生物材料吸附處理高濃度有機(jī)廢水試驗(yàn)

王 棚，李俊飛

（1.廣東省佛山市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，廣東 佛山 528000；2.廣東省廣州市番禺區(qū)環(huán)境科學(xué)研究所，廣東 廣州 511400）

1 引言

在高濃度有機(jī)廢水的處理過(guò)程中，通常采用物理或化學(xué)方法進(jìn)行預(yù)處理，以去除水中部分難生物降解的高分子有機(jī)污染物，從而減輕后續(xù)生物處理工藝的負(fù)荷［1］。對(duì)于選用吸附劑做預(yù)處理介質(zhì)的情況，預(yù)處理選擇吸附材料尤為重要。有的材料吸附效果好，但價(jià)格昂貴（如活性炭），難以推廣應(yīng)用，因此，開發(fā)高效低成本的吸附劑是吸附處理技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵［2～5］。廢棄有機(jī)物經(jīng)過(guò)生物發(fā)酵后，可轉(zhuǎn)化成大量腐植酸，對(duì)廢水中難分解的有機(jī)物有較好的去除效果［6］。如枯枝落葉等材料經(jīng)生物發(fā)酵得到的產(chǎn)物，含有大量的纖維素、木質(zhì)素等成分，對(duì)水中難生物降解有機(jī)物具有較好的滯留作用［7］。本試驗(yàn)利用有機(jī)廢棄物的生物發(fā)酵制取生物吸附材料，設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行預(yù)處理，以期降低COD濃度，增加廢水的可生化性，提高后續(xù)處理效果，為探索高濃度有機(jī)廢水處理工藝提供理論參考。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

（1）生物吸附材料。由泥炭土、餐廚垃圾、垃圾衍生燃料（由垃圾焚燒產(chǎn)物制得）、樹皮、菇渣、枯枝落葉等，其中，餐廚垃圾、菇渣通及枯枝落葉均為經(jīng)過(guò)生物發(fā)酵工藝制得的產(chǎn)物。

（2）高濃度有機(jī)廢水。取自城市垃圾壓縮站的高濃度有機(jī)廢水。由于原廢水COD很高，本實(shí)驗(yàn)將其稀釋數(shù)倍作為進(jìn)水進(jìn)行處理，處理前用紗布過(guò)濾掉懸浮物。稀釋后的廢水pH值為4～5，CODcr為1198.4～3326.40mg／L。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

JB90-D型強(qiáng)力電動(dòng)攪拌器；pHS-25型pH計(jì)；XJ-Ⅲ型COD消解爐；PB2002-N型電子天平；KXB-250A型生化培養(yǎng)箱；硫酸；硫酸亞鐵（AR）；重鉻酸鉀；硫代硫酸鈉（AR）。

2.3 試驗(yàn)方法

在室溫下（20℃），移取500mL水樣于1L燒杯中，投加一定量的生物吸附材料，在一定pH條件下，用機(jī)械攪拌機(jī)在180r／min的轉(zhuǎn)速下攪拌15min，靜止一定時(shí)間，取液過(guò)濾，對(duì)濾液進(jìn)行COD、BOD5的測(cè)定。

2.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法

COD：催化消解密封法；pH：pH 計(jì)；BOD5：5日培養(yǎng)碘量法。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 生物吸附材料的選擇

原水 COD為1340mg／l，PH 值為4.92，取4g過(guò)2mm篩的生物吸附材料泥炭土（c1）、餐廚垃圾（c2）、生活垃圾濕法分選系統(tǒng)有機(jī)物（c3）、椰殼樹皮（c4）、菇渣（c5）、枯枝落葉（c6），加入到500mL廢水中，處理結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 不同生物吸附材料對(duì)廢水中COD的去除率

由圖1可知，在相同條件下，各種生物吸附材料對(duì)廢水COD的去除率不同，其中，以菇渣材料去除效果最好，去除率達(dá)到了30.85%。枯枝落葉材料對(duì)COD的去除率也有26.87%。泥炭土材料和樹皮材料的COD去除率相當(dāng)。生活垃圾濕法分選系統(tǒng)有機(jī)物生物吸附材料對(duì)COD的去除率最低，只有3.98%。故選擇菇渣作為廢水處理的生物吸附材料。

同時(shí)，對(duì)處理后的廢水進(jìn)行BOD5測(cè)定，結(jié)果如圖2。從圖2可以看出，廢水經(jīng)生物吸附材料處理后，BOD5／COD較處理前都有不同程度的增加，其中以椰殼樹皮生物吸附材料處理后廢水的BOD5／COD變化最大，其值為0.43，較原水提高了0.15。這主要是因?yàn)樯镂讲牧现行》肿佑袡C(jī)物溶解到廢水中，使得水中BOD5／COD的相對(duì)含量增加了。這說(shuō)明廢水經(jīng)生物吸附材料處理后，可生化性增強(qiáng)，有利于廢水的后續(xù)生化處理。

圖2 生物吸附材料處理廢水前后BOD5／COD的變化

3.2 生物吸附材料用量對(duì)COD去除率的影響

原水COD為2448.00mg／l，在原水pH 條件下，分別稱取3、4、5、6、7g過(guò)2mm篩的菇渣吸附材料，加入到500mL廢水中，處理結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 生物吸附材料用量對(duì)COD去除率的影響

本試驗(yàn)采用的吸附材料本身是一種有機(jī)物，對(duì)增加廢水COD濃度有一定的貢獻(xiàn)。由圖2可以看出，COD的去除率隨著吸附材料用量的增加而增大，當(dāng)用量大于5g時(shí)，COD的去除率有所下降，說(shuō)明在用量為5g時(shí)，吸附材料的吸附能力已接近飽和，因此生物吸附材料的投加量以1%為宜。

3.3 不同粒徑的生物吸附材料對(duì)COD去除率的影

將菇渣分別過(guò)0.45mm、2mm、3mm的篩子，得到3種不同粒徑的生物吸附材料對(duì)廢水進(jìn)行吸附試驗(yàn)，原水COD為2544mg／l，在原水pH條件下，分別取5g 3種不同粒徑吸附材料，加入到500mL廢水中進(jìn)行處理，結(jié)果表明粒徑為0.45mm的COD去除率為9.43%；粒徑為2mm時(shí)去除率為5.66%；粒徑為3mm時(shí)去除率為3.77%。可以看出，粒徑越小，對(duì)COD的去除效果越好，但實(shí)際處理中，為了便于吸附劑的沉淀分離以及操作方便，推薦以2mm粒徑為宜。試驗(yàn)結(jié)果與上述結(jié)果相差較大，這可能是由于處理水樣的COD濃度及pH值不一樣造成的。

3.4 不同pH值對(duì)COD去除率的影響

取4份500mL的廢水，用石灰分別將pH調(diào)節(jié)至原水、5、7、9，投加5g菇渣進(jìn)行處理。吸附結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，隨著pH值的上升，COD的去除率有所下降，這可能是由于水中溶液中的氫離子影響了廢水中難降解有機(jī)物的離子化和生物吸附材料表面的性能［8］，從而有利于COD的去除。在原水pH值下，COD的去除率最高，為12.54%。

3.5 不同廢水濃度對(duì)COD去除率的影響

將原廢水稀釋不同的比例，在不調(diào)節(jié)pH的情況下（pH值在4～5之間），投加5g過(guò)2mm的菇渣進(jìn)行處理。測(cè)定COD。結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，生物吸附材料對(duì)COD的去除率隨原廢水COD濃度的不同而有很大的變化。當(dāng)原廢水COD濃度在1515.7mg／L時(shí)，COD去除率最高，達(dá)32.02%。

圖5 不同廢水濃度對(duì)COD去除率的影響

3.6 廢水處理效果

選用上述最佳試驗(yàn)條件，即將廢水稀釋到1500 mg／L左右，移取500mL的廢水，投加5g過(guò)2mm的菇渣，處理廢水的結(jié)果如下表1所示。由表1可知，經(jīng)試驗(yàn)條件優(yōu)化，COD的去除率可達(dá)35.98%，處理后廢水pH為6.42。

表1 優(yōu)化條件下廢水處理結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

生物吸附材料由有機(jī)廢棄物經(jīng)過(guò)發(fā)酵工藝制得，來(lái)源廣，處理廢水成本低廉，且能做到以廢治廢。對(duì)生物吸附材料處理廢水的研究表明：菇渣材料對(duì)廢水中COD的去除效果較其他幾種生物吸附材料要好。在粒徑為2mm，投加量為5g，處理COD濃度為1478.40mg／L，pH值為4.92的廢水，其COD去除率可達(dá)35.98%。生物吸附材料處理高濃度有機(jī)廢水，能夠提高廢水可生化，有利于廢水的后續(xù)生化處理。

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