生物活性炭废水处理工艺探讨范文

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[摘要]生物活性炭工艺是在活性污泥法基础上投加粉末活性炭填料共同作用的新型活性污泥法，主要应用于石化、制药等行业产生的部分难降解有毒害工业废水处理。本文通过研究发现，生物活性炭工艺的污泥驯化时间比普通活性污泥增加一倍，但污泥驯化成熟稳定后，生物活性炭工艺对废水的处理效果、耐负荷冲击能力、运行稳定性等均优于普通活性污泥工艺，另外生物活性炭工艺可有效解决普通活性污泥工艺存在污泥膨胀和生物泡沫问题。生物活性炭工艺对废水的CODCr平均去除率可达到90%，比普通活性污泥提高了10%。

[关键词]生物活性炭；SBR；污泥驯化；污泥膨胀；生物泡沫

生物活性炭工艺是指在普通活性污泥法基础上通过投加粉末活性炭构成的新型炭泥活性污泥工艺，利用粉末活性炭(PAC)与活性污泥中微生物的相互作用，通过“吸附-降解-再生-再吸附”的协同作用，提升对废水中有机污染物的去除[1]。在国外主要应用于如石油化工、制药等行业产生的部分难降解有毒害工业废水处理，而国内对此工艺技术的应用案例较少，因此缺乏此工艺技术的研究、设计及运行技术基础。本文通过对比试验的方法，开展生物活性炭工艺在废水处理应用中的污泥培养驯化、技术参数、系统性能等多方面的研究实践探索，对废水处理工程设计具有一定的借鉴意义。

1实验部分

1.1试验设备

小型空压机、供氧器、25L玻璃SBR反应器、磁力搅拌器、COD快速测定仪、pH计、烘箱、电子天平。

1.2试验药剂

粉末活性炭[2]、红糖、氢氧化钠、碳酸氢钠、氯化铵、磷酸氢二钾、滤纸等。

1.3试验方法

1.3.1间歇式活性污泥法

本次研究在实验室进行，试验运行工艺采用间歇式活性污泥法——进水、反应、沉淀、排水、闲置。

1.3.2污泥培养驯化

取一定量的污水厂新鲜污泥，加入自来水至总体积为20L，加入少量氯化铵、磷酸氢二钾补充氮源和磷源，生物活性炭系统再投加约500g粉末活性炭，普通活性污泥系统则不投加活性炭，再投加少量碳酸氢钠、氢氧化钠调节pH至7.0左右，常温下采取SBR运行方式进行培养驯化直至系统稳定[3]。

1.3.3运行对比试验

在污泥驯化完成后，以淀粉厌氧发酵废水作为试验进水，通过SBR方式运行[3]，每天常温下曝气8~10h，控制系统内反应溶解氧4mg/L，pH=6.5~7.5，排水比10%~15%，污泥浓度10g/L，观察两个系统的处理现象、处理效果及污泥沉降情况，并不定期测定污泥负荷情况。

1.4检测指标与方法

2试验结果与讨论

2.1污泥驯化所

驯化的污泥是广东某污水处理厂新鲜剩余污泥，因污泥中含有较多难生物降解的有机物，在驯化前4天里，每天排出8%的上清液并注入相应体积的清水作为补充，以逐渐降低系统里难降解有机物的含量。从图1可看出系统出水COD从1616mg/L降至415mg/L。第5天系统开始投加糖水后，系统出水COD仍保持下降趋势，于第8天出水COD降至88mg/L，COD去除率约65%~90%，且系统内pH保持在6.80~7.15。可见，加入活性炭后，污泥驯化约1星期后已逐渐适应其生长环境并能保持稳定，已形成较好的生物活性炭废水处理系统。

2.2对比试验

2.2.1普通SBR与生物活性炭系统适应性对比

从图2可看出，在最初4天中，在相同的排水比和进水浓度，曝气时间约10h的情况下，普通SBR系统出水COD下降幅度明显大于生物活性炭系统，在第4天时出水COD降至94mg/L，后续运行系统能保持较低浓度COD，表明在初期普通SBR系统中微生物的适应能力优于在生物活性炭系统；而生物活性炭系统在第4天时出水COD为415mg/L，在第8天时出水降至88mg/L，与普通SBR系统出水COD持平；后续运行中生物活性炭系统出水COD则低于普通SBR系统约30~150mg/L(见图2a)，COD去除率约为85%~95%(见图2b)。可见，在进水浓度和反应条件相同的情况下，普通SBR比生物活性炭系统更快适应反应环境，而生物活性炭系统一旦完全适应环境后，其对水中有机物的去除效果和效率明显优于普通SBR。

2.2.2不同反应时间对COD去除的对比

在相同的排水比和进水浓度、曝气时间约8h的情况下，生物活性炭系统出水COD比普通SBR出水低45~125mg/L。在进水COD浓度1142mg/L的条件下常温曝气5h，生物活性炭系统出水COD已降至82mg/L，生物活性炭系统COD去除率约为87%~93%，高于普通SBR系统75%~85%的COD去除率(见图3b)。可见，在相同的反应条件下，生物活性炭系统对废水中有机物的处理效果要明显优于普通SBR系统。

2.2.3运行过程对比

在试验中，普通SBR系统在曝气过程中产生形成泡沫层(见图4)，而生物活性炭系统在曝气过程中则未发现存在类似现象。当出现大量气泡时，测定两个系统pH发现，普通SBR系统的pH约5.0~5.6，呈酸性，而生物活性炭系统的pH约为5.8~6.2，明显高于普通SBR。普通SBR系统出水COD亦比生物活性炭系统出水高出约60~95mg/L。从上述情况得出：生物活性炭系统耐pH冲击的能力要好于普通SBR系统。

3小结

(1)在活性污泥培养驯化方面，生物活性炭系统的污泥培养与驯化时间要比普通活性污泥更长，需延长一倍时间。(2)生物活性炭工艺性能较普通活性污泥对水质变化，冲击能力更强，运行稳定性更好，生物活性炭工艺对COD的去除效率明显高于普通活性污泥。(3)生物活性炭工艺可以有效克服普通活性污泥运行中发生的活性污泥膨胀及生物泡沫问题。

参考文献

[1]吴浩汀，孔宇．粉末活性炭-生物处理技术及工程应用[J]．环境污染技术与设备，2004，5(9)：61-63．

[2]陈龙，丁年龙．传统活性污泥法工艺投加粉末活性炭的生产试验性应用[J]．污染防治技术，2009，22(5)：7-8．

[3]杨春维，李金英，郑艳芹．PACT工艺处理糠醛废水的研究[J]．工业水处理，2007，27(10)：41-43.

作者：练文标；潘凤开 单位：浩蓝环保股份有限公司