无动力生物净化设备
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针对印染废水特点及其治理研究的现状, 本课题前期采用了“UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)-缺氧好氧-混凝沉淀”组合工艺, 以苏州一家印染企业排放的综合性印染废水为处理对象进行中试研究, zui终实现了有机物、色度、氮、硫的同步去除, 并且在对调试成功的数据分析的基础上初步研究了各个反应器内的氮、硫转化去除机理。 UASB作为该组合工艺中的核心反应器, 对实现同步去除COD、脱氮、除硫起到了关键作用。因此, 本文在前期研究基础上, 从对*工况条件下运行数据分析、微生物学菌种鉴定和小试3个方面, 重点对UASB反应器内碳、氮、硫的协同去除机理进行研究, 以期为后续研究提供理论参考。
1、中试概况
中试在苏州某印染厂进行, 该厂以印染纯棉纤维、涤纶、腈纶和棉混纺织物为主, 排放的是综合性印染废水。废水pH为7。0~10。0, 水温为30~40 ℃, 其它主要指标为CODCr 452~775 mg·L-1、BOD5 98~185 mg·L-1、色度400~600倍、NH4+-N 22。5~40。6 mg·L-1、TN 70。3~102。3 mg·L-1、NO3--N 1。2~1。8 mg·L-1、TP 0。3~0。5 mg·L-1、SO42- 44。7~80。3 mg·L-1、S2- 32。5~41。8 mg·L-1、SS 225~400 mg·L-1, 未检测出NO2--N和单质硫(S0)。
中试装置于2014年3月启动成功, 然后进行参数优化得出：控制UASB水力负荷0。4 m3·m-2·h-1(冬季反应器温度低于15 ℃时降至0。3 m3·m-2·h-1), 活性污泥A反应器DO=0。5~0。8 mg·L-1, B反应器DO=0。2 mg·L-1, 接触氧化反应器采用渐减曝气且气水比为12:1, 混凝剂PAC(10%)和PAM(0。1%)投加量分别为1。2 mL·L-1和0。9 mL·L-1, 絮凝30 min, 实现了C、N、S的同步去除, 出水指标达到并优于《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287—2012)的直接排放标准, 且连续半年运行表明, 工艺稳定。

2、UASB反应器
①中试装置
UASB为目前应用广泛的高效厌氧反应器之一, 优于普通水解酸化池。反应器由污泥反应区、气液固三相分离器、沉淀区和气室组成, 具体如图 2所示。反应器规格为2 m×2 m×5 m(长×宽×高), 均分为4个单元, 有效容积18 m3, 三相分离器(共4个)高0。8 m, 集气罩斜面坡度60°, 沉淀区斜面高度0。4 m、坡度55°, 布水区高0。8 m, 超高0。4 m, 设计进水流量1 m3, 即水力负荷0。25 m3·m-2·h-1。由提升泵抽取, 从底部分两道进水, 并采用环形均匀布水方式, 具体如图 2中底视图所示。接种污泥取自苏州某污水厂二沉池含水率82%的剩余污泥, 接种量15 g·L-1。反应器先采用低负荷启动, 原水经自来水稀释至CODCr为200 mg·L-1, 用硫酸调节pH为7。0~8。0, 以0。6 m3·h-1连续进水, 5 d后逐步减少自来水用量, 提高进水COD, 经过15 d驯化, 松散污泥转变为絮状污泥。再以原水作为进水, 以正常负荷启动, 并逐步提高水力负荷至设计值0。25 m3·m-2·h-1, 经过40 d培养, 形成了颗粒污泥, 粒径为0。9~3。5 mm, 沉降性良好, MLVSS约48 g·L-1, VSS/SS为0。51, CODCr去除率为35%~41%, 即反应器启动成功。由于进水水温为30~40 ℃, 反应器内能够达到中温消化所需的温度。
②小试装置
小试反应器采用有机玻璃自制, 尺寸为15 cm×100 cm(直径×高度), 外置加热棒于水中进行水浴加热, 控制为中温消化, 接种污泥取自中试UASB反应器内已培养好的颗粒污泥, 温度控制与污泥浓度同中试UASB反应器。由于小试反应器接种污泥取自已培养好的颗粒污泥, 因此, 无需长时间菌种培养。进水取自中试系统进水, 调节pH为7。0~8。0, 连续运行5 d, 出水即达到了中试UASB反应器的出水标准, 启动成功。
③检测方法2。3。1 常规指标检测
COD、色度、NH4+-N、TN、TKN、NO3--N、NO2--N、S2-、SO42-、SS、TP测定按国家环保总局发布的《水和废水监测分析方法》(第4版)进行;温度、pH采用便携式测定仪(HACH, America, SensION1)测定;BOD5测定采用BOD快速测定仪(HACH, America, TrakTMⅡ);对于S0的测定, 有研究得出可以采用液相色谱法和分光光度法, 本文采用分光光度法。
④微生物检测
污泥样品取自中试UASB反应器污泥层, 取样后装入无菌袋密封, 利用实时荧光定量PCR, 并委托上海欧易公司采用454高通量测序技术进行微生物菌群鉴定, 实验流程为：①DNA提取：使用E。Z。N。A Soil DNA试剂盒(OMEGA公司)抽提基因组DNA, 并用1%琼脂糖凝胶电泳检测抽提DNA完整性;②PCR扩增：按测序区域合成带有5′454 A、B接头-特异引物3′的融合引物, PCR仪为ABI GeneAmp9700型, 采用TransGen TransStart Fastpfu DNA Polymerase AP221-02型聚合酶, 每个样品3个重复, 将同一样品PCR产物混合后用2%琼脂糖凝胶电泳检测, 并用AXYGEN公司的AxyPrepDNA凝胶回收试剂盒切胶回收, Tris-HCl洗脱;③荧光定量：参照电泳检测结果, 将PCR产物用QuantiFluorTM-ST荧光定量系统(Promega公司)进行检测定量, 之后按照每个样品测序量进行相应比例混合;EmPCR和Roche GS FLX+测序所用试剂分别为Roche GS FLX Titanium EmPCR Kits(Lib-L)和Roche GS FLX+ Sequencing Method Manual _XLR70 kit;④生物信息学分析：去除序列末端后引物和接头序列、低质量碱基、barcode标签序列、前引物序列, 丢弃长度短于200 bp、模糊碱基数>0、序列平均质量低于25的序列, 提取非重复序列, 与Silva数据库中已比对的核糖体序列数据库(16S/18S, SSU)进行比对, 并采用Mothur软件将OTU中序列与Silva数据库比对, 找出zui相近且可信度达80%以上的种属信息。纳滤技术纳滤膜又称为超低压反渗透膜，日本学者大谷敏郎曾对纳滤膜的分离原理进行了具体的定义：操作压力≤1.50mPa，截留分子量200～1000，NaCl的截留率≤90%的膜可以认为是纳滤膜。现在，纳滤膜分离技术已经从反渗透技术中分离出来，成为介于超滤和反渗透技术之间的独立的分离技术，己经广泛应用于海水淡化、超纯水制造、食品工业、环境保护等诸多领域，成为水处理技术中的一个重要的分支。
无动力生物净化设备a.溶解、扩散原理：渗透物溶解在膜中，并沿着它的推动力梯度扩散传递，在纳滤膜的表面形成物相之间的化学平衡，传递的形式是：能量=浓度o淌度o推动力，使得一种物质通过膜的时候必须克服渗透压力。
b.电效应：纳滤膜与电解质离子间形成静电作用，电解质盐离子的电荷强度不同，造成膜对离子的截留率有差异，在含有不同价态离子的多元体系中，由于道南（DONNAN）效应，使得膜对不同离子的选择性不一样，不同的离子通过膜的比例也不相同。
纳滤过程之所以具有离子选择性，是由于在纳滤膜上或者膜中有负的带电基团，它们通过静电互相作用，阻碍多价离子的渗透。纳滤膜可能的荷电密度为0.5～2meq/g。
纳滤膜的分离原理
纳滤膜介于RO与UF膜之间，对NaCL的脱除率在90%以下，反渗透膜几乎对所有的溶质都有很高的脱除率，但纳滤膜只对特定的溶质具有高脱除率；
纳滤膜主要去除直径为1个纳米（nm）左右的溶质粒子，截留分子量为100～1000，在饮用水领域主要用于脱除三卤甲烷中间体、异味、色度、农药、合成洗涤剂，可溶性有机物，Ca、Mg等硬度成分及蒸发残留物质。

水处理工艺
污水处理一般来说包含以下三级处理：一级处理是它通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、铁离子、锰离子、油脂等。二级处理是生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。三级处理是污水的深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。可能根据处理的目标和水质的不同，有的污水处理过程并不是包含上述所有过程。
纯净水处理工艺，视原水水质而定。
如果原水是市政自来水，一般的流程是：
砂滤–活性炭过滤器–软化（可有可无）–保安过滤器–反渗透–紫外消毒–产水
如果是一般的地表水，在进入上述流程之前要杀菌并添加絮凝剂。
如果是井水，在砂滤后要加除铁锰过滤器。