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水解工藝的進一步開發(fā)和應(yīng)用
日期:2025-07-09 04:35
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摘要:
水解工藝的進一步開發(fā)和應(yīng)用
綜上所述,水解池可以降低COD總量,同時也可以提高生化性,將污水中的固體狀態(tài)大分子和不易生物降解的有機物,漿解為易于降解的小分子有機物。這對于難降解有機廢水治理十分重要,目前已知水解-好氧工藝對處理城市綜合廢水、印染廢水、造紙(中段)廢水、化工廢水和合成洗滌劑廢水(含ABS、LAS)等各種工藝廢水十分有效。而懸浮物去除率高和去除的懸浮物可以在水解池中得到部分消化的這一特點,在工藝開發(fā)初期時主要應(yīng)用于污水、污泥的同時處理;近年來,又利用這一特點去除高含懸浮物和脂類的廢水,如酒糟廢液、活性污泥、乳制品廢水和畜禽糞便廢水等。
水解(酸化)的特點之一是可以提高廢水的可生物降解性,原國家紡織工業(yè)部設(shè)計院應(yīng)用這一概念,處理B/C接近0.2的紡織廢水獲得成功。
1、含PVA和表面活性劑廢水
國內(nèi)某染整廠生產(chǎn)含COD為761-904mg/L,BOD5為100-169mg/L,B/C只有0.16,廢水克生化性差,廢水中含難處理的化學(xué)漿料聚乙烯醇(PVA)和表面活性劑。如采用常規(guī)好氧方法處理,則因好氧池充氣曝氣而泡沫漫溢,從而導(dǎo)致整個處理流程無法正常運行;采用厭氧處理后COD有所下降,而BOD反而增加,使得廢水的可生化性改善,并可使大分子PVA和表面活性劑斷鏈,從而減少曝氣所產(chǎn)生的泡沫,使得廢水在好氧中有較高的去除效果。
實驗中采用的厭氧反應(yīng)器和好氧反應(yīng)器均采用了軟性纖維填料。厭氧停留時間10h,好氧停留時間10h,COD去除率可達(dá)75%,BOD去除率為97%,PVA去除率為71%,好氧反應(yīng)器中沒有任何泡沫產(chǎn)生。而一般好氧處理曝氣8h后PVA僅能去除20%,并且由于泡沫問題而無法運轉(zhuǎn)。由此可見,采用厭氧的酸性發(fā)酵作用是十分有效的。
2、滌綸紡絲油劑廢水
在滌綸纖維生產(chǎn)過程中,為了改善纖維性質(zhì),提高纖維可織性,需要使用紡絲油劑對纖維進行處理。紡絲油劑主要是由一些抗靜電劑、柔軟劑、滲透劑、潤滑劑及其一些乳化劑等高分子化合物組成。而在這些乳化劑又由一些陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑組成。如烷基磷酸脂鉀鹽、脂肪酸聚乙二醇酯、烷基醚硫酸鈉等。在油劑廢水中,COD為2000mg/L左右,而BOD5為350mg/L,B/C為0.18。采用各種物化處理費用高,生化好氧處理有大量泡沫產(chǎn)生,因此采用厭氧、好氧串聯(lián)工藝流程,而厭氧反應(yīng)利用的酸性發(fā)酵階段。其中厭氧反應(yīng)停留時間10h,采用軟性纖維填料反應(yīng)器,好氧采用7-8h的接觸氧化法。實踐中發(fā)現(xiàn)經(jīng)過厭氧反應(yīng),B/C比例從0.18上升到0.20,并且經(jīng)厭氧反應(yīng)后COD、BOD值都有所增加,這說明一些很難降解的物質(zhì)(甚至COD也測不出的化合物)經(jīng)厭氧反應(yīng)后易于生物降解了。經(jīng)過厭氧、好氧處理后,BOD5去除可達(dá)89%,COD去除可達(dá)89%。這使得一般油劑濃度超過1000mg/L就不能生化處理的廢水,在濃度高達(dá)2000mg/L時也可以穩(wěn)定地進行生化處理。
表2-18是水解池處理不同高含量懸浮物或脂類廢水的結(jié)果通過實驗結(jié)果可以得出如下的結(jié)論。
(1)水解反應(yīng)器作為預(yù)處理對懸浮性COD和脂類有較高的去除率,對于城市污水和剩余污泥的懸浮性COD去除率分別為65%和98%。
表2-18 水解池處理不同高含量懸浮物或脂類廢水
不同COD 含量 /(mg/L) | 生活污水T=17℃,HRT=3h,SRT=20d,OLR=5.6Gcod/(L.d) | 剩余污泥T=20℃,HRT=9.6h,SRT=1.4d,OLR=4.5gCOD/(L.d) | 奶制品廢水T-20℃,HRT=4.5h,SRT=2d,OLR=21.2gCOD/(L.d) | ||||||
進水 | 出水 | 去除率/% | 進水 | 出水 | 去除率/% | 進水 | 出水pH=4 | 去除率/% | |
總量 | 697 | 432 | 38 | 2010±105 | 129±10 | 94 | 3890±43 | 1563±53 | 60 |
懸浮COD | 355 | 124 | 65 | 33±11 | 98 | 320±84 | 115±67 | 64 | |
膠體COD | 145 | 111 | 0.7 | 27±5 | 9 | 2303±108 | 235±84 | ||
溶解性COD(非VFA) | 138 | 95 | 7 | 58±5 | 6 | 1265±101 | 400±29 | 21 | |
VFA 脂類 | 59 | 107 | 11±3 | 2±2 290±0 | 813±137 | 98 |
(2)水解反應(yīng)器作為奶制品廢水的預(yù)處理工藝,由于乳酸的預(yù)酸化作用造成pH值降低至4.0,造成蛋白質(zhì)和脂類的沉淀(98%)。
(3)去除的懸浮COD或污泥在水解池內(nèi)得到富集,其濃縮對于城市污水、剩余污泥可達(dá)到20-30g/L,對于奶制品廢水達(dá)到100g/L。其在水解池中得到了部分水解和酸化,但還需進一步穩(wěn)定。
(4)由于水解池的預(yù)處理作用,使得出水主要含溶解性COD。對于城市廢水、剩余污泥和奶制品廢水,水解池出水可以采用EGSB反應(yīng)器在2.0h的時間內(nèi)分別取得47%、78%和53%的處理效果,處理效果優(yōu)于傳統(tǒng)UASB反應(yīng)器。
1. 水解工藝的不同類型
綜上所述,由于水解工藝將厭氧-水解-酸化反應(yīng)與好氧工藝有機地結(jié)合在一起,使得與傳統(tǒng)好氧生物處理工藝相比較,具有能耗低、停留時間短和污泥產(chǎn)量少的特點。水解池可以降低COD總量,同時也可以提高可生化性。水解反應(yīng)器對有機物的降解在一定程度上只是一個預(yù)處理過程,水解反應(yīng)過程中沒有徹底完成對有機物的降解任務(wù),而只是改變了有機物的形態(tài)。具體講是將大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì);難生化講解物質(zhì)降解為易生化降解的物質(zhì)。這對于難降解有機廢水的治理十分重要。厭氧(水解)-好氧生物處理工藝作為傳統(tǒng)好氧工藝的替代工藝,在中國不但已應(yīng)用于城市污水,并且在不同的工業(yè)廢水處理中也得到了應(yīng)用。從1986年至今該工藝已分別被國內(nèi)一些有關(guān)的科研、設(shè)計、應(yīng)用單位應(yīng)用于城市污水、焦化廢水、印染廢水以及釀酒、造紙(中段)廢水、化工廢水和合成洗滌劑廢水(ABS、LAS)等各種工藝廢水的處理,為我國污水處理技術(shù)的發(fā)展提供了一條新的工藝技術(shù)路線。
(1)水解酸化-活性污泥工藝
采用水解-好氧工藝流程,后續(xù)的活性污泥工藝設(shè)計草書較傳統(tǒng)的活性污泥工藝有所不同,主要是水力停留時間縮短、曝氣量減少、不采用傳統(tǒng)污泥消化系統(tǒng)。應(yīng)用該工藝已建的污水處理工程有北京密云縣污水處理廠、新疆昌吉市水質(zhì)凈化廠等。新疆昌吉市水質(zhì)凈化廠的**期工程在1985年底建成并投入運行,工藝為“射流曝氣”,設(shè)計處理能力為2000m3/d,經(jīng)改造后處理量為4000m3/d,出水BOD、SS均小于30mg/L,處理后出水主要用于農(nóng)田灌溉。
由于昌吉市的工業(yè)污水占城市污水2/3以上,主要有啤酒、毛紡印染、油脂、造紙、紡織、食品、化工染料、屠宰等污水,成分復(fù)雜多變,COD高時常達(dá)1200mg/L左右,低時為150mg/L左右,生化性變化較大。故在1989年開始擴建二期工程(設(shè)計流量為1.5萬m3/d)時,采用水解(酸化)-好氧新工藝。
(2)水解酸化-接觸氧化工藝
此工藝在工業(yè)污水處理中應(yīng)用較多,如印染污水、染料污水、焦化污水處理等。
山東濰坊印染廠污水處理工程原工藝為接觸氧化+活性炭工藝,處理規(guī)模為50000m3/d,由于存在一些難生化降解的有機物,因此出水水質(zhì)一直無法達(dá)標(biāo),后在接觸氧化前增加了水解酸化工藝,使原污水的可生化性得到了改善,因而使接觸氧化充分地發(fā)揮了作用,在不使用活性炭的基礎(chǔ)上,出水以達(dá)標(biāo)排放。
(3)水解酸化-氧化塘處理工藝
采用水解作為預(yù)處理工藝,其氧化塘的設(shè)計參數(shù)將有較大的變化,主要是水力停留時間縮短、池塘水深較淺,同時基本解決了淤塞問題。
(4)水解酸化-土地處理工藝
采用水解-土地處理工藝,其效果相當(dāng)于水解-氧化塘工藝。污水土地處理系統(tǒng)是利用“土壤-植物-微生物”系統(tǒng)的天然自凈能力,也就是利用土壤的物理、化學(xué)和生物化學(xué)過程,使污水得到凈化,土地處理的場地相對較大。目前山東安丘市30000m3/d污水處理工程已采用此工藝流程。
另外,由北京市環(huán)境保護科學(xué)研究院和國內(nèi)其他設(shè)計研究部門設(shè)計的工業(yè)和城市污水處理廠也采用了其他類型的工藝組合,如水解池內(nèi)加填料的厭氧濾池型水解-酸化池,和好氧軟性填料相結(jié)合的接觸氧化工藝。從工藝研究上講,還進行了水解池與其他工藝相結(jié)合的工藝研究與實踐,如A/O和A2/O工藝。
2. 采用不同后處理工藝的總結(jié)
由于水解池具有改善污水可生化性的特點,使得本工藝不僅適用于易于生物降解的城市污水等,同時更加適用于處理不易生物降解的某些工業(yè)廢水,如紡織廢水、印染廢水、焦化廢水、釀酒廢水、化工廢水、造紙廢水等,并視具體情況采用不同的后處理工藝。表2-19為工藝的部分應(yīng)用情況。
表2-19 水解-好氧生物處理工藝的應(yīng)用
地點 | 水量/(m3/d) | 反應(yīng)器體積/m3 | 后處理工藝 | 階段 | 年份 |
北京密云 | 45000 | 2×1600 | 活性污泥 | 運轉(zhuǎn) | (二期用SBR后處理 |
河南安陽 | 10 000 | 2×1100 | 氧化溝 | 運轉(zhuǎn) | 1989年 |
新疆昌吉 | 30 000 | 4×1100 | 活性污泥 | 運轉(zhuǎn) | 1992年 |
福建長樂機場 | 5000 | 4×1800 | 活性污泥 | 設(shè)計 | 1990年 |
山東濰坊 | 10 000 | 2×1500 | 活性污泥 | 運轉(zhuǎn) | |
新疆阿克蘇 | 120 000 | 2×4500 | 活性污泥 | 建設(shè) | |
廣東石巖 | 20 000 | 4×1100 | 穩(wěn)定塘 | 設(shè)計 | 1990年 |
山東安丘 | 20 000 | 4×1100 | 土地處理 | 運轉(zhuǎn) | 1996年 |
北京順義酒廠 | 1500 | 1×200 | 活性污泥 | 運轉(zhuǎn) | 1989年 |
山東濰坊印染廠 | 3000 | 4×860 | 接觸氧化 | 運轉(zhuǎn) | 1989年 |
昆明福保造紙廠 | 20 000 | 4×1100 | 接觸氧化 | 運轉(zhuǎn) | 1992年 |
河南開封啤酒廠 | 6000 | 接觸氧化 | 運轉(zhuǎn) | 1990年 | |
山東青島知制麥廠 | 2000 | 接觸氧化 | 運轉(zhuǎn) | 1994年 | |
福建莆田啤酒廠 | 2500 | 接觸氧化 | 運轉(zhuǎn) | 1993年 | |
山東滕州啤酒廠 | 2000 | 接觸氧化 | 運轉(zhuǎn) | 1990年 | |
哈爾濱正大屠宰廠 | 2000 | 接觸氧化 | 運轉(zhuǎn) | 1996年 | |
秦皇島正大屠宰廠 | 2000 | 接觸氧化 | 運轉(zhuǎn) | 1996年 |
以上統(tǒng)計僅僅為北京環(huán)境保護科學(xué)研究院設(shè)計的部分工程,水解-好氧工藝同時廣泛被其他研究、設(shè)計和應(yīng)用單位所采用。
3. 不同類型廢水的工藝設(shè)計參數(shù)
水解(酸化)工藝還應(yīng)用于工業(yè)廢水處理中,如印染、紡織、輕工、釀酒、化工、焦化、造紙等行業(yè)的工業(yè)廢水。在一系列實踐過程中,通過對各種不同廢水的應(yīng)用,以及對研究、設(shè)計和應(yīng)用三方面進行總結(jié),提出了設(shè)計參數(shù),見表2-20
表2-20 不同廢水的設(shè)計參數(shù)
廢水種類 | COD去除率/% | SS去除率/% | BOD/COD | 水力停留時間 | 污泥水解率/% |
生活廢水 | 30-50 | >80 | 提高 | 2-4 | 30-50 |
造紙綜合廢水 | 30-50 | >80 | 大為提高 | 4-6 | 50 |
印染廢水 | <10 | 很低 | 大為提高 | 6-10 | 50 |
焦化廢水 | <10 | 80 | 大為提高 | 4 | 50 |
啤酒廢水 | 40-50 | 80-90 | 不變 | 2-4 | 30-50 |
屠宰廢水 | 30-50 | 80-90 | 不變 | 2-4 | 30-50 |