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新型超凈生物膜法處理DMF廢水的研究

文檔作者：孟昭1，松本晴彥2，青山章2 文檔來(lái)源： 1．西安科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 2．青山環(huán)保系統(tǒng)株式會(huì)社		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月13日
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第32卷第2期(總第128期)
2013年4月
濕法冶金
Hydrometallurgy oI China
V01．32 No．2(Sum．128)
Apr．2013
新型超凈生物膜法處理DMF廢水的研究
孟昭1，松本晴彥2，青山章2
(1．西安科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710054；
2．青山環(huán)保系統(tǒng)株式會(huì)社，Et本滋賀累520—2124)
摘要：二甲基甲酰胺(DMF)是一種難以生物降解的有毒有機(jī)物。利用SBC超凈污水處理技術(shù)對(duì)某工廠高濃
度DMF清洗塔污水進(jìn)行生物分解試驗(yàn)研究。經(jīng)過(guò)3個(gè)月的循環(huán)處理，清洗塔清洗水的BOD5從3 500 mg／L降
低到11 rag／I，左右，CODcr從1 200 mg／L降低到300 mg／I。以下。該處理技術(shù)流程簡(jiǎn)潔、操作方便、工藝先
進(jìn)、運(yùn)行成本低、無(wú)污泥產(chǎn)生，可用于各種高難度難降解有機(jī)物工業(yè)污水的處理，是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ男滦?
污水處理技術(shù)。
關(guān)鍵詞：生物膜；DMF；載體；污水；處理
中圖分類號(hào)：X78 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009—2617(2011)02—0125 03
二甲基甲酰胺(DMF)屬低毒類有機(jī)物，帶腥
臭味，能溶解于水及多數(shù)有機(jī)溶劑，主要用作制造
聚氯乙烯、聚丙烯等合成纖維的溶劑，也用于有機(jī)
合成、染料、制藥和人造皮革等工業(yè)[1]。DMF廢
水是常見(jiàn)的一種難降解有毒有機(jī)廢水，我國(guó)每年
僅合成革工業(yè)排放的DMF廢水就達(dá)到1億t左
右比≈]，干紡腈綸工業(yè)廢水中也含有大量DMF物
質(zhì)。DMF生物降解性差，B／C僅為0．006 514。。
由于其能溶解于水、沸點(diǎn)較高且難于降解，因此對(duì)
環(huán)境污染嚴(yán)重，危害時(shí)效性長(zhǎng)。目前，國(guó)內(nèi)外常用
的處理方法有吸附、溶劑萃取、水解和蒸餾法以及
萃取一吸附法和超臨界水氧化法等，但這些方法都
存在工藝復(fù)雜或處理成本高、耐沖擊負(fù)荷能力弱、
無(wú)法有效分解等問(wèn)題。
SBC超凈污水處理系統(tǒng)(Super Bio Clean
System)是目前世界上較為先進(jìn)的有機(jī)質(zhì)生物剩
余污泥零排放污水處理系統(tǒng)。該技術(shù)自20世紀(jì)
80年代末起，在有機(jī)化學(xué)工業(yè)、農(nóng)副產(chǎn)品加工、醫(yī)
藥等領(lǐng)域的高濃度、難分解污水處理中獲得廣泛
應(yīng)用睜6。，在垃圾滲瀝液和乙醇糖蜜水處理中也有
小型試驗(yàn)研究口。8j。
主要生產(chǎn)特種塑料薄膜及其他精細(xì)高分子化
學(xué)品等產(chǎn)品的世界某500強(qiáng)企業(yè)，每年產(chǎn)生的有
機(jī)廢氣采用清洗塔吸收后排放。清洗塔清洗水由
于吸收大量DMF等有機(jī)物質(zhì)而導(dǎo)致COD和
BOD濃度極高，因此每周必須更換清洗用水一
次，并將污水送至專業(yè)處理廠處理。清洗水更換
時(shí)需要停工，另外還產(chǎn)生交換費(fèi)用及污水處理費(fèi)
用，因此運(yùn)行費(fèi)用極高。應(yīng)其要求，我們對(duì)其洗滌
塔的DMF污水進(jìn)行了生物分解處理試驗(yàn)研究。
l 工藝流程與試驗(yàn)方法
S13C超凈污水處理系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。
污
生物分解消化槽生物凈化槽
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圖1 SBC超凈污水處理系統(tǒng)工藝流程
試驗(yàn)采用通用的SBC超凈污水處理試驗(yàn)機(jī)
系統(tǒng)。該裝置采用鍍鋅鋼板焊接制成，外形尺寸
為5 m(長(zhǎng))×2。0 m(寬)×1．8 m(高)，由1個(gè)調(diào)
整槽、7個(gè)生物反應(yīng)槽、1個(gè)接觸分離槽、1個(gè)污泥
收稿日期：2012-08 27
作者簡(jiǎn)介：孟昭(1 963一)，男，陜西西安人，留日歸國(guó)博士，副教授，主要從事材料和污染治理技術(shù)研究。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
· 126 · 濕法冶金2013年4月
消化分解槽等4大部分組成。生物巢設(shè)置在生物
反應(yīng)槽內(nèi)，其體積分別為1 m×1 mx 1．5 m的3
個(gè)，1 m×0．875 mx 1．5 m的4個(gè)。污水處理有
效容積約為8．44 m3。因該系統(tǒng)試驗(yàn)機(jī)容量較
大，本次試驗(yàn)只使用其中2／3的容積。清洗塔污
水總量為2．5 1T13，循環(huán)處理。該試驗(yàn)機(jī)直接安裝
在工廠的清洗塔旁。
利用特殊的生物填料及好氧菌和厭氧菌的協(xié)
同作用[9]，并根據(jù)所處理物質(zhì)的特性，對(duì)其中的微
生物、填料的固定方法、曝氣量、水流參數(shù)和營(yíng)養(yǎng)
源等進(jìn)行調(diào)整，使難分解物質(zhì)的生化分解成為可
能。出入水的設(shè)定流量為18 L／h。
試驗(yàn)于2011年1月開(kāi)始。3月份，工廠生產(chǎn)
停工近1月，在此期間，試驗(yàn)機(jī)與清洗塔儲(chǔ)水箱之
間運(yùn)轉(zhuǎn)照常，但無(wú)VOC流人。
2 試驗(yàn)前的污水水質(zhì)
從剛換過(guò)的新鮮清洗水開(kāi)始測(cè)試。1 h后，
BOD5—120 mg／L；24 h后，BOD5—1 500 mg／L；
48 h后，BOD。一2 500 mg／I，。平均每24 h增加
1 000 mg／L。
清洗水使用7 d后的污水水質(zhì)：BODj一2 700
mg／L，CODcr一1 600 mg／L。
3 生物分解試驗(yàn)
由于污水中DMF含量測(cè)定較難，并且試驗(yàn)
機(jī)與清洗塔儲(chǔ)水槽中的清洗水一直處于循環(huán)流動(dòng)
狀態(tài)，因此，試驗(yàn)以試驗(yàn)機(jī)入水口和出水口的
BOD。與CODcr作為污水處理和DMF生物降解
的判定標(biāo)準(zhǔn)。污水在試驗(yàn)機(jī)中的停留時(shí)間為6 d。
3．1 BOD；的變化
表l為人水口和出水口的BOD。的變化值。
可以看出：從3月29日開(kāi)始，試驗(yàn)機(jī)出口處的
BOD。始終保持穩(wěn)定，這表示SBC處理系統(tǒng)已穩(wěn)
定地分解污水中的有機(jī)物；進(jìn)入5月份以后，污水
的生物分解率高達(dá)98％，出水水質(zhì)接近自來(lái)水水
質(zhì)。因此，判斷VOC在本SBC超凈處理系統(tǒng)的
試驗(yàn)機(jī)內(nèi)獲得了有效的分解處理。
表1試驗(yàn)機(jī)入水口與出水口的BOD；數(shù)據(jù)mg／L
3．2 CODcr的變化
表2為入水口和出水口的CODcr的變化值。
可以看出，出水CODcr都比較低，處理效果非常
好；特別是進(jìn)入5月份以后，CODcr始終維持在
250 mg／L左右。所以，處理后的清洗水可以長(zhǎng)時(shí)
間循環(huán)使用，不必更換，只需補(bǔ)充少量清水即可。
表2試驗(yàn)機(jī)入水口與出水口的CODcr數(shù)據(jù)mg／L
入水口280 35 320 350 570
出水口130 1 50 240 300 340
3．3 蒸發(fā)殘留物的處理效果
蒸發(fā)殘留物是指溶解或懸浮在水中的蒸發(fā)后
遺留的殘?jiān)?，其主要成分為含有鈣、鎂、硅、鈉和鉀
的鹽類無(wú)機(jī)化合物或有機(jī)物。
為了確認(rèn)處理過(guò)程中是否有其他雜質(zhì)混入，
試驗(yàn)對(duì)蒸發(fā)殘留物進(jìn)行了5次檢測(cè)，數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。
可以看出，蒸發(fā)殘留物未發(fā)生明顯變化，說(shuō)明蒸發(fā)
殘留物對(duì)處理后循環(huán)水水質(zhì)影響不大。
表3 蒸發(fā)殘留物的質(zhì)量濃度mg／L
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第32卷第2期孟昭等：新型超凈生物膜法處理DMF廢水的研究·127·
3．4 其他
試驗(yàn)前的清洗水中有一些雜質(zhì)，因此初始清
洗水的色度較高，導(dǎo)致目視很難判斷實(shí)際處理狀
況，也使污水處理效果不太穩(wěn)定。從2月29日開(kāi)
始，這些雜質(zhì)開(kāi)始被逐漸分解。另外，當(dāng)年2月份
的氣溫偏低(最高14℃)，而生物膜繁殖的最佳溫
度為15～60℃，因此導(dǎo)致生物膜的培養(yǎng)時(shí)間大大
增加，使得生物膜培養(yǎng)初期的處理效果不太理想。
在今后的實(shí)踐中需要增加相應(yīng)的加熱設(shè)備。
3月份停工近1個(gè)月，沒(méi)有VoC流入。4月
份以后氣溫上升，SBC超凈系統(tǒng)的生物處理能力
開(kāi)始提高。進(jìn)人5月份后，生物膜的活性進(jìn)一步
提高，污水的有機(jī)成分獲得了有效分解，最終導(dǎo)致
循環(huán)水在人口處和出口處的水質(zhì)基本保持穩(wěn)定。
這說(shuō)明經(jīng)過(guò)SBC超凈系統(tǒng)處理后，水中的VOC
不是被濃縮，而是被有效地分解。實(shí)驗(yàn)證明，利用
SBC污水處理系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中不需要更
換清洗水，只需定期檢查設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)即可。為
了確保工廠生產(chǎn)的正常進(jìn)行，最終確定將目前每
周清洗水更換1次調(diào)整為每年更換1次。
另外，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，即使瞬間有高濃度污水流
人，也只需10 d左右即可恢復(fù)到原先的循環(huán)狀態(tài)。
4 結(jié)論
采用獨(dú)特的SBC超凈污水處理系統(tǒng)處理高
濃度、難分解化纖印染污水效果顯著。通過(guò)本次
對(duì)DMF清洗塔污水的循環(huán)處理試驗(yàn)，其有效性
得到了進(jìn)一步確認(rèn)。該系統(tǒng)有效地解決了目前生
產(chǎn)過(guò)程中DMF污水無(wú)法生物凈化處理的世界難
題。該系統(tǒng)的DMF分解處理能力穩(wěn)定，使每周1
次的污水更換變成了每年1次更換，大大節(jié)省了
污水處理運(yùn)行費(fèi)用。SBC超凈系統(tǒng)必將擁有巨
大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
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Study on Treatment of DMF Sewage by A New Type Bio Film Carrier
MENG Zha01，MATSUMOTO Haruhik02，AOYAMA Akira2
(1．College of Material Science and Engineering，Xi’an University of Science&amp;amp;Technology，
Xi’an 710054，China；
2．Aoyama Eco—system Co．，Ltd．Shiga Prefecture 520—2124，Japan)
Abstract：DMF is a kind of hard degradable toxic organic material．Super Bio Clean(SBC)sewage
treatment technology has been tested for treating cleaning water of Scrubber which containing high
concentrations DMF．After cycle processing of three months，the BOD5 in the cleaning water reduced
from 3 500 mg／L to about 1 1 mg／L，and the CODcr reduced from 1 200 mg／L to below 300 mg／L．
The hard degradable DMF biological treatment problems were effectively solved．The SBC process is
concise，simple and has lower operating costs．It can be used for treating with variety of hard degrad—
able organic industrial wastewater．
Key words：membrane；DMF；bio film carrier；sewage；treatment 孟昭1，松本晴彥2，青山章2
(1．西安科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710054；
2．青山環(huán)保系統(tǒng)株式會(huì)社

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