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Study on disposal of restaurant wastewater with immobilized biological activated carbon fiber Cong Qiao1，Zhao Xiaoming2，Qu Jiao1. (1.Bohai University Faculty of Chemistry and Chemical Engineering， Jinzhou Liaoning 121000；2.College of Urban and Environmental Sciences，Northeast Normal University，Changchun Jilin 130000)
Abstract：The theme of this paper focused on disposing restaurant wastewater with IBACF and IBAC, assessing the effects through three important removing rate targets of turbidity, COD, UV254.The three targets-turbidity, UV254, COD removing rate of the water sample disposed by IBACF were 81.5%, 68% and 83%. After this experiment, turbidity contained in the disposed water sample was 48.7 NTU, UV254 was 0.567, COD was 150 mg/L. The three targets- turbidity, UV254, COD removing rate of the water sample disposed by IBAC were 65.0%, 57% and 76%. After this experiment, turbidity contained in the disposed water sample was 88.0 NTU, UV254 was 0.742, COD was 224 mg/L.
Keywords：IBAC IBACF COD Turbidity UV254
目前，對餐飲廢水的處理主要采用的方法包括物理法、物理化學法、傳統生物法和電化學法等。物理法只能除去水中的油脂，對其他有機物的去除效果并不理想；物理化學法，尤其是混凝法處理餐飲廢水，工程占地面積小，投資少，受氣溫影響小，但采用混凝會產生大量的污泥，造成二次污染；傳統的生物處理方法運行比較穩定，處理效果好，但占地面積大、停留時間長，同時也存在著污泥的二次污染問題；電化學法耗電量大，只適合在電量充足、電費便宜的地方使用。因此，應找到一種占地面積小、投資少、污染小和運行費用低的方法處理餐飲廢水。
筆者采用固定化生物活性炭技術處理餐飲廢水，是近年發展起來的新技術，具有占地面積小、投資少、污染小、運行費用低、處理效果好和可連續運行等優點，有較好的應用前景。
1 實驗部分
1.1 實驗原理
活性炭的比表面積大、孔隙率高，所以具有良好的吸附性能，而且化學穩定性好，是一種多孔性的疏水性吸附劑。但是，在用活性炭處理廢水時，活性炭的使用壽命短，再生困難，為了解決這個問題，近年來發展出了一種新技術——生物活性炭技術。這種技術嘗試在活性炭的表面培養微生物并使其呈膜狀附著于活性炭的表面。通過活性炭表面的微生物對廢水中的有機物的氧化分解和微生物自身的新陳代謝作用，使得廢水中的有機污染物得以降解，而活性炭也得到了活化和再生，既充分利用了活性炭的良好吸附性能，同時又利用了微生物的降解作用，其處理效果比用普通活性炭的處理效果好得多。生物活性炭處理技術的優勢就在于微生物的降解作用使活性炭吸附的有機物被去除,將活性炭內這部分物質所占有的吸附位重新空出來，從而長時間地保持活性炭的吸附能力，這就是活性炭的生物再生作用[1]。由于活性炭的物理吸附作用和生物降解作用的同時存在，因此活性炭的生物再生作用既可以在連續運行狀態下進行，又可以在其飽和后單獨進行，從而大大延長了活性炭的使用壽命,保證了系統對COD始終具有很高的去除率。
生物活性炭主要有粒狀生物活性炭（BAC）和生物活性炭纖維（BACF）兩種形式。當用粒狀生物活性炭處理廢水時，由于微生物降解和活性炭吸附的協同效應，不僅提高了活性炭的吸附容量，延長了其使用壽命，而且還提高了去除有機物的能力。但是顆?；钚蕴康臋C械強度有限，使用中易產生細小顆?；蚍勰?。而活性炭纖維是以有機纖維為原料，經高溫炭化和活化而得到，它具有獨特的結構、優異的吸附性能、較高的機械強度和良好的生物相容性，更易于微生物的固著[2]。
1.2 水樣預處理
本研究針對餐飲廢水水質特點，提出物化法與生物法相結合的工藝，流程如下：餐飲廢水經過砂濾后在中間水池中進行曝氣，將曝氣后的水樣分別通過固定微生物的粒狀活性炭（IBAC）及固定化生物活性炭纖維柱（IBACF），測定出水指標。試驗用水取自渤海大學二食堂，廢水在經過物化預處理工藝之后進入固定化生物活性炭裝置,預處理的實驗條件為：石英砂濾柱高40 cm，內徑50 mm，濾層厚度30 cm，承托層厚5 cm；濾速45 mL/min。經過長期監測，所得的餐飲廢水水質見表1。表1 餐飲廢水水質 
1.3 微生物的固定化方法
固定化生物活性炭是以活性炭為載體，人為采用吸附載體法將工程菌吸附在活性炭表面形成生物膜，通過工程菌的生物降解作用和活性炭纖維的物理吸附作用對污染物進行去除.而工程菌是經過針對性篩選、馴化得到活性極高的微生物。
采用平板培養-斜面培養-搖床培養的方式，培養出的優勢菌種為假單胞菌種、芽孢菌種、莢膜菌種、桿菌、球菌。采用由富營養到貧營養再到富營養的方法，提高微生物對廢水的耐受力和其降解廢水的能力，完成微生物的馴化。將混合均勻的含有微生物的廢水水樣，接入活性炭柱，以10 mL/min的流速進行出水回流，每回流兩小時停止1 h，共回流5次。經活性炭的物理吸附作用固定微生物，穩定后即可投入實驗運行。
2 結果與討論
2.1 連續運行時對COD的去除效果
對COD測定的結果如圖1、圖2所示。整個階段進水COD為200～1 700 mg/L，平均為942 mg/L；經系統處理之后，砂濾－IBACF出水COD為39.5～333 mg/L，平均為150 mg/L，總體去除率為74%～93%，平均為83%；砂濾－IBAC出水COD為80～491 mg/L，平均為224 mg/L，總體去除率為55%～88%，平均為76%，總體趨勢隨進水COD而變化。由圖可以看出，系統很快達到了生物穩定狀態，出水始終保持在一個比較穩定的水平。這主要是由于在試驗之前，對優勢工程菌種進行篩選、馴化，然后人工投加到活性炭上，對活性炭進行固定化，由于優勢工程菌種有很高的活性和選擇性，能較快地適應環境，試驗開始后，在較短的時間內，固定化后的活性炭就能同時進行物理吸附和生物降解作用，進入生物活性炭的穩定期。由于活性炭纖維的比表面積要大于粒狀活性炭的比表面積，因此處理效果纖維炭要好一些。 圖6 系統對UV254的去除率
由圖5、圖6可以看出，整個階段進水UV254為3.442～0.498，平均為1.72；經系統處理之后，砂濾－IBACF出水UV254為0.17～1.377，平均為0.567，總體去除率為38%～86%，平均為68%；砂濾－IBAC出水UV254為0.215～1.699，平均為0.742，總體去除率為27%～81%，平均為57%。由圖5、圖6還可以看出，對于UV254的去除波動較大，這一方面與進水水質有關，一方面是由于炭柱的物理吸附和生物降解共同作用所致。開始時，由于活性炭對有機物吸附速率較快，而炭上生物量較少，因而活性炭的物理吸附起主要作用，脫除率高；經過一段時間后，隨著活性炭上吸附的物質累積量增多以及微生物的生長占據了活性炭的吸附位，吸附速率開始下降，致使去除率有所降低，但隨著炭上吸附和生長的異養菌微生物的增加，生物降解開始發揮作用，使去除率經短時間的降低后，又有所提高并趨于穩定。處理效果同樣是活性碳纖維要優于粒狀炭。
2.4 運行穩定后生物活性炭纖維柱中的生物相
試驗期間不定期地對生物活性炭纖維柱中的生物相進行了觀察，以便隨時了解生物活性炭纖維柱的運行狀況。生物活性炭纖維柱生物膜形成穩定后，對其生物相進行了觀測。生物相的觀察采用10×10低倍光學顯微鏡。觀測前，先將柱中炭樣取出置于燒杯，用少許蒸餾水沖洗，然后攪拌，最后取出水樣進行觀測。鏡檢中觀測到了累枝蟲、鐘蟲、漫游蟲、線蟲等原生動物和后生動物，這說明活性炭生物膜內生物相比較多，出現原生動物和后生動物也是水質好的標志。3 結 論
（1）采用砂濾－固定化生物活性炭技術處理餐飲廢水是可行的。該工藝對廢水中的濁度、COD和UV254均有很好的去除作用，出水水質比較穩定。通過對活性炭進行生物掛膜和微生物的馴化之后，能在保證活性炭原有的吸附性能之外，很有效地解決活性炭的生物再生問題，大大延長了其使用周期，節省了運行處理費用。
（2）IBACF與IBAC相比在吸附容量上具有優勢，這使得污染物能被進一步去除，而且設備裝置可以更小型化，節省投資。隨著將來ACF規模生產的實現，ACF價格的降低,這一優勢將更為突出。因此，很有必要深入研究ACF的吸附性能及機理。
參考文獻
[1] 周娟娟，胡中華.活性炭纖維的微生物固定方法研究[J].中國給水排水，2005，21(1)：45-48.
[2] 唐登勇，鄭正，蘇東輝，等.活性炭纖維在水處理中的應用研究新進展[J].工業用水與廢水，2003，34（4）：1-4.
