两种接触氧化填料处理洗涤剂废水的比较

黄炜杰，胡晓东，陈嘉祺，石云峰

（1. 广州大学 土木工程学院，广东 广州 510006；2. 广州市金龙峰环保设备工程有限公司，广东 广州 510000）

两种接触氧化填料处理洗涤剂废水的比较

黄炜杰1，胡晓东1，陈嘉祺1，石云峰2

（1. 广州大学 土木工程学院，广东 广州 510006；2. 广州市金龙峰环保设备工程有限公司，广东 广州 510000）

以某日化企业在生产过程中产生的洗涤剂废水为处理对象，以接触氧化法为核心工艺，比较了悬挂式组合填料和移动床生物膜反应器（MBBR）悬浮填料对洗涤剂废水的处理效果。实验结果表明：悬挂式组合填料和MBBR悬浮填料的挂膜启动时间分别为13，25 d；当悬挂式组合填料反应器的DO为4.0 mg/L时，COD和LAS的去除率分别为84.33%和89.06%；当MBBR悬浮填料反应器的DO为3.0 mg/L时，COD和LAS的去除率分别为82.54%和90.31%；当MBBR悬浮填料反应器的COD容积负荷为0.5～1.3 kg/（m3·d）时，平均COD去除率为83.91%，继续增大COD容积负荷，COD去除率仍能保持在80%以上；MBBR悬浮填料在COD的高效降解及高浓度有机废水的处理方面优于悬挂式组合填料。

生物接触氧化；悬挂式组合填料；移动床生物膜反应器；悬浮填料；洗涤剂废水

生物接触氧化法是近年来发展较为迅速的一种浸没式生物膜法，是传统活性污泥法同生物滤池的有机结合，具有管理简单、处理效率高及效果稳定等优点［1］。近年来在生活污水处理和工业废水处理等领域都有较广泛的应用［2-6］。生物接触氧化技术的关键在于生物填料。作为微生物生长的载体，填料的性能对微生物的生长、繁殖以及生物膜的结构、传质效率等方面都有着重大影响［7-9］。其中，组合填料的应用最为广泛，具有易挂膜、不易堵塞等优点。悬浮填料因具有良好的传氧和传质效率也日益受到重视。洗涤剂废水具有COD高、起泡性强、毒性大等特点，直接排放对水体危害极大。目前，洗涤剂废水的处理方法多以生物法为核心，其中又以生物接触氧化法应用较多，处理效果较好［10-12］。

本工作以某日化企业在生产过程中产生的洗涤剂废水为处理对象，比较了两种接触氧化填料的处理效果，并对填料的性能进行了深入分析，以期为洗涤剂废水处理的工程实践提供借鉴。

1 实验部分

1.1 材料和仪器

洗涤剂废水取自某日化公司废水处理站的水解酸化池出水，主要污染物为以直链烷基苯磺酸钠（LAS）为主的阴离子表面活性剂，且含有油类、脂肪酸和磷酸盐等成分。废水水质见表1。

表1 废水水质 mg/L

YSI55-59型溶氧仪：金泉仪器（青岛）有限公司；PH-100型光学生物显微镜：深圳市西派克光学仪器有限公司；UV-5500PC型紫外可见分光光度计：上海君曦科学仪器有限公司。

1.2 生物填料

在接触氧化池中分别采用两种具有代表性的生物填料。一种为悬挂式组合填料，规格为φ150 mm，在中试装置中以间距300 mm均匀悬挂。另一种为移动床生物膜反应器（MBBR）悬浮填料，规格为φ25 mm，投放比例为40%。两种生物填料的物理性质见表2。

表2 两种生物填料的物理性质

悬挂式组合填料集成了软性填料和半软性填料的优点，具有布气均匀、比表面积大、易挂膜等优点。组合填料由于具有放射状弹性丝的立体构形，对气水混合流体起到多层次的连续碰撞和将大气泡割成小气泡的作用，大大加速了氧的转移速率，周边纤毛可吸附众多小气泡，延长接触时间，提高氧转移量［13］。悬挂式组合填料的照片见图1。

图1 悬挂式组合填料的照片

MBBR悬浮填料相对密度接近于水，具有比表面积大，氧转移效率高、传质效率高等优点。MBBR悬浮填料具有全立体结构，通过在水中不断的翻转运动使废水充分混合，促进氧的转移以及污染物与生物膜的接触，同时，水流的冲刷也有利于生物膜的更新代谢［14］。MBBR悬浮填料的照片见图2。

图2 MBBR悬浮填料的照片

1.3 实验方法

1.3.1 挂膜启动实验

采用排泥法挂膜，接引厂区废水处理站好氧池出水至中试装置内，废水中活性污泥质量浓度约为 1 500 mg/L。闷曝30 h后，开始连续进水，分阶段提高反应器进水流量，令微生物逐渐适应设计负荷。根据填料表面挂膜状况、微生物相检测结果和COD去除率等指标判断填料挂膜程度。

1.3.2 DO影响实验

挂膜启动完成后进行DO影响实验。按照不同的溶解氧梯度，实验分为3个阶段，每个阶段连续运行8 d，取两种填料反应器在每阶段的平均COD去除率和平均LAS去除率进行对比。

1.3.3 COD容积负荷实验

通过调节进水流量不断增加COD容积负荷，考察悬挂式组合填料反应器和MBBR悬浮填料反应器的最佳COD容积负荷范围。

1.4 分析方法

分析项目及方法见表3。

表3 分析项目及方法

2 结果与讨论

2.1 挂膜启动实验结果

挂膜启动阶段，两种填料的COD去除效果见图3。由图3可见：达到最高COD容积负荷时，悬挂式组合填料的挂膜时间约为13 d，MBBR悬浮填料约为25 d；当悬挂式组合填料反应器的平均COD容积负荷分别从0.27 kg/（m3·d）提高到0.78 kg/（m3·d）和1.40 kg/（m3·d）时，COD去除率分别下降了25%和16%；当MBBR悬浮填料反应器的平均COD容积负荷分别从0.23 kg/（m3·d）提高到0.75 kg/（m3·d）和1.30 kg/（m3·d）时，COD去除率分别下降了13%和7%。由于填料上的生物量不断丰富，以及原水对原有微生物的自然选择作用，微生物对该水质的适应性也进一步增强，所以两种填料在反应器中的抗冲击能力不断增强。对比二者的COD去除率减小幅度可知，MBBR悬浮填料比悬挂式组合填料具有更强的抗冲击能力。

图3 挂膜启动阶段两种填料的COD去除效果

两种填料的微生物相检测结果见表4。由表4可见，悬挂式组合填料上微生物的生长速率明显高于MBBR悬浮填料。这主要是由于悬挂式组合填料上的纤维束较易附着微生物，为微生物提供了大量生长场所；而MBBR悬浮填料的表面光滑，微生物较难附着，在气水冲刷作用下容易脱落，初期生物膜的生长阻力较大，生物膜较薄。但MBBR悬浮填料处于悬浮运动状态，与废水接触充分，可保证生物膜的更新，因此COD去除效果反而较好。

表4 两种填料的微生物相检测结果

2.2 DO对处理效果的影响

接触氧化工艺的主要运行费用在于人工充氧所产生的动力消耗，因此通过实验确定最佳DO对于降低工艺处理成本具有重要意义。在COD容积负荷为1.0～1.3 kg/（m3·d）的条件下，DO对处理效果的影响见图4。由图4可见：悬挂式组合填料反应器的COD和LAS的去除率均随DO的增加而增大，当DO为4.0 mg/L时，COD和LAS的去除率均达最大值，分别为84.33%和89.06%；MBBR悬浮填料反应器的COD去除率随DO的增加先增大后减小，当DO为3.0 mg/L时，COD和LAS的去除率分别为82.54%和90.31%。由此可见，MBBR悬浮填料与原水接触更为充分，氧转移效率更高，在较低的动力消耗下可以达到和悬挂式组合填料相同的处理效果。

2.3 COD容积负荷对COD去除率的影响

COD容积负荷过低会造成养料不足而抑制生物膜生长，过高则会超过微生物的分解能力，影响降解效果。在悬挂式组合填料反应器DO为4.0mg/L、MBBR悬浮填料反应器DO为3.0 mg/L的条件下，COD容积负荷对COD去除率的影响见图5。由图5可见：当悬挂式组合填料反应器的COD容积负荷为0.5～1.3 kg/（m3·d）时，COD去除率较高，平均COD去除率为79.05%，继续增大COD容积负荷，COD去除率明显下降；当MBBR悬浮填料反应器的COD容积负荷为0.5～1.3 kg/（m3·d）时，平均COD去除率为83.91%，继续增大COD容积负荷，COD去除率仍能保持在80%以上。

图4 DO对处理效果的影响

图5 COD容积负荷对COD去除率的影响

2.4 小结

综上所述，MBBR悬浮填料具有比表面积大、生物膜厚度均匀、传质效率高等优点，在较低的DO下可以达到较好的废水处理效果，能够承受更高的COD有机负荷，在COD高效降解及高浓度有机废水的处理方面优于悬挂式组合填料。

3 结论

a）以某日化企业在生产过程中产生的洗涤剂废水为处理对象，以接触氧化法为核心工艺，比较了两种填料的处理效果。

b）悬挂式组合填料和MBBR悬浮填料的挂膜启动时间分别为13，25 d。MBBR悬浮填料比悬挂式组合填料具有更强的抗冲击能力。

c）当悬挂式组合填料反应器的DO为4.0 mg/L时，COD和LAS的去除率达最大值，分别为84.33%和89.06%；当MBBR悬浮填料反应器的DO为3.0 mg/L时，COD和LAS的去除率分别为82.54%和90.31%。MBBR悬浮填料反应器可在较低的DO下达到较好的废水处理效果。

d）MBBR悬浮填料反应器较悬挂式组合填料反应器能够承受更高的COD容积负荷。当MBBR悬浮填料反应器的COD容积负荷为0.5～1.3 kg/（m3·d）时，平均COD去除率为83.91%，继续增大COD容积负荷，COD去除率仍能保持在80%以上。

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（编辑 王 馨）

一种微通道内强化臭氧氧化降解五氯苯酚的方法

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Comparison of Two Carriers for Detergent Wastewater Treatment by Contact Oxidation Process

Huang Weijie1，Hu Xiaodong1，Chen Jiaqi1，Shi Yunfeng2
（1. School of Civil Engineering，Guangzhou University，Guangzhou Guangdong 510006，China；2. Guangzhou Jinlongfeng Environmental Engineering Co. Ltd.，Guangzhou Guangdong 510000，China）

The detergent wastewater of an daily chemical enterprise was treated by biological contact oxidation process. The effects of suspended combined carrier and MBBR suspended carrier on wastewater treatment were compared with each other. The experimental results show that：The biof lm formation and start-up time of the two carriers are 13 d and 25 d respectively；The removal rate of COD and LAS are 84.33% and 89.06% for the combination carrier reactor with 4.0 mg/L of DO，and 82.54% and 90.31% for the MBBR suspended carrier reactor with 3.0 mg/L of DO，respectively；When COD volume loading of MBBR suspended carrier reactor is 0.5-1.3 kg/（m3·d）， the average COD removal rate is 83.91% and can remains above 80% with the increase of COD volume load；MBBR suspended carrier is superior to combined carrier on COD degradation and high concentration organic wastewater treatment.

biological contact oxidation；suspended combined carrier；moving bed biofilm reactor；suspended carrier；detergent wastewater

X703

A

1006 - 1878（2015）01 - 0094 - 05

2014 - 06 - 17；

2014 - 10 - 10。

黄炜杰（1990—），男，广东省清远市人，硕士生，电话 13430397191，电邮 gpsweijie@163.com。