陶粒填料生物反应器处理高盐废水的研究

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随着我国工业化进程的加快,高盐废水及工业废渣的排放量日益增多,据相关统计,近年来我国工业废渣年产量已超40亿吨,高盐废水年排放量已超35亿吨。为避免环境污染,国家对于工业废水废渣的处置要求愈发严格,因此探究固废资源化的有效途径和强化高盐废水的处理方法开始进入人们的视野,序批式活性污泥反应器(SBR)的应用价值已经被生产实践所证明,是一种在处理高盐废水方面具有明显成效的废水处理装置。本研究秉承固废资源化的理念,以煤炭产业链中产生的两种固体废物粉煤灰和煤矸石作为主要原料制备陶粒,考察焙烧温度、焙烧时间、预热时间对陶粒性能的影响,对陶粒制备工艺进行优化。运行了上流式厌氧污泥反应器(UASB)、SBR反应器,并对其进行驯化,在其运行稳定后使用陶粒填料强化其处理效果。具体研究如下:(1)采用粉煤灰、煤矸石为主料,添加适量膨润土,使用Ca O、Mg O为助熔剂,Fe2O3为造孔剂可制备出性能良好的陶粒,制备陶粒的最佳原料配比为配比煤矸石45%、粉煤灰25%、膨润土20%、氧化铁5%、氧化钙4%、氧化镁1%,最佳工艺条件为干燥温度100℃,干燥时间30 min,预热温度400℃,预热时间20 min,焙烧温度1100℃,焙烧时间30 min。最终制得吸水率30.2%,表观密度1546.4 kg/m~3,抗压强度328.9 N,酸损失率0.25%,碱损失率0%的高性能陶粒,完全可以达到国标CJ/T299-2008标准;相关表征分析显示该陶粒具有较多的孔隙结构,宏观角度表现为其具有较大的比表面积和总孔容,这些特性有助于其对污染物的吸附及微生物的挂膜作用。(2)对UASB、SBR反应器进行耐盐驯化,UASB反应器最终在进水氯离子浓度达到12 g/L时,将反应器出水p H稳定在7.8左右,COD去除率控制在87%上下。SBR反应器经过周期为20 d的驯化,MLSS为4400 mg/L,SVI为54.2,MLVSS/MLSS也达到了76.9%,最终在氯离子浓度为12 g/L的盐度下,反应器对COD去除率可稳定在77%左右,出水COD浓度在180 mg/L以下,NH4+去除率可达82%。将两种耐盐菌株投加至反应器后,经过5 d的运行,最终反应器的COD去除率可稳定在83%左右。(3)通过陶粒的静态吸附实验确定了10 g/L和60 min为最佳的陶粒投加量和吸附时间,在投加陶粒之后,SBR反应器的NH4+去除率从82%提高至87%,且将填料层高度设置在40 cm以上,曝气量控制在3 L/min以上,即可获得较好的反应器运行效果。
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