一个手动阀门，用于排出SBR中产生的过量污泥。反应器内由Heidolph机械搅拌器均匀混合，，空气由连接到反应器底部扩散器的压缩机提供。 压缩机确保系统中的氧气浓度为2-3mg·L^-1，各操作阶段由计时器控制。

图1 SBR的实验装置图

• 1. 制革废水水样

废水水样由位于巴伦西亚的制革厂提供。水样取自在皮革厂进行物化处理后的出水。由于盐度变化，当其电导率高于9mS·cm^-1时，稀释该出水。通过这种方式，使得沉降问题与盐度变化无关。通过使用均衡器罐可以在工业规模上避免这种情况。

制革废水稀释后的平均化学成分见表1。总固体和悬浮固体按标准方法测定^[18]。采用分光光度法NOVA 60细胞试验(Merck)测定磷和可溶性COD。电导率和pH值分别由Crison Instruments公司的电导仪(型号542)和pH计(GLP-22)测量。

表1 稀释后废水水样的组成

• 1. 试验和测量
     1. SBR实验

用于SBR实验室装置的接种物（混合液）取自某生活污水处理厂的生物反应器。

在驯化阶段，随着生物质对进水COD的降解，SBR处理废水量增加。此外，监测混合液悬浮固体浓度（MLSS）以检查初始耗竭后的生物量增长情况。采用标准方法^[18]测定混合液中总悬浮固体和挥发性悬浮固体的含量。

在驯化阶段后，进行SBR试验，改变HRT。周期持续时间和每个周期的阶段与SBR启动阶段相同。

表2显示了每个测试的HRT的操作参数，其中t_F是进料时间，t_R是有氧反应时间，t_S是沉淀时间，t_D是排水时间，t_I是空闲时间，

每个周期的总持续时间(t_C)是12h。该表还显示了每个循环的替换体积，填充时间比（FTR）和体积交换比（VER）。 填充时间比是t_F与t_C之比。 体积交换比是进料体积（V_F）与反应体积（V_reaction）之比。

表2 SBR运行参数

a）重复测试3和4（最佳结果）以测试测量的重现性。

2.3.2沉降实验

为了提高工艺性能，对两种阳离子聚电解质进行了试验，以提高混合液的沉降效率。由Chemipol S.A.（西班牙）提供的聚电解质分别为CH-30和CV-250。它们的属性列在表3中。 剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

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