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纺织印染行业是我国的重点工业之一,也是排污大户之一。其废水水量大、成分复杂、色度深、难降解有机物含量高、水质不稳定,是国内外较难处理的工业废水之一。目前,国内各大纺织企业主要采用物化-生化组合工艺治理纺织印染废水,出水可以达到早期的污水排放标准。但随着我国染整行业废水排放标准的逐渐提高,以及面临水资源日益短缺等问题,纺织印染二级生化出水的深度处理和回用越来越受到人们的重视。 针对纺织印染废水深度处理中难生物降解有机物的去除、脱氮除磷、脱色等问题,以江苏某纺织企业纺织印染二级生化出水为研究对象,采用臭氧-曝气生物滤池组合工艺对染整废水进行深度处理,对各工艺单元参数进行优化,并系统分析了包括COD、氨氮、总磷、生物毒性、AOX等指标在内的出水水质,以及生物滤池内填料结构和微生物种群结构的变化。实验采用三维荧光和高效体积排阻色谱谱图对臭氧氧化纺织印染二级生化出水的机理进行的阐述;同时筛选高效的生物滤池填料黄铁矿弥补传统BAF难以除磷的缺点,进一步探究吸附动力学、吸附热力学性能。本研究的主要内容和结论如下: (1)臭氧能有效去除纺织印染二级生化出水的色度,提高出水的可生化性。臭氧氧化出水的三维荧光和高效液相色谱谱图中与色度直接相关的腐殖酸峰在氧化初期就能得到较好的去除,表明该类物质能优先与水中的臭氧分子及自由基反应。另一类表征蛋白质类物质的荧光峰去除相对较慢,与出水可生化性变化趋势类似。臭氧静态实验结果表明:当臭氧投加量为30 mg/L,停留时间8 min,温度20-25℃,水样pH8-8.5条件下,出水CODCr去除率可达25%,脱色率高达85%,氨氮和总磷等没有去除,出水难以达到现行排放标准,但是出水B/C升高至0.34,满足后续生物滤池运行要求。 (2)曝气生物滤池深度处理纺织印染二级生化出水CODCr去除率仅为10%左右,出水不能达到排放标准。以模拟可生化性良好的废水探究生物滤池运行参数的影响,结果表明:水力停留时间、气水比和反冲洗周期对净化效果均有较大影响。以黄铁矿作为新兴填料取代生物滤池顶层填料,开展静态实验探究其除磷机理:黄铁矿对磷的去除主要依靠吸附作用,黄铁矿对磷的吸附符合Langmuir吸附等温模型,拟二级吸附动力学方程能够很好的描述该吸附过程。 (3)臭氧-曝气生物滤池组合工艺深度处理纺织印染二级生化出水效果良好,以臭氧化出水为生物滤池进水优化滤池工艺参数如下:水力停留时间HRT=3-4 h,气水比=2-3∶1,反冲洗周期为20 d,组合工艺对COD、NH3-N、总氮的平均去除率分别为53.6%、86.54%、39.81%,以黄铁矿和陶粒为混合填料的臭氧-曝气生物滤池组合工艺对总磷的平均去除率为55.88%,比以陶粒为填料的组合工艺对磷的去除率高31.77%;经臭氧-曝气生物滤池组合工艺深度处理后,纺织印染二级生化出水的紫外和荧光强度得到了极大的削弱,特征荧光峰均能去除90%以上;同时该组合工艺能显著削减纺织印染二级生化出水的急慢性毒性,其中发光菌发光强度抑制率、大型蚤48 h死亡率、斑马鱼胚胎发育迟缓率和致畸致死率分别削减50.02%、68.45%、52.50%和54.45%,极大降低了出水的风险,是一种可行的深度处理工艺。 (4)曝气生物滤池段,生物量沿水流方向逐渐减少;生物种群结构也出现相应的变化。反应器不同高度生物膜中微生物均以变形菌门和拟杆菌门为主,反应器中上部物种丰度和多样性更高。