一种采用改性凹凸棒土处理工业园区印染废水的方法与流程

本发明涉及一种采用改性凹凸棒土处理工业园区印染废水的方法，属于水体污染控制技术领域。

背景技术：

以印染废水为主要废水的工业园区污水厂，进水成分复杂，水量、水质变化较大，可生化性差，生化处理系统经常因受到冲击而无法正常运行，从而使出水水质不能保证。目前国内外对印染废水的处理多以好氧生物处理法为主，并辅以必要的物理化学预处理，此方法对易生物降解有机物的去除效果较好，但对其中大量的难降解有机物及色度的处理效果较差，处理出水水质很难达到日益严重的污水排放标准。

凹凸棒土(ATP)又称坡缕石，是一种含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，有“千土之土，万土之王”的美誉。ATP具有独特的层链状、针状、纤维状结构，使其具有独特的耐高温、耐盐碱等良好胶体性质；其结构中存在晶体孔道，有较大比表面积，拥有较好的物理吸附性能及脱色性能。因其价格低廉，易再生同时具有强大的吸附能力和絮凝潜力，可有效克服活性炭应用上的不足，己在食品油加工、医药、环境等多个领域广泛应用。

ATP在我国江苏盱眙、六合地区储量很大，但目前针对ATP的开发利用水平较低，因此一种用改性ATP提高对工业园区印染废水生物处理效率的方法的开发很有必要。

技术实现要素：

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种采用改性凹凸棒土处理工业园区印染废水的方法，该方法将改性凹凸棒土投加到活性污泥系统中，有效提高了系统对印染废水中有机物和氨氮污染物的去除效果。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种采用改性凹凸棒土处理工业园区印染废水的方法，包括如下步骤：

步骤1，启动阶段：将MLSS为3500mg/L的活性污泥投加到SBR反应器中，再向反应器中泵入一定量的工业园区印染废水，装置运行4～5d；

步骤2，驯化阶段：将一定量的改性凹凸棒土投加到SBR反应器中，继续向反应器中泵入工业园区印染废水，其中，改性凹凸棒土的投加量为1.8～2.2g/L，装置运行3～4d；

步骤3，运行阶段：每日早晚各排放100ml SBR反应器中的反应混合液(含活性污泥)，同时按投加量1.8～2.2g/L的比例向反应器中进行改性凹凸棒土的补充，并在每个工作周期进行1.5～2.0L的进水和1.5～2.0L的排水，上清液按排水比50％排出反应体系。

其中，步骤l中，所述工业园区印染废水包括60～70％印染废水、20～30％生活污水以及5～15％其他污水，所述工业园区印染废水的COD浓度为200～500mg/L，色度为120～150度，pH为7～8，氨氮浓度为8～25mg/L。

其中，步骤1中，所述SBR反应器底部设置搅拌器，SBR反应器的体积为3L～4L，反应温度为20～30℃，曝气量为50L/h。

其中，步骤1中，所述SBR反应器每个工作周期为10～14h，其中，厌氧搅拌2～3h，好氧曝气8～9h，沉淀1～2h，静置1～2h。

其中，所述好氧曝气阶段SBR反应器内DO浓度3～4mg/L，厌氧搅拌阶段SBR反应器内DO浓度为0.2～0.4mg/L。

其中，步骤2中，所述改性凹凸棒土的粒径为200目，所述改性凹凸棒土是经过酸改性后再投加使用。

其中，所述改性凹凸棒土的酸改性方法具体操作步骤为：取一定量的凹凸棒土粉末与浓度为1～2mol/L的硫酸溶液混合，凹凸棒土粉末和硫酸溶液的加入质量体积比为5g∶10～12mL；将混合液于25～35℃、搅拌速度为150～180r/min下持续搅拌25～35min；搅拌后超声10～12min、再静置20～25min；对静置后的上层悬浮液进行离心处理，将离心后得到的固体物洗涤、干燥以及研磨即可得到酸改性的凹凸棒土。

改性后的的凹凸棒土表面粗糙、孔道疏通、棒晶交错松散，相比于改性前的凹凸棒土比表面积明显提高、平均孔隙容积也显著增大，吸附能力也大大增强，有效提高了凹凸棒土的生物处理效率。将改性凹凸棒土投加到活性污泥系统中，利用凹凸棒土的高比表面积，吸附废水中的有机物，同时微生物以凹凸棒土作为载体，在其表面聚集生长，从而使污水处理系统既可以发挥凹凸棒土吸附作用，又可以发挥微生物降解作用。

与现有技术相比，本发明技术方案具有的有益效果是：

本发明方法将所需量的改性凹凸棒土投加到活性污泥系统中，在处理工业园区印染废水时，改性后的凹凸棒土能够强化活性污泥降解污染物的能力，改善污泥沉降性能，提高微生物种群数量及活性，从而增强污泥系统整体稳定性，进而大大提高系统对污水中COD、氨氮和色度的去除率；其中，本发明方法对工业园区印染废水色度去除率可达到70％，COD去除率提高了8～10％，NH₄⁺去除率提高了6～10％，SV₃₀降低了8～10％。

附图说明

图1是酸改性后ATP的电镜扫描图；

图2是酸改性前ATP的电镜扫描图；

图3是本发明处理工业园区印染废水方法所采用的实验装置；

图4是两个SBR反应器R1和R2的COD去除效果对比图；

图5是两个SBR反应器R1和R2的NH₄⁺去除效果对比图；

图6是两个SBR反应器R1和R2的生物量及沉降性能对比分析图；

图7是两个SBR反应器R1和R2的SOUR对比分析图；

图8是SBR反应器R1的生物相分析图；

图9是SBR反应器R2的生物相分析图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步详细说明。

本发明工艺所采用的酸改性凹凸棒土，其制备方法为：步骤1，利用粉碎机将凹凸棒土原矿粉碎，称取一定量的凹凸棒土粉末放置于容器中，向容器中加入1mol/L硫酸溶液，其中，凹凸棒土粉末与1mol/L硫酸溶液按5g：10mL的比例混合；步骤2，将容器置于25～35℃的温度条件下，采用转速为160r/min的磁力搅拌器搅拌30min，搅拌后超声10min，再静置20min，倾析上层悬浮液；步骤3，对悬浮液5次离心分离处理，将离心后得到的固体物用去离子水洗涤至中性(pH为6.9)，再于105℃下干燥，干燥后研磨，过筛(筛的规格为200目)，密封保存，得到酸改性的凹凸棒土。

由图1～图2可以看出，改性前的ATP棒晶间和晶束间聚集紧密，孔道被堵塞，酸改性后的ATP表面更粗糙、孔道被疏通、棒晶交错松散，经检测，ATP经酸活化后，比表面积明显提高，由2.034m²/g增至86.134m²/g，其平均孔隙容积显著增大，表明吸附能力也大为增强，原因是孔道中含有的碳酸盐等杂质被酸去除。

将改性凹凸棒土粉体投入SBR反应器中，向反应器中泵入印染废水进行生物处理，控制反应器的每个工作周期为10～14h，其中，厌氧搅拌2～3h，好氧曝气8～9h，沉淀1～2h，静置1～2h；每个工作周期的进水量为1.5～2.0L，排水量为1.5～2.0L，排出的上清液经过循环有50％回流进入SBR反应器，剩余50％排出反应体系，排水比为50％。

实施例1

浙江湖州某乡镇印染工业园区污水处理厂，其中印染废水占70％，生活污水占20％，其他污水占10％，以水解酸化池出水为实验对象，进水水质COD浓度为200～300mg/L，色度约为130度，pH为7～8，氨氮浓度为8～15mg/L；生物处理工艺采用并联的两个相同的SBR反应器R1和R2，通过时控开关控制每个实验周期为12h(其中厌氧搅拌2h，好氧曝气8h，沉淀1h，静置1h)，曝气头的曝气量为50L/h，好氧阶段DO浓度控制约为4mg/L，厌氧阶段DO浓度控制约为0.2mg/L，其中向SBR反应器R2中投加酸改性ATP，酸改性ATP的投加量为2g/L；SBR反应器R1不投加酸改性ATP。

通过对比SBR反应器R1和SBR反应器R2可知，在活性污泥系统中投加酸改性ATP后，出水COD浓度一般在60～80mg/L，氨氮浓度在2mg/L以下，色度在40度以下。由图4可知，SBR反应器R2系统的主要污染物COD和氨氮去除作用都有所提高，COD的去除率平均提高8.2％，期间投加无水乙酸钠短期提高COD浓度至550mg/L，对比两系统抗冲击负荷能力，发现投加了酸改性ATP抗冲击负荷能力增强；由图5可知，低氨氮浓度条件下去除效率无明显差异，较高氨氮浓度条件下氨氮去除率提升超过7％；由图6～7可知，SBR系统投加改性ATP后，可以提高污泥沉降性能，SV₃₀平均降低8.5％，微生物种群数量及活性也得到增加，MLVSS和SOUR分别提高411mg/L和1.52mg/(g·h)，可见投加酸改性ATP可以提升微生物适应环境变化的能力，增强污泥系统整体稳定性；通过图8和图9比较可知，R2中活性污泥絮粒大、结构紧密、边缘清淅、呈封闭状态，表明其具有良好的吸附和沉降性能。絮粒以菌胶团细菌为骨架，其中生长一些丝状菌，且出现较多如小口钟虫、褶钟虫、沟钟虫等着生的缘毛目生物，轮虫生长活跃；R1中也发现大量着生缘毛目生物存在，但在多次观察中并未发现轮虫活动。而钟虫、丝状菌均可以将改性ATP作为载体进行固定，从而改善微生物生长环境，提高系统除污效能，以此体现强化生物降解效果。可见改性的ATP生物载体作用有效提升了活性污泥性能。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，这些引伸出的变化或变动也处于本发明的保护范围之中。