微生物絮凝剂与PAC复配用于印染废水的研究

(中海油天津化工研究设计院有限公司，天津300131)

印染废水在工业废水中占据比较大的比例，具有有机污染物含量高，色度深，碱性大，水质变化大等特点。近年来随着印染技术的发展，PVA浆料，人造丝碱解物，新型助剂等难生化降解有机物的加入使得传统的处理工艺受到严重挑战，开发新型环保高效型水处理技术势在必行。

微生物絮凝剂是一种天然高分子絮凝剂，具有高效、无毒、无二次污染、可自然降解的新型絮凝剂，广泛应用于水处理、食品加工和发酵工业,尤其对有机色素具有较强的絮凝能力。但微生物絮凝剂用量大，成本高，对水质要求苛刻等问题严重制约着微生物絮凝剂的大规模推广和应用。大量研究表明微生物絮凝剂与无机絮凝剂复配使用不仅能明显提高絮凝率，而且还能大大减少絮凝剂的投加量。

1 实验部分

1.1 废水来源及水质指标

废水取自肇庆市某纺织印染厂，该厂废水水质如表1：

表1 印染废水排水水质

该印刷厂主体生化处理工艺为：厌氧池→好氧池采用厌氧池前置的AO工艺处理废水。由于该厂COD值较高，BOD/COD较低可生化性差，色度与SS都较高，因此在进入生化池前需对其进行絮凝处理，用于部分脱色及除去大部分的SS，COD以提高废水的可生化性。但还原染料、硫化染料、冰染料的大量使用使得该废水的化学絮凝效果相对较差，且化学絮凝剂的投加量较大，絮凝污泥的产生量随之增加，加重系统的负担。因此本文开发出相对高效的微生物絮凝剂并复配PAC应用于该系统以解决上述问题。并通过实验论述其处理效果。

1.2 菌种的来源

菌种取自该厂生化处理池中的活性污泥和剩余污泥经过筛选，培养及驯化后得到的高效稳定的优势菌种Q03。

1.3 化学试剂

PAC：无机絮凝剂聚合氯化铝工业级其中Al2O3含量为29%～30%。

1.4 微生物絮凝剂（MBF）的制备

将菌株接种到发酵培养基中（接种量为体积的 2%），振荡培养 96h（120 r／min，30℃）所得发酵菌液即为本实验采用的微生物絮凝剂XQ03。

1.5 主要仪器

立式压力蒸汽灭菌器（LDZX-75KB，上海申安医疗器械厂）；高效离心机（AvantiJ-25XP，贝克曼库尔特公司）；六联搅拌器（JJ-6，江苏省金坛市友联仪器研究所）；电子天平（AL204-IC，梅特勒托利多仪器有限公司）；恒温振荡培养箱（HZQX100，太仓市华美生化仪器厂）；分光光度计（752S，上海棱光技术有限公司）

1.6 实验方法

根据GBT16881-2008《水的混凝沉淀试杯试验》进行絮凝试验

1.6.1 MBF或PAC单独应用处理印染废水

取500mL废水于1L烧杯中然后置于六联搅拌器上，在120r/min转速下快速搅拌，加入不同量的XQ03或PAC或两者复配药剂，然后在120r/min下搅拌 1min后慢速（40r/min）搅拌 10min，沉降15min后取上清液在550nm波长下测吸光度值，以蒸馏水代替絮凝剂做空白对照。其中絮凝效果用絮凝率表示:

式中:A为对照上清液的吸光度；B为样品上清液的吸光度。

1.6.2 MBF与PAC复配处理印染废水

根据XQ03和PAC的最佳添加量进行正交实验，絮凝试验方法同上并测定各个配比下絮凝水样上清液的COD值和SS值从而确定最佳的复配比例，获得最优的絮凝效果。其中:

1.6.3 考察复配絮凝剂处理印染废水时的最佳pH

选择MBF与PAC联合处理废水时的最佳配比，在不同的pH值下进行絮凝试验，考察不同pH值下复配药剂的絮凝效果。

2 结果与讨论

2.1 单独使用XQ03处理印染废水

以50mL废水中微生物絮凝剂菌液的加入量为横坐标，与之相对应的絮凝率为纵坐标绘制图表，所得结果如图1：

图1 絮凝率随微生物絮凝剂投加量变化曲线

由图1可知随着絮凝剂投加量的增加，絮凝率逐渐提高并在10mL时达到峰值，即最佳投加量为20mL/L。继续增加絮凝剂投加量絮凝率反而下降，最佳值大约是固体颗粒表面吸附大分子化合物达到饱和时的一半的吸附量，此时大分子的固体颗粒上架桥的几率最大。

2.2 单独使用PAC处理印染废水

PAC对印染污水的絮凝效果见图2：

图2 絮凝率随PAC絮凝剂投加量变化曲线

由图2可以看出，絮凝率在一定范围内随着PAC的投加量增加而升高，当投加量为450mg/L时絮凝率可达到89.1%，继续加大投加量后絮凝率反而趋于稳定。最佳投加量为450mg/L。

2.3 XQ03与PAC复配处理印染废水

根据单一因素的实验结果，各选取3组数据进行2因素3平行的正交实验参数选取见表2。

表2 试验因素与平行

表3 MBF与PAC复配的正交实验结果

由表3中可见:在MBF投加量为16mL/L,PAC投加量为200mg/L时絮凝率最高为97.5%且此时COD去除率为44.1%，SS去除率为68.7%均最高，处理效果最好。因此最佳复配方案为MBF投加量16mL/L,PAC投加量200mg/L。

2.4 pH值对絮凝率的影响

选取试验得到的最佳复配比即MBF投加量16mL/L,PAC投加量200mg/L进行不同pH值下的絮凝试验，实验结果图3。

图3 最佳复配比下絮凝率随pH变化曲线

由图3可见：在pH值7.0～9.0的范围内该复配方案的絮凝率都能保持在97%左右的较高水平，在此区间内处理效果较好。

3 结论

3.1 通过实验确定了微生物絮凝剂 XQ03和PAC复配处理印染废水时的最佳投配比为MBF 16ml/L,PAC200mg/L；两者联合投加时比单独使用其中任一种絮凝效果更好，与无机絮凝剂相比絮凝率由89.1%提高到97.5%，絮凝率提高了8.4%。

3.2 采用微生物絮凝剂和PAC复配时对比单独使用两种絮凝剂，复配使用时单剂投加量更少且能达到更高的处理水平。复配使用时无机絮凝剂的用量减少56%，微生物絮凝剂用量减少20%，絮凝剂的总投加量降低，从而大大降低了絮凝污泥的产生量，减少了二次污染和后续沉淀池的工作压力。又因微生物絮凝剂菌种取自于后续生化工艺的活性污泥中，自产菌用于絮凝，对后续生化系统无负面影响，并能提高相应的活性污泥浓度提高生化池的处理能力，进一步提高了整体污水处理系统的处理效果。

3.3 考查了复配药剂对COD和SS的去除率，发现复配药剂对COD和SS都有稳定的去除效果，在最佳投加量下COD去除率可达44.1%，SS去除率可达68.7%，实现了絮凝池对COD和SS的一定去除功能，使BOD/COD提高到0.45，提高了废水的可生化性。

3.4 确定了微生物絮凝剂和PAC联合投加时在pH7.0～9.0的范围内均能维持较高的絮凝水平，适用范围较广。当废水pH＜9时无需调节酸碱度即能获得较高的絮凝效果，当废水碱度＞9需调节碱度时，也降低了酸的投加量只需少量调节既能达到合适的pH值。