鄭州市IC厭氧反應(yīng)器
厭氧反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)的注意事項(xiàng)哪些
(1)厭氧反應(yīng)器在投入之前,必須進(jìn)行充水試驗(yàn)和密性試驗(yàn)。充水試驗(yàn)要求漏水現(xiàn)象,密性試驗(yàn)要求池內(nèi)加壓到350mm水柱,穩(wěn)定15min后壓力降小于100 mm水柱。而且在進(jìn)行厭氧污泥的培養(yǎng)和馴化之前,應(yīng)使氮吹掃。
(2)厭氧活性污泥應(yīng)從處理同類(lèi)污水的正在的厭氧處理構(gòu)筑物中取得,也可取自江河湖泊沼澤底部、市政下水道及污水集積處等處于厭氧環(huán)境下的淤泥,甚至還可以使用好氧活性污泥法的剩余污泥進(jìn)行轉(zhuǎn)性培養(yǎng),但這樣做需要的時(shí)間要更長(zhǎng)的一些。
(3)厭氧反應(yīng)器因?yàn)槲⑸镌鲋尘徛?,一般需要的啟運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng),如果能接種大量的厭氧污泥,可以縮短啟動(dòng)時(shí)間。一般接種污泥的數(shù)量要達(dá)到反應(yīng)器容積的10% ~9%,具保值根據(jù)接種污泥的來(lái)源情況而定。接種量越大,啟動(dòng)時(shí)間越短,如果接種污泥中含大量的甲烷菌,效果會(huì)更好。
(4)采用中溫消化或高溫消化時(shí),加熱升溫的速度越慢越好,一定不能超過(guò)1℃/h。同時(shí)對(duì)含碳水化合物較多、缺乏堿性緩沖物質(zhì)的廢水時(shí),需要補(bǔ)充投加一部分堿源,并嚴(yán)格控制反應(yīng)器內(nèi)的PH值在6.8~7.8之間。
(5)啟動(dòng)時(shí)的初始機(jī)負(fù)荷與厭氧處理方法、待處理廢水性質(zhì)、溫度等工藝條件及接種污泥的性質(zhì)等關(guān),一般從較低的負(fù)荷開(kāi)始,再逐步增加負(fù)荷完成啟運(yùn)過(guò)程。例如UASB啟動(dòng)時(shí),初始機(jī)負(fù)荷一般為0.1~0.2kgCODCR/(kgMLSS•d),當(dāng)CODCR去除率達(dá)到80%或出水中揮發(fā)性機(jī)酸VFA的濃度低于1000mg/L后,再按原負(fù)荷50%的遞增幅度增加負(fù)荷。如果出水中VFA濃度較高,則不宜提高負(fù)荷,甚至要酌情降低負(fù)荷。
(6)厭氧反應(yīng)器的出水以一定的回流以返回反應(yīng)器,可以回收部分流失的污泥及出水中的緩沖性物質(zhì)、平衡反應(yīng)器中水的PH值。一般附著型的反應(yīng)裝置因填料具一定的攔截,可以不用回流出水;而懸浮生長(zhǎng)型反應(yīng)裝置啟動(dòng)時(shí)因污泥易于流失,可適當(dāng)出水回流。
(7)對(duì)于縣浮型厭氧反應(yīng)裝置,可以投加粉末煙煤、簽名冊(cè)水砂礫、粉末活性炭或絮凝劑,促進(jìn)污泥的顆粒化。
(8)啟動(dòng)初期水力負(fù)代號(hào)過(guò)高可能造成污泥的大量流失,水力負(fù)荷過(guò)低又不利于厭氧污泥的篩選。一般在啟動(dòng)初期 選用較低的水力負(fù)荷,經(jīng)過(guò)數(shù)周后再緩慢平穩(wěn)地遞增。
管理
1.厭氧生物處理設(shè)施管理應(yīng)該注意的問(wèn)題
(1) 當(dāng)被處理污水濃度較高(CODCr值大于5000mg/L)時(shí),必須采取回流的方式,回流比根據(jù)具體情況確定,效的回流,不僅可以降低進(jìn)水濃度,還可以增大進(jìn)水量,處理設(shè)施內(nèi)的水流分布均勻,避免出現(xiàn)短流現(xiàn)象?;亓鬟€可以防止進(jìn)水濃度和厭氧反應(yīng)器內(nèi)pH值的劇烈波動(dòng),使厭氧反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行,也就是說(shuō)可以減少厭氧反應(yīng)對(duì)堿度的需求量,降低。厭氧反應(yīng)是產(chǎn)能過(guò)程,出水溫于進(jìn)水.因此冬季溫低時(shí),反應(yīng)器內(nèi)的溫度恒定,盡可能使厭氧微生在其適宜溫度下活動(dòng)。
(2)-般的工業(yè)廢水溫度難以達(dá)到35℃,需要加熱(尤其在冬季)。因此,為節(jié)約加溫所需能量,一方面要注意保溫(包括采取加大回流量等措施),盡可能防止反應(yīng)器熱量散失,另一方而要充分發(fā)揮反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度較大的點(diǎn),盡可能提高反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度,減弱溫度對(duì)厭氧反應(yīng)的影響。
(3)沼要及時(shí)效地出。厭氧消化過(guò)程必定伴隨著沼的產(chǎn)生,沼對(duì)污泥可以起到攪拌和,促進(jìn)污水與污泥的混合接觸,這是其利的一面。同時(shí),沼的存在也會(huì)起到類(lèi)似浮渣的,沼向上溢出時(shí)將部分污泥帶到液面.導(dǎo)致浮渣的產(chǎn)生和出水中懸浮物含量增加及水質(zhì)變差。因此,要設(shè)置體擋板和集罩,將沼從厭氧消化裝置內(nèi)引出,在出水堰附近留足夠的沉淀區(qū),以出水水質(zhì)。
(4)污泥負(fù)荷要適當(dāng)。為保持厭氧消化過(guò)程三個(gè)階段的平衡,使揮發(fā)性脂肪酸等中間產(chǎn)物的生成與消耗平衡,防止酸積累導(dǎo)致pH值下降,進(jìn)水機(jī)負(fù)荷不宜過(guò)高,一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS•d)。可以通過(guò)提高反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度,在保持相對(duì)較低的污泥負(fù)荷條件下,獲得較高的容積負(fù)荷。一般來(lái)說(shuō),厭氧消化裝置的容積負(fù)荷都在5kg CODcr/(m3•d)以上,甚至高達(dá)50kg CODcr/( m3•d)。
(5)當(dāng)被處理污水懸浮物濃度較大(一般指1000mg/L以上)時(shí),就應(yīng)當(dāng)對(duì)污水進(jìn)行沉淀、過(guò)濾、或浮選等適當(dāng)?shù)念A(yù)處理,以降低進(jìn)水的懸浮物含量,防止填料層堵塞。一般AF的進(jìn)水懸浮物不超過(guò)200mg/L,但如果懸浮物可以生物降解而且均勻分散在污水中,則懸浮物對(duì)AF幾乎不產(chǎn)生不利影響。
(6)要充分創(chuàng)造厭氧環(huán)境。氧是厭氧微生物正常活動(dòng)的前提,甲烷菌則必須在的厭氧環(huán)境下才能率發(fā)揮。在污水提升進(jìn)入?yún)捬跸b置、出水回流等環(huán)節(jié)都要盡可能避免與空的接觸,盡可能減少與空接觸的機(jī)會(huì)。如水流過(guò)程中盡量不要出現(xiàn)跌水、攪動(dòng)等現(xiàn)象,調(diào)節(jié)池、回流池等要加蓋封閉,污水提升不要使用提泵。厭氧反應(yīng)構(gòu)筑物應(yīng)經(jīng)過(guò)密試驗(yàn),確保嚴(yán)密滲漏。
2.厭氧生物反應(yīng)器的
(1)氧化還原電位:利用測(cè)定氧化還原電位的方法判定厭氧反應(yīng)器內(nèi)的多個(gè)氧化還原組分是否平衡狀態(tài),雖然這種方法可靠性較差,但由于氧化還原電位測(cè)定簡(jiǎn)單,和其他監(jiān)測(cè)指標(biāo)結(jié)合起來(lái),一定的指導(dǎo)意義。
(2)丙酸鹽和乙酸鹽濃度比:如果厭氧反應(yīng)器機(jī)負(fù)荷超過(guò)正常范圍,在其他參數(shù)發(fā)生變化之前,丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比會(huì)立即升高。因此可以將丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比作為厭氧反應(yīng)器超負(fù)荷引起異常的靈敏而可靠的警示指標(biāo)。
(3)揮發(fā)性酸VFA:揮發(fā)性酸的異常升高是厭氧反應(yīng)器中產(chǎn)甲烷菌代謝受到抑制的指標(biāo)。
(4)苯乙suan:苯乙suan是降解芳香組氨基酸和木質(zhì)素等大分子機(jī)物產(chǎn)生的中間產(chǎn)物,當(dāng)處理含這類(lèi)污染物的污水時(shí),厭氧處理出水中苯乙suan含量是比揮發(fā)性酸更為敏感的反映厭氧反應(yīng)器狀態(tài)的指標(biāo)。
(5)甲硫醇:甲硫醇味獨(dú),即使含很低,人們也能憑嗅覺(jué)感覺(jué)出來(lái)。甲硫醇含量突然增加(味突然出現(xiàn)或加大)往往表明進(jìn)水中氯代烴類(lèi)毒物質(zhì)含量突然增加。
(6)一氧化碳CO: CO的產(chǎn)生與甲烷的產(chǎn)生密切相關(guān),CO難溶于水,可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。相中CO的含量和液相中乙酸鹽的濃度良好的相關(guān)性,CO的含量變化與重金屬和由機(jī)毒性所引起的抑制也關(guān)系。
3.厭氧生物反應(yīng)器維持率的基本條件
(1)適宜的pH值:為使厭氧順利進(jìn)行,反應(yīng)器中的pH值必須在6.5~8.2之間。
(2)充足的常規(guī)營(yíng)養(yǎng):反應(yīng)器內(nèi)氮的濃度必須在40~70mg/L范圍內(nèi)才能滿(mǎn)足需要,而磷和硫化物維持較低的濃度即可滿(mǎn)足需要。甲烷菌對(duì)硫化物和磷專(zhuān)性需要,必須在反應(yīng)器內(nèi)其含量,時(shí)需要向進(jìn)水中投加磷肥和硫酸鹽。
(3)必要的微量專(zhuān)性營(yíng)養(yǎng)元素:對(duì)甲烷菌激活的專(zhuān)性營(yíng)養(yǎng)元素鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅甚至硒、硼等很多種,缺少其中一種就可能?chē)?yán)重影響整個(gè)生物處理過(guò)程。
(4)合適的溫度:厭氧反應(yīng)一般在30~37℃的中溫條件下。
(5)對(duì)毒性適應(yīng)能力:必須完成厭氧微生物對(duì)毒物質(zhì)適應(yīng)性的馴化。
(6)充足的代謝時(shí)間:要同時(shí)厭氧生物處理的水力停留時(shí)間HRT和固體停留時(shí)間SRT。
(7)適量的碳源:來(lái)自進(jìn)水中的機(jī)物要滿(mǎn)足異養(yǎng)型甲烷菌用于生物合成所需要的碳源,同時(shí)反應(yīng)器內(nèi)的溶解性C02要滿(mǎn)足自養(yǎng)型甲烷菌所需要的碳源。
(8)污染物向微生物的傳質(zhì)良好:厭氧生物反應(yīng)器內(nèi)的顆粒污泥在流化狀態(tài)下傳質(zhì)能力較好,但生物量過(guò)多積累或使用厭氧生物膜法時(shí)生物膜過(guò)厚都可能產(chǎn)生傳質(zhì)問(wèn)題,要定期出剩余生物污泥或提高回流比減少部分傳質(zhì)阻力。
在厭氧反應(yīng)器中,常常會(huì)用到抑制劑。抑制劑是一種用來(lái)阻滯或降低化學(xué)反應(yīng)速度的物質(zhì),與負(fù)催化劑相同。它不能停止聚合反應(yīng),只是減緩聚合反應(yīng)。借以抑制或緩和化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。下面小編為大家一下厭氧反應(yīng)器的幾類(lèi)常見(jiàn)抑制劑。
1、氨氮。
高濃度下,高pH下,直接抑制。一般來(lái)說(shuō),500ppm以下是沒(méi)問(wèn)題的,500-1000ppm,顆粒污泥,上幾個(gè)月看起來(lái)問(wèn)題也不大,但是不下來(lái)不需要更換污泥,1000ppm以上,考慮放棄。氨氮個(gè)附加問(wèn)題,就是同時(shí)存在P和Mg時(shí),容生鳥(niǎo)糞石結(jié)垢,這時(shí)IC比UASB優(yōu)點(diǎn),基本上只會(huì)在出水管緩慢結(jié)垢,而不是整個(gè)厭氧反應(yīng)器內(nèi)
2、VFA。
高濃度下,低pH下,直接抑制。當(dāng)然,VFA積累,本身也會(huì)促使pH下降,這就容易產(chǎn)生一個(gè)惡性循環(huán),所以厭氧反應(yīng)器檢測(cè)出水VFA是很必要的,一旦VFA出現(xiàn)不正常,而又沒(méi)采取效的措施去控制,很可能一酸到底。不過(guò),過(guò)分的強(qiáng)調(diào)VFA的抑制性就偏激了,VFA中的乙酸,可是直接產(chǎn)甲烷的底物。
3、硫酸鹽。
硫酸鹽本身沒(méi)什么,除非上的濃度影響了滲透壓。但是SRB(硫酸鹽還原菌)這種細(xì)菌搞破壞,它把硫酸根轉(zhuǎn)化為H2S,還消耗產(chǎn)甲烷菌的碳源底物。一般來(lái)說(shuō),COD在5000mg/L,硫酸鹽在1500mg/L,顆粒污泥沒(méi)問(wèn)題。很多水友說(shuō)碳硫比在某個(gè)數(shù)值合適,其實(shí)這樣做出來(lái)的厭氧實(shí)際會(huì)出麻煩。因?yàn)樘剂虮群线m只是了產(chǎn)甲烷可以正常進(jìn)行,不至于被選擇性抑制。但是高的硫酸鹽含量下,還原形成的H2S濃度也會(huì)更高,當(dāng)然,H2S在低pH下毒性更強(qiáng)大。
厭氧消化的發(fā)酵條件控制
營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境條件
厭氧要求機(jī)物濃度較高,一般大于1000mg/L以上。所以厭氧適于處理高濃度機(jī)廢水和污泥處理。和好氧生物處理一樣,厭氧處理也要求供給面的營(yíng)養(yǎng),但好氧細(xì)菌增殖快,機(jī)物50~60%用于細(xì)菌增殖,故對(duì)N、P要求高;而厭氧增殖慢,BOD僅5~10%用于合成菌體,對(duì)N、P要求低。
COD∶N∶P=200∶5∶1或C∶N=12~16
(好氧COD∶N∶P=100∶5∶1)
厭氧過(guò)程對(duì)環(huán)境條件要求比較嚴(yán)格:
?、瘛⒀趸€原電位(φE)與溫度
氧的溶入和氧化態(tài)、氧化劑的存在:Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-、PO43-、H+會(huì)使體系中電位升高,對(duì)厭氧消化不利。
高溫消化--500~600mv,50~55℃
中溫消化--~380mv,30~38℃
產(chǎn)酸菌對(duì)氧還-還電位要求不甚嚴(yán)格+100~-100mv
產(chǎn)甲烷菌對(duì)氧還-還電位要求嚴(yán)格<-350mv
?、?、pH及堿度
pH主要取決于三個(gè)生化階段的平衡狀態(tài),原液本身的pH和發(fā)酵中產(chǎn)生的CO2分壓(20.3~40.5kpa),正常發(fā)酵pH=7.2~7.4,機(jī)負(fù)荷太大,水解和酸化過(guò)程的生化速率大大超過(guò)產(chǎn)速率。將導(dǎo)致水解產(chǎn)物機(jī)酸的積累使pH下降,抑制甲烷菌的機(jī)能,使化速率銳減,所以原液pH=6~8,發(fā)酵過(guò)程機(jī)酸濃度不超過(guò)0mg/L為佳(以乙酸計(jì))。
HCO3-及NH3是形成厭氧處理堿度的主要原因,高的堿度具較強(qiáng)的緩沖能力,一般要求堿度2000mg/L以上,NH3濃度50~200mg/L為佳。
?、?、毒物--凡對(duì)厭氧處理過(guò)程起抑制和毒害的物質(zhì)都可稱(chēng)為毒物,機(jī)酸濃度不應(yīng)使消化液pH<6.8;不應(yīng)高于1500mg/L,其它陰離子濃度參見(jiàn) P148表9-2。
工藝操作條件
?、?、生物量--大小以污泥濃度表示,一般介于10~30gvss/L之間,為防止反應(yīng)器中污泥流失,可采用裝入填料介質(zhì)使細(xì)菌附著掛膜,調(diào)節(jié)水流速度或污泥回流量。
?、?、負(fù)荷率--表示消化裝置處理能力的一個(gè)參數(shù),負(fù)荷率三種表示方法:
?、偃莘e負(fù)荷率--反應(yīng)器單位效容積在單位時(shí)間內(nèi)接納的機(jī)物量kg/m3•d。
?、谖勰嘭?fù)荷率--反應(yīng)器內(nèi)單位重的污泥在單位時(shí)間內(nèi)接納的機(jī)物量kg/kg•d。
?、弁杜渎?-每天向單位效容積投加的材料的體積m3/m3•d。
投配率的倒數(shù)為平均停留時(shí)間或消化時(shí)間,單位為d(天),投配率池可用百分率表示。
鄭州市IC厭氧反應(yīng)器
負(fù)荷率的影響:
?、佼?dāng)機(jī)物負(fù)荷率很高時(shí),營(yíng)養(yǎng)充分,代謝產(chǎn)物機(jī)酸產(chǎn)量很大,超過(guò)甲烷菌的吸收利用能力,機(jī)酸積累pH下降,是低效不穩(wěn)定狀態(tài)。
②負(fù)荷率適中,產(chǎn)酸細(xì)菌代謝產(chǎn)物中的機(jī)物(機(jī)酸)基本上能被甲烷菌及時(shí)利用,并轉(zhuǎn)化為沼,殘存機(jī)酸量?jī)H為幾百毫克/升。pH=7~7.5,呈弱堿性,是穩(wěn)定發(fā)酵狀態(tài)。
?、郛?dāng)機(jī)負(fù)荷率小,供給養(yǎng)料不足,產(chǎn)酸量偏少,pH>7.5是堿性發(fā)酵狀態(tài),是低效發(fā)酵狀態(tài)。
?、?、溫度控制--發(fā)酵要求較高的溫度,每去除8000mg/L的COD所產(chǎn)沼,能使水溫升高10℃,一般工藝設(shè)計(jì)中溫消化30~35℃。
?、?、pH的控制--當(dāng)液料pH<6.5或高于8.0,則要調(diào)整液料pH。
pH<6.8~7,應(yīng)減少機(jī)負(fù)荷率,
pH<6.5,應(yīng)停止加料,必要時(shí)加入石灰中和。
反應(yīng)器結(jié)構(gòu)
反應(yīng)器工作時(shí),污水經(jīng)過(guò)均勻布水 進(jìn)人反應(yīng)器底部,污水自下而上地通過(guò)厭氧污 泥床反應(yīng)器。在反應(yīng)器的底部一個(gè)高濃度 (可達(dá)100?150 g/L〉、高活性的污泥層,大部 分的機(jī)物在這里被轉(zhuǎn)化為CH.,和C()2 ; III 于態(tài)產(chǎn)物(消化)的攪動(dòng)和泡黏附污泥,
在污泥層之上形成一個(gè)污泥懸浮層;反應(yīng)器的 上部設(shè)三相分離器,完成、液、固三相的分 離;被分離的消化從上部導(dǎo)出,被分離的污 泥則自動(dòng)滑落到姑浮污泥層,出水則從澄淸區(qū)流出。由于在反應(yīng)器內(nèi)可以培養(yǎng)出大tt厭氧 顆粒污泥,使反應(yīng)器的負(fù)荷很大,對(duì)一般的高濃度機(jī)污水,當(dāng)水溫在30 °C左右時(shí),負(fù)荷可 達(dá) 10?30 kgC()D/(m3 • d)。
厭氧的工藝如何簡(jiǎn)單識(shí)記:
A、厭氧接觸:消化池+厭氧沉淀池+厭氧污泥回流,這個(gè)與好氧工藝中的接觸氧化沒(méi)關(guān)系,莫聯(lián)想到填料上。
B、UASB:上流式厭氧污泥床反應(yīng)器,污水從下而上穿過(guò)污泥床體,但是很多UASB的布水器是位于池的,也不是UASB就沒(méi)回流。
C、UBF:就是UASB+AF,形象點(diǎn)說(shuō)UASB上面再加上填料層。
D、EGSB:UASB拉高,做上回流,上流速度比UASB高很多,要力圖控制污泥顆?;?。
E、IC:甭管沒(méi)外回流(水泵回流),內(nèi)回流就行。
F、ABR:上下折流板。
關(guān)厭氧產(chǎn)甲烷去除水中機(jī)物的原理在這里也多說(shuō)幾句。
先是“厭氧產(chǎn)甲烷”,厭氧過(guò)程,如果我們不談釋放磷,常見(jiàn)的是水中機(jī)物厭氧發(fā)酵的過(guò)程。機(jī)物好氧發(fā)酵的過(guò)程,大家都清楚是一個(gè)氧化還原反應(yīng),進(jìn)入水中的氧作為氧化劑,氧化水中的機(jī)污染物變成CO2和H2O,使得(還原性的)COD得以氧化去除。所以很多人理所應(yīng)當(dāng)?shù)恼J(rèn)為,厭氧是個(gè)還原反應(yīng)嘍。
這就必要讓抱該觀點(diǎn)的朋友先回憶一下初中化學(xué),氧化反應(yīng)和還原反應(yīng),可以剝離開(kāi)嗎?
顯然是不能的,厭氧也是,在進(jìn)行到產(chǎn)甲烷之前的厭氧發(fā)酵過(guò)程,基本上是機(jī)物自身相互的氧化和還原(這話(huà)說(shuō)得并不嚴(yán)謹(jǐn),但是方便理解),也就是說(shuō)機(jī)物本身是還原性的,它反應(yīng)之后變成一部分還原性更強(qiáng),一部分還原性相對(duì)弱一些的兩種機(jī)物,而這總體上相抵消。所以如果厭氧發(fā)酵未到產(chǎn)甲烷地步,COD變化可以忽略不計(jì)(這就是水解酸化COD去除率低下的原因)。
當(dāng)這個(gè)過(guò)程進(jìn)行的非常*時(shí),產(chǎn)物逐漸轉(zhuǎn)化為CO2和CH4,主要體現(xiàn)還原性也就是導(dǎo)致水中COD的甲烷因?yàn)槿芙舛鹊?,脫離水相,這是產(chǎn)甲烷過(guò)程去除機(jī)物COD的原因。
5關(guān)于水解酸化
水解酸化的是改善生化性,為下一個(gè)生化處理單元服務(wù),其評(píng)價(jià)指標(biāo)酸化度、pH、B/C、COD去除率等,其中COD去除率是里面可靠性差的。
對(duì)于在上一環(huán)節(jié)說(shuō)到的“水解酸化COD去除率低下”,水友可能要反駁說(shuō)“我的水解酸化去除率不低下呢”;對(duì)此,澄清下這一水解酸化去除率是從哪里來(lái)的。
1)水解酸化純粹的控制到產(chǎn)甲烷之前,是不可能的,也就是說(shuō),或多或少總一點(diǎn)甲烷產(chǎn)生;而且厭氧過(guò)程產(chǎn)生一點(diǎn)氫也很正常,聽(tīng)說(shuō)過(guò)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸過(guò)程吧。所以,水解酸化池表面浮起的一個(gè)個(gè)泡泡,也許就是你想找的原因之一。
2)細(xì)菌不管樣的,總繁殖下一代的職責(zé),水解酸化菌群也是,它們或多或少的總要利用機(jī)物合成點(diǎn)細(xì)胞物質(zhì)。
3)進(jìn)水SS如果量很大,會(huì)被水解酸化污泥吸附相當(dāng)量的一部分,這個(gè)對(duì)COD的影響不可忽略,時(shí)甚至十分巨大。
6工藝中的兩級(jí)與兩相
眾所周zhi,不同的水質(zhì)決定不同的工藝。產(chǎn)甲烷是厭氧去除水中機(jī)物的關(guān)鍵因素,兩級(jí)和兩相的差別也就在一個(gè)厭氧反應(yīng)器是否產(chǎn)甲烷上;如果一個(gè)產(chǎn)甲烷,二個(gè)機(jī)負(fù)荷勢(shì)必要小很多,這是問(wèn)題的關(guān)鍵。
一般來(lái)說(shuō),兩級(jí)厭氧適應(yīng)的水質(zhì)是較高濃度的廢水,它的生化性并不很差,一級(jí)通過(guò)沉降和發(fā)酵產(chǎn)降低二級(jí)的負(fù)荷。兩相厭氧,一是主要針對(duì)難生化降解廢水,靠一相改善生化性,二是針對(duì)硫酸鹽廢水,靠一相進(jìn)行硫酸鹽還原,然后去除硫化物再進(jìn)二相產(chǎn)甲烷,三是針對(duì)易酸化廢水易波動(dòng)廢水,放在前面*酸化掉以穩(wěn)定pH。
如酒精項(xiàng)目常用兩級(jí),那些幾以上的,如果生化性不差并且水量不小,個(gè)人建議也用兩級(jí),但是控制其實(shí)并不簡(jiǎn)單,尤其是一級(jí)在高濃度、高VFA下。生化性較差用兩相的就很多了,其實(shí)生化性不差的也常常用兩相。
的工藝是用水解酸化+氧化(處理COD較低的廢水),的是UASB+氧化(一相厭氧,處理COD高的廢水),的是水解酸化+UASB+氧化(就相當(dāng)于兩相厭氧);對(duì)此分析如下:
1)水解+好氧工藝,處理的廢水濃度確實(shí)常見(jiàn)的要低一些,因?yàn)樗獠⒉荒芴峁┹^力的COD消解能力,當(dāng)然這個(gè)工藝相比較直接好氧而言,更多的可以用在進(jìn)水COD1k-2k之間的項(xiàng)目,這種水質(zhì)進(jìn)厭氧節(jié)約的曝能耗和提升水用的動(dòng)力能耗差不多,厭氧降解程度上優(yōu)點(diǎn)也不明顯,但是直接進(jìn)好氧濃度又偏高。因此常搞出水解+好氧,利用水解過(guò)程微量講解和吸附去除COD來(lái)減少好氧的負(fù)擔(dān)。當(dāng)然這是在不討論改善生化性方面的前提下。
2)假如水解酸化+UASB+氧化就相當(dāng)于兩相厭氧,文章說(shuō)“厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼過(guò)程可分為水解階段、酸化階段、乙酸化階段和甲烷階段等四個(gè)階段。水解池(水解池進(jìn)行的就是水解酸化反應(yīng)吧)是把反應(yīng)控制在二階段完成之前,不進(jìn)入三階段。”
那么水解酸化產(chǎn)生的應(yīng)該是機(jī)酸吧,那乙酸化階段在哪發(fā)生的?兩相厭氧的產(chǎn)酸相產(chǎn)的酸?它的乙酸化階段又是在哪發(fā)生的呢?
產(chǎn)乙酸這個(gè)詞和產(chǎn)乙酸階段是應(yīng)該分開(kāi)的,因?yàn)樵诋a(chǎn)酸階段就會(huì)產(chǎn)生一部分乙酸了但并不一定作為過(guò)程的主體,這要看廢水的機(jī)物組成。產(chǎn)乙酸階段,這里面包含了兩類(lèi)反應(yīng),一是更長(zhǎng)碳鏈的VFA以及乳酸、丙酮酸和醇類(lèi)等分解產(chǎn)生乙酸,二是同型產(chǎn)乙酸菌,利用CO2和H2的機(jī)組合進(jìn)行產(chǎn)乙酸。兩相的水解酸化過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)酸,可能是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸…以及乳酸中的任一種,也可能是未完降解的長(zhǎng)鏈脂肪酸。
個(gè)人認(rèn)為在實(shí)際工程中,兩相的分界線并不*分明,水解酸化相先后延伸至產(chǎn)乙酸甚至少量產(chǎn)甲烷都是經(jīng)常遇見(jiàn)的。至于產(chǎn)甲烷相,它就沒(méi)不含水解酸化這兩個(gè)過(guò)程的時(shí)候,產(chǎn)甲烷相四個(gè)過(guò)程都會(huì)存在,只不過(guò)前兩個(gè)過(guò)程被之前的相分擔(dān)了一部分。乙酸化發(fā)生在哪里,這個(gè)過(guò)程應(yīng)該大部分在后一相,兩相的定義并不是“水解酸化階段+乙酸化產(chǎn)甲烷階段”,只要在流程上將其主體分開(kāi)即可叫做兩相,至于分界線模糊,沒(méi)關(guān)系。
基于水解和酸化兩個(gè)過(guò)程法分開(kāi)的事實(shí),三相取決于產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷是否可以分開(kāi)。
對(duì)于三相分離器的工作原理大致可表述為:液固三相在體擾動(dòng)和液體升流的下從下方進(jìn)入三相分離器;污泥(固)撞擊在三相分離器上,上面吸附的沼泡釋放出來(lái);沼體被三角形集罩收集;脫離體的泥水(固液相)穿過(guò)三相分離器集罩之間的縫隙,到達(dá)沉淀區(qū);污泥(固)在沒(méi)體擾動(dòng)的條件下沉淀,落回三相分離器下方。核心是體被收集和污泥沉淀
原理
在厭氧處理過(guò)程中,廢水中的機(jī)物經(jīng)大量微生物的共同,被終轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨等。在此過(guò)程中,不同微生物的代謝過(guò)程相互影響,相互制約,形成了復(fù)雜的生態(tài)。對(duì)高分子機(jī)物的厭氧過(guò)程的敘述,助于我們了解這一過(guò)程的基本內(nèi)容。高分子機(jī)物的厭氧降解過(guò)程可以被分為四個(gè)階段:水解階段、發(fā)酵(或酸化)階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。
水解階段
水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的溶解性單體或二聚體的過(guò)程。
高分子機(jī)物因相對(duì)分子量巨大,不能透過(guò)細(xì)胞膜,因此不可能為細(xì)菌直接利用。它們?cè)谝浑A段被細(xì)菌胞外酶分解為小分子。例如:纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖,淀粉被分解為麥芽糖和葡萄糖,蛋白質(zhì)被蛋白質(zhì)酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過(guò)細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。水解過(guò)程通常較緩慢,因此被認(rèn)為是含高分子機(jī)物或懸浮物廢液厭氧降解的限速階段。多種因素如溫度、機(jī)物的組成、水解產(chǎn)物的濃度等可能影響水解的速度與水解的程度。水解速度的可由以下動(dòng)力學(xué)方程加以描述:ρ=ρo/(1+Kh.T)
ρ ——可降解的非溶解性底物濃度(g/L)
ρo———非溶解性底物的初始濃度(g/L)
Kh——水解常數(shù)(d^-1)
T——停留時(shí)間(d)
發(fā)酵或酸化階段
發(fā)酵可定義為機(jī)物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過(guò)程,在此過(guò)程中溶解性機(jī)物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物,因此這一過(guò)程也稱(chēng)為酸化。
在這一階段,上述小分子的化合物發(fā)酵細(xì)菌(即酸化菌)的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細(xì)胞外。發(fā)酵細(xì)菌絕大多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌,但通常約1%的兼性厭氧菌存在于厭氧環(huán)境中,這些兼性厭氧菌能夠起到保護(hù)像甲烷菌這樣的嚴(yán)格厭氧菌免受氧的損害與抑制。這一階段的主要產(chǎn)物揮發(fā)性脂肪酸、醇類(lèi)、乳酸、二氧化碳、氫、氨、硫化氫等,產(chǎn)物的組成取決于厭氧降解的條件、底物種類(lèi)和參與酸化的微生物種群。與此同時(shí),酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì),因此,未酸化廢水厭氧處理時(shí)產(chǎn)生更多的剩余污泥。
在厭氧降解過(guò)程中,酸化細(xì)菌對(duì)酸的耐受力必須加以考慮。酸化過(guò)程pH下降到4時(shí)能可以進(jìn)行。但是產(chǎn)甲烷過(guò)程pH值的范圍在6.5~7.5之間,因此pH值的下降將會(huì)減少甲烷的生成和氫的消耗,并進(jìn)一步引起酸化末端產(chǎn)物組成的改變。
產(chǎn)乙酸階段
在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的下,上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。
其某些反應(yīng)式如下:
CH3CHOHCOO-+2H2O —> CH3COO-+HCO3-+H++2H2 ΔG’0=-4.2KJ/MOL
CH3CH2OH+H2O-> CH3COO-+H++2H2O ΔG’0=9.6KJ/MOL
CH3CH2CH2COO-+2H2O-> 2CH3COO-+H++2H2 ΔG’0=48.1KJ/MOL
CH3CH2COO-+3H2O-> CH3COO-+HCO3-+H++3H2 ΔG’0=76.1KJ/MOL
4CH3OH+2CO2-> 3CH3COO-+2H2O ΔG’0=-2.9KJ/MOL
2HCO3-+4H2+H+->CH3COO-+4H2O ΔG’0=-70.3KJ/MOL
甲烷階段
這一階段,乙酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。
甲烷細(xì)菌將乙酸、乙酸鹽、二氧化碳和氫等轉(zhuǎn)化為甲烷的過(guò)程兩種不同的產(chǎn)甲烷菌完成,一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷,另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產(chǎn)生甲烷,前者約占總量的1/3,后者約占2/3。
主要的產(chǎn)甲烷過(guò)程反應(yīng):
CH3COO-+H2O->CH4+HCO3- ΔG’0=-31.0KJ/MOL
HCO3-+H++4H2->CH4+3H2O ΔG’0=-135.6KJ/MOL
4CH3OH->3CH4+CO2+2H2O ΔG’0=-312KJ/MOL
4HCOO-+2H+->CH4+CO2+2HCO3- ΔG’0=-32.9KJ/MOL
在甲烷的形成過(guò)程中,主要的中間產(chǎn)物是甲基輔酶M(CH3-S-CH2-SO3-)。
需要指出的是:一些書(shū)把厭氧消化過(guò)程分為三個(gè)階段,把一、二階段合成為一個(gè)階段,稱(chēng)為水解酸化階段。在這里我們則認(rèn)為分為四個(gè)階段能更清楚反應(yīng)厭氧消化過(guò)程。
優(yōu)點(diǎn)
厭氧污水處理工藝的基建投資一般情況下比氧化溝和 SBR 工藝高,但隨著規(guī)模的增大,氧化溝和 SBR 的基建費(fèi)也成倍增加,而常規(guī)活性污泥法的投資則以較小的比例增加,兩者的差距越來(lái)越小。當(dāng)污水達(dá)到一定規(guī)模后,常規(guī)活性污泥法的投資比氧化溝與 SBR 還省,所以,污水規(guī)模越大,常規(guī)活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)就越大。常規(guī)活性污泥法、A/O和A2/O法的主要缺點(diǎn)是處理單元多,操作管理復(fù)雜,別是污泥厭氧消化要求高水平的管理,消化過(guò)程產(chǎn)生的沼是可燃易爆體,更要求安操作,這些都增加了管理的難度。但由于大型污水背靠大城市,技術(shù)力量強(qiáng),管理水平較高,能滿(mǎn)足這種要求,因而常規(guī)活性污泥法的缺點(diǎn)不會(huì)成為限制使用的因素。
與污水的好氧生物處理工藝相比,污水的厭氧生物處理工藝具以下主要優(yōu)點(diǎn):
?、俅罅拷档湍芎?,而且還可以回收生物能(沼);
厭氧生物處理工藝中沒(méi)為微生物提供氧的鼓風(fēng)曝裝置,可以降低大量的能耗。在大量去除機(jī)物的同時(shí),厭氧處理工藝還會(huì)伴大量沼產(chǎn)生。而沼中的甲烷是一種可以燃燒的體,具很高的利用價(jià)值,可以直接用于鍋爐燃燒或發(fā)電;
?、谖勰喈a(chǎn)量很低;
由于污水中大部分機(jī)污染物在厭氧生物處理過(guò)程中被轉(zhuǎn)化為沼——甲烷和二氧化碳,而用于細(xì)胞合成的機(jī)物相對(duì)較少;同時(shí),微生物增殖速率好氧工藝要比厭氧高很多,產(chǎn)酸菌的產(chǎn)率Y為0.15~0.34kgVSS/kgCOD,產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)率Y為0.03kgVSS/kgCOD左右,而好氧微生物的產(chǎn)率約為0.25~0.6kgVSS/kgCOD。
?、蹍捬蹩梢詫?duì)好氧微生物不能降解的一些機(jī)物進(jìn)行降解或部分降解;因此,對(duì)于污水中含難降解機(jī)物質(zhì)時(shí),利用厭氧工藝進(jìn)行處理后的效果更好一些,或者也可以將厭氧工藝作作為提高污水可生化性預(yù)處理工藝,為后續(xù)好氧處理工藝處理效果提供基礎(chǔ)。
在污水處理工藝設(shè)計(jì)上,我們經(jīng)??吹皆诤醚醯那岸嗽O(shè)計(jì)厭氧池,時(shí)設(shè)計(jì)的是水解酸化池,時(shí)兩者連用,一部分從業(yè)者對(duì)兩者的概念區(qū)別了解的不是很清楚,造成設(shè)計(jì)、方面的誤差,從而影響到處理效果。對(duì)于兩者的區(qū)別,下面由小編簡(jiǎn)要闡述一下。
水解酸化池與厭氧反應(yīng)器的區(qū)別
在污水處理工藝設(shè)計(jì)上,我們經(jīng)常看到在好氧的前端設(shè)計(jì)厭氧池,時(shí)設(shè)計(jì)的是水解酸化池,時(shí)兩者連用,一部分從業(yè)者對(duì)兩者的概念區(qū)別了解的不是很清楚,造成設(shè)計(jì)、方面的誤差,從而影響到處理效果。
水解酸化池
水解酸化池與厭氧反應(yīng)器中都水解酸化步驟,從原理上講,水解(酸化)是厭氧消化過(guò)程的一、二兩個(gè)階段。但兩者的不同,其適應(yīng)條件也不同,因此是兩種不同的處理方法。
兩種工藝的
水解酸化池的主要是將原水中的非溶解態(tài)機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈶B(tài)機(jī)物,將難生物降解物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到馕镔|(zhì),提高廢水的可生化性,以利于后續(xù)的好氧生物處理。
厭氧發(fā)生器
在厭氧反應(yīng)器過(guò)程中水解、酸化的是為厭氧反應(yīng)器消化過(guò)程中的甲烷化階段提供基質(zhì)。
因此,盡管水解(酸化)-好氧處理工藝中的水解(酸化)段和厭氧反應(yīng)器消化工藝中的產(chǎn)酸過(guò)程均產(chǎn)生機(jī)酸,但是由于兩者的處理的不同,各自的環(huán)境和條件著明顯的差異,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
Eh不同
在混合厭氧消化中,由于完成水解、酸化的微生物和產(chǎn)甲烷微生物共處于同一反應(yīng)器中,整個(gè)反應(yīng)器的氧化還原電位Eh的控制必須先滿(mǎn)足對(duì)Eh要求嚴(yán)格的甲烷菌,一般為一mV以下,因此。中的水解(酸化)微生物也是在這一電位值下工作的。而兩相厭氧消化中,產(chǎn)酸相的氧化還原電位一般控制在一100mV一一mV之間。據(jù)研究,水解(酸化)一好氧處理工藝中的水解(酸化)段為——特例的兼性過(guò)程,只要置Eh控制在+50mv以下,該過(guò)程即可順利進(jìn)行。
pH值不同
在混合厭氧消化中,消化液的pH值控制在甲烷菌生氏的pH范圍,一般為6.8—7.2。而在兩相厭氧消化中,產(chǎn)酸相的pH值一般控制在6.0一6.5之間,pH降低時(shí),盡管產(chǎn)酸的速率增大,但形成的機(jī)酸形態(tài)將發(fā)生變化,丙酸的相對(duì)含量增大,而丙酸對(duì)后續(xù)的甲烷相中的產(chǎn)甲烷菌會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的抑制。對(duì)于水解(酸化)一好氧處理來(lái)說(shuō),由于后續(xù)處理為好氧氧化,不存在丙酸的抑制問(wèn)題,一般pH維持在5.5—6.5之間。
溫度不同
兩種工藝對(duì)溫度的控制也不同,通?;旌蠀捬跸约皟上鄥捬跸臏囟染鶉?yán)格控制,要么中溫消化(30一35),要么高溫消化(50一55)。而水解(酸化)一好氧處理工藝中的水解(酸化)段對(duì)工作溫度殊要求,通常在常溫下,也可獲得較為滿(mǎn)意的水解(酸化)效果。