高浓度有机废水处理工艺的研究 42页

'江南大学硕士学位论文高浓度有机废水处理工艺的研究姓名：王元军申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：陈明清;蒋跃南20080701 摘要摘要根据国内食品、饲料和添加剂等生产企业在生产过程中排出大量的有机废水，其不仅色度深，有机物浓度高，而且含有钾盐、钠盐及单宁等，若不及时有效处理，将对环境造成极大的污染。．有机废水预处理中，水解酸化预处理工艺由于具有成本低、适应性强、管理方便等特点，现在已越来越广泛地被应用，但对于此工艺的一些理论和参数还不是很成熟。在国内外已有研究成果地基础上，对水解酸化工艺进行进一步的研究，旨在为此工艺的应用提供更有效的理论依据和设计参考。本试验通过对污泥的培养与驯化，得到了合格的污泥，并对有关性能进行了测定。然后分别以葡萄糖溶液、酱油废水和吡啶废水为研究对象，对水解酸化预处理工艺进行了理论的研究。首先以葡萄糖作为唯一的碳源，对水解酸化的影响因数进行了考察。得出水解酸化的较适宜的工艺条件为pH=6．10～8．02，最佳pH条件为7．0左右，CODcr(化学耗氧量)浓度最好控制在5000mg／L以下。在pH=7．01、CODcr=3815．3mg／L条件下，其最大酸化率可达到44．6％，最大酸化度可达到64．6％。其次水解酸化预处理可明显提高酱油废水的可生化性。当pH=7．O、HRT(水力停留时间)=4h时，酱油废水的BOD5(生物需氧量)／CODcr值从0．34提高到0．52，CODcr去除率可达15．35％。进而对于不易好氧和厌氧生物降解的吡啶废水，水解酸化工艺对其也有明显的降解作用。在pH=6．0、HI玎=60h时，对于较低浓度的吡啶废水，废水中的吡啶基本上可以全部水解；当浓度为102．7mg／L时，吡啶可降解75．27％；对于没有经高浓度驯化的污泥，当吡啶浓度为198．4mg／L时，其水解酸化降解率仍可达55．86％。针对某公司委托的废水处理工程，根据水解酸化预处理得出的优化工艺条件，结合污水排放的国家标准和环境保护的各项政策，进行了相关的工艺设计，经试运行表明，满足用户要求。关键词：水解酸化；葡萄糖；酱油废水；吡啶废水；影响因数；工艺设计 AbstractA铲eatde出oforg砌cwastewaterwaSreleaSedinmeproductionprocessoffood，feedandfeedadditives．The、vastewaterisnotoIllythe11igh—color，lli曲concentrationsofo玛-anticmatter’butalsocontainpotaSsi眦，sodiumand枷n．Ifwedon’tsolVemeproblemassoon舔possible，thesurroundingenvironrnent、)~，iUbeseriouslypolluted．BasedongeneraLlsun，eyofmehomeandforeignstlldy，amrtherresearchon觚te。robichydrolysisacidificationprocessfororganicw2ustewaterwascarriedoutillordert0providemoree舵ctive也eoreticbasisanddesingadViCetoitsindustriyTllepilotofthesludgethroughthecultiVationanddomesticatioIl，kⅣebeenqualifiedsludge，aIldt11edetIe肌iIlationoftlleproperties．Andthen缸墩eglucosesolution，soysauceandpyridinewastewateremuentforresearchonaucidhydrolysispre慨atmentofthetheoretical咖dy．Firstly，晰ththeglucoseusedastlleomyc曲onsource，thee能ctsofHRT，pHaIldOLona11aerobichydrolysisacidificationprocesswerestudied．Theexperimentalresultshowed也attheoptim啪conditionarepH=7．OandtheinnuentconcentrationofCoDcrbelow5000mg／L，aIldmemaXim啪acidificationemcient(AE)aIldacidificationdegree(AD)were44．6％and64．6％．Then，t11eprocesswaScarriedouttopre协；atmesoysaucewastewatI玛aIldtheresultiIldicatedthatitcallobviously证lprovethebiodeg础ilit)，ofthewastewaterandshortentlleresidencetimeoft11eaerobicprocessUndertheconditionofpH=7．0aIldHRT=4h，theBOD5／CODcrratioofthesoysaucewastewaterwaSimproVedm)m0．34t0O．52．CODcrremovalrateupt015．35percent．Moreover，fortllep)，ridinewaSt融r，、)l，!Ilichw嬲hardlydegradedbyt11eaerobicandtheaIlaerobic协：atment，theprocessw舔provedtobea200dpretreatmentmemodi11thisexperimentUndertheconditionofpH=6．0andHI≈T=60h．Thepyridinecanbedegradedcompletelyati11fluentconcentrationbelow50m／L，andthepercemconVersioncaIlreach75．27％and55．86％attlleinfluentconcentrationof102．7m∥LaIld198．4mg／L，respectiVely．ForacompanycommssionedbythewaStewater仃e咖entworks，auccordingtoacidhydrolysispretmentcometome，optimynconditionS，baSedontllenatiorlalstalldardsforsewagedischarge肌dthepolicesaIldmeasuresofenVironnlentalprote“on，aprocessrelatedtotlledesignisgiven．ThetrialoperationshowedmatmeetuserS’requirements．Kq”words：Hydr01ysisAcidification，Glucose，SoywaStewater，Pyridme、：Vastewater，Innuencingf．actor，DesignofprocessIl 独钟性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。期：谚。77关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容扣纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。导师签名：P飞卅押磊日期：钐．7．，≯ 第一章前言第一章前言帚一旱刖i20世纪80年代以后，环境污染R趋严重，生态系统遭到大范围的破坏，人类越来越重视环境污染的治理工作。为了有效控制废水对周围环境的污染，为此需要相配套的废水处理设施来满足“三同时”(即环境保护设施必须与主体工程同步设计、同时施工、同时投产使用)要求，从而可以有效地保护人类赖以生存的环境。在高浓度有机废水的处理工艺上，对工艺的研究采用生化和物化处理相结合的联合处理工艺，同时考虑到废水的B／C比值有时较低，可生化性有时较差，采用水解酸化工艺来进一步改善废水的可生化性，以提高生化处理效果。废水治理工程出水水质执行中华人民共和国国家标准．《污水综合排放标准》GB8978—86ⅡI类水域二级标准。本工艺的特点具有工艺先进，处理效率高，投资省，占地面积小，操作管理方便的优点。目前，国内外在治理废水方面，一般采用物理、化学物化、生化或相结合的方法。根据多年来废水处理的经验，采用生化和物化处理相结合的联合处理是行之有效的。考虑到废水B／C比值有时较低，可生物性有时较差，采用水解酸化工艺来进一步改善废水的可生化性，以提高生化处理效果。另外、高分散法去除溶液中氨氮的技术，此项技术经济适用、效率高，属国内首创，具有推广价值。国外的研究动态及发展趋势：随着现代合成工业的发展，大量异生化合物(Xenobiotics)进入了工业废水和城市污水中，由于其本身具有结构复杂性和生物陌生性，因此很难在短时间内被常规生物处理系统中的微生物分解氧化。为了解决难降解有机废水的处理问题，国外学者提出了生物强化技术(Bioau舯emation)的概念。生物强化技术是指在生物处理系统中，通过投加具有特定功能的微生物、营养物或基质类似物，达到提高废水处理效果的手段和方法。通过对参考资料、期刊杂志、网络资源、试验数据和结论等相关内容的查阅、整理，对废水处理工程的现场观察了解，为本课题的研究作了充分的准备。在工艺设计研究之前，原有一套废水处理设备，可充分利用并适当增加部分设备，以节省投资。本课题主要针对该公司的委托进行废水处理工程的工艺设计。在相关数据资料的收集整理上，主要依据污水排放的国家标准、环境保护的各项政策措施，和委托方对工程的要求来进行。由于本人时间和精力有限，在废水处理工艺的设计过程中，只针对本工艺中最重要的环节一“水解酸化"的部分机理和少数有机废水进行了研究，通过试验对有机废水的水解酸化预处理工艺进行的一系列试验，我们对水解酸化工艺有了较为深刻的认识，在水解酸化工艺中反应器的启动、控制水解酸化的各种条件和衡量水解酸化好坏的标准等各方面都有了一定的研究。当然有些参数对于工业实际可能还有一些困难，但经过本人的研究，对于大多数有机废水来说，水解酸化是一种有效的预处理方法，值得在工业上 江南火学专业硕十学位论文大量推广应用。下面就把水解酸化预处理的研究情况和某公司有机废水的工艺处理流程做个总体的回顾：1．1水解酸化简介近年来发展起来的水解酸化法是一种介于好氧和厌氧之间的废水处理方法，该方法广泛的应用于有机废水的预处理。水解酸化工艺与单独的厌氧或好氧工艺相比，具有以下特点：1、水解和产酸菌的繁越速度快，代谢强度高，驯化培养时间短2、不需要严格的厌氧条件，对温度，pH值变化不很敏感，便于操作控制3、对有毒物质不敏感，具有脱磷除氮作用，适用范广4、相对好氧工艺而言，可以适应更高的有机物浓度，能有效地降解好氧法不能去除的有机物。5、水解酸化工艺虽然在些工业废水中进行了实际应用，但还有一些理论问题没有得到突破，在工程设计中照搬别人模式设计或在花实际运行中临时取得运行参数的现象普遍存在，没有形成较为系统的理论。1．1．1水解酸化的目的、步骤随着水解酸化工艺在废水处理工程中的大量应用，这些问题急需得到解决，以便为设计上作者提供较有效的设计依据。本试验的目的是进一步研究水解酸化的理论，为水解酸化的工艺应用提供更多有用的理论依据和实际数据。通过对不同性质的废水进行对比，找出不同类型废水处理的共同点和不同点，为实际废水处理提供更好的理论依据和设计参数。本试验主要分三个部分：一、人工合成葡萄糖有机废水试验。通过试验，对水解酸化工艺的主要影响因素作较深入的研究，得出葡萄糖有机废水水解酸化工艺较好的运行条件。二、高浓度酱油废水试验。对酱油废水进行模拟处理，通过本阶段的试验，为高浓度高色度的废水处理提供理论和设计依据。三、难降解有机废水处理试验。用吡啶模拟废水作为试验用水，对难降解有机废水进行处理，为难降解有机废水水解酸化处理工艺提供参考。1．1．2人工合成葡萄糖有机废水试验在本试验中，首先进行了水解酸化污泥的培养。培养过程中采用葡萄糖加营养物(其营养物质比例为COD：N：P=200：5：1)的废水作为培养废水，培养过程中对水解酸化污泥进行了一些常规的测定。通过一个多月的培养，得到了成熟的污泥，随后进入试验部分。首先进行了进水pH影响的研究。在反应器中有机负荷和污泥量基本相同的情况下，改变进水pH值。在pH从4～9范围内共进行了10组平行试验。通过试验发现水解酸化的pH范围较宽，在试验选定的范围内部可以进行。从试验数据发现，在H=6．10～8．02阶段的产酸速度较抉，在pH=6．53和pH=7．0l条件下产气速度较快，总的来说相对较好2 第一章前言的阶段为pH=6．10～8．02。在pH=7．Ol，CoD=3815．3mg／L条件下，其最大酸化率可达到44．6％，酸最大酸化度可达到64．6％。1．1．3酱油废水研究试验首先对进水pH值酱油废水酸化的影响进行了平行研究。选用进水pH值为6．0、7．O、8．0进行了三组平行试验。试验结果：三组的最大酸化率分别为31．94％、34．22％和30．95％，到达最大酸化率的HRT分别为5h、4h和6h。由此可以行看到pH=7．0是最合适的pH条件。然后对酱油废水的可生化性进行了研究。通过对上面酸化效果最好的pH=7．O组取样进行COD和BOD5的测定，求出BOD5／CODcr值，并画出BOD5／CODcr随HIⅡ变化的曲线。当pH=7．O，HI汀：4h时，酱油废水的BOD5／CODcr值从0．34提高剑0．52，可生化性明显提高，同时，CODcr去除率可达15．35％。1．1．4吡啶废水的研究试验进而对于不易好氧和厌氧生物降解的吡啶废水，水解酸化工艺对其也有明显的降解作用。在pH=6．0、Hl玎(水力停留时间)=60h时，对于较低浓度的吡啶废水，在这部分试验中，对吡啶废水水解酸化进行了研究。同样，在pH值分别为5．0、6．O、7．0、8．0和吡啶浓度为100mg／L条件下对其受pH的影响进行四组平行试验，试验表明在pH=6．0时吡啶降解最快。当HI玎=60h时，对不同浓度的吡啶废水进行了三组平行试验，试验表明：当吡啶浓度为51．8mg／L时，废水中的吡啶基本上可以全部水解，当浓度为102．7mg／L时，吡啶可降解75．27％；对于没有经高浓度驯化的污泥，当吡啶浓度为198．4m∥L时，其水解酸化降解率仍可达55．86％。所以对于难于好氧和厌氧生物降解的吡啶废水，水解酸化是一种有效的预处理方法，低浓度时可全部降解。1．1．5废水处理工艺研究根据近几年来处理废水工艺运行中的经验，采用生化和物化处理相结合的联合处理方法是行之有效的。同时考虑到废水的B／C比值有时较低，可生化性有时较差，采用水解酸化工艺进一步改进改善废水的可生化性，提高生化处理的效果。具体处理方法的研究：针对该废水的特点，设计了气浮装置置顶预处理+厌氧反应器+水解酸化反应器+高效澄清器的工艺流程。本工艺的特点：一、气浮装置一级物化预处理，具有工艺先进、处理效率高、投资省、占地面积小，操作管理方便的优点。二、“水解酸化"工艺利用有机物厌氧分解过程中酸性发酵阶段的特点，将某些大分子的难降解有机物转化为易微生物降解的小分子有机物，从而改善废水的可生化性。三、好氧生物反应器，可大大提高其有机物的去除能力，且具有性能稳定，耐冲击、负荷强、污泥量小，不须回流，运行费用低廉等优点。四、采用高效澄清器工艺，可以大大提高澄清效果。 江南人学专业硕+学位论文1．1．6废水处理工艺的运行效果本工艺中主要有机泵均采用优质低噪音设备，并设置隔音装置，进风口配有消音器，地面噪音符合GB3096—93中的有关标准。废水站建成投产后，可以减少大量向外排放的有机物，其中：SS(悬浮固体)：1．92吨／年，CODCr：69．52／年，BOD5：34．9吨／年，从而降低了水质对环境的有机污染，具有明显的经济效益和环境效益。1．1．7前景展望现在，一些新型反应器大量应用到废水处理和水解酸化工艺中，另外，有人从印染废水水解酸化池中提取出一些优势菌株进行培育，有针对性的处理印染废水，也取得了较好的效果。这些都值得我们去作更多的研究，相信不久的将来，水解酸化预处理在废水处理工程中将得到更广泛的应用。4 第二章水解酸化jT=艺研究现状及本试验目的、内容第二章水解酸化工艺研究现状及本试验目的、内容2．1水解酸化工艺概述2．1．1水解酸化的机理水解酸化简单的解释为厌氧的初级阶段，在这个阶段，通过厌氧微生物的作用，通过胞外酶的作用将水中的高分子有机物分解成为小分子的有机物以利于后续处理工艺的作用发挥。一般，水解酸化应用在处理一些水中含有高分子难降解有机物的时候通过酸化的作用提高废水的可生化性提高好氧处理的效果。在废水的厌氧处理过程中，难以降解的有机物经大量微生物的共同作用，最终被转化为甲烷、二氧化碳、硫化氢和氨。在此过程中，不同的微生物的代谢过程互相影响，互相制约，形成复杂的生态系统。对于复杂物料的厌氧降解过程被认为是由不产甲烷的发酵性细菌和产甲烷的细菌共同进行的两截断过程，但这一理论实际上没有全面地反映厌氧消化的本质。1979年Bu锄等人提出了厌氧消化的三阶段理论。几乎与Bryant等人提出了厌氧消化三阶段理论的同时，Zeikus等人提出了厌氧消化的四类群理论。目前在废水处理工程中研究厌氧消化时仍以三阶段理论为主。但是根据这些理论，可以把厌氧消化分成四个阶段。①水解阶段：高分子有机物相对分子量巨大，不能透过细胞膜，不能为细菌直接利用，因此他们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如纤维素被纤维素水解酶水解为纤维素二糖与葡萄糖，淀粉被水解为淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白质酶水解为多肽与氨基酸等。这些小分子的产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。②发酵(或酸化)阶段：在这一阶段，上述小分子的化合物在发酵细菌(即酸化菌)的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸(简写VFA)、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。与此同时，酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质，因此未酸化废水厌氧处理时产生更多的剩余污泥。③乙酸阶段：在此阶段，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。④产甲烷阶段：这一阶段里，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、一氧化碳和新的细胞物质。根据厌氧消化过程的特点，复杂物料的厌氧消化过程可以被分成水解、酸化、产乙酸、产甲烷四个阶段，其中产乙酸阶段是厌氧过程的限制步骤。在这四个阶段中，水解和酸化过程不可能完全分开。因为这两个步骤是由同样的微生物种群完成的；产乙酸和产甲烷过程也不可能分开进行，因为产乙酸过程需要产甲烷菌的活动以便保持较低的氢分压。所以唯一的可能就是酸化阶段和产乙酸阶段的分离。在此理论基础主有人提出了两相(段)处理，即废水的处理在两个不同的反应器中依次完成，以使厌氧消化过程中不同的微生物种群的环境条件可以有较大的区别。利用前面的水解酸化阶段可以使废水中5 江南人学专业硕+学位论文有机大分子物质被细胞外酶分解为小分子，这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用，可改善废水的可生化性。2．1．2水解酸化工艺的特点1、影响因素水解酸化的影响因素主要包括温度、pH值、HI玎、有机物组成及颗粒大小、水解产物浓度等。在实际应用中，可根据有机废水的具体性质，取不同的操作条件。2、水解酸化工艺的优点水解酸化作为厌氧降解的一部分，它不仅共有一般厌氧消化所具有的优点，如负荷高、产泥少、能耗低、营养物需求量小外．还具有很多自身的优点。：①水解和产酸菌的繁殖速度快，代谢强度高，驯化培养时间短。②不需要严格的厌氧条件，对温度、pH值变化不很敏感，便于操作控制：③对有毒物质不敏感，具有脱磷除氮作用，适用范围广。Eli嬲等人对反应器是否设有酸化段进行了一次比较试验，用上流式厌氧污泥床反应器∞SAB)进行试验，结果发现，有酸化段的反应器进入稳定运行时间比无酸化段的反应器。可以避免污泥上浮，减少出水中的固体体物质，对PH值变化不很敏感。Liu．Tuanclli等人对两段推流式反应器与完全混合反应器进行比较，发现具有酸化水解段的推流复应器有机负荷高，有机物去除率和生物转化率都高得多。Ince对乳制品废水用有无水解酸化段工艺进行对比试验，通过9个月的运行，发现有水解酸化段的工艺在水力停留时间为2小时、有机负荷为23kgCOD／m3·d时COD、BOD去除率分别为90％和95％，而无水解酸化段的工艺水力停留时间要36小时，且有机负荷仅为7kgCOD／m3·d。Chal(rabani等人对制浆废水进行两相处理、单相厌氧过滤和UASB法比较，发现两相法对CoD、纤维素、木质素的去除率分别可达到88％、92％和82％，且在相同条件下，三种处理工艺所需设施的体积之比为1：l、6：2．06，说明两相法可以减少基建投资，提高负荷率。3、水解酸化工艺存在的缺点水解酸化工艺只是对有机物进行的初级分解，对CODcr的去除率不高，一般不超过40％，后续必须通过厌氧甲烷发酵或者好氧处理才能使有机物彻底分解、矿化稳定。在工程应用中一般只作为有机废水的预处理。2．2有机废水水解酸化预处理研究和应用现状2．2．1有机废水水解酸化工艺的研究状况1、对水解酸化过程影响因素的研究L．Gue仃er0等人用水产厂废水进行试验。，在不同的温度下，出水水质不同。虽然在高温条件(55℃)下水解酸化效果好，但高温条件下产生的氨等会对产甲烷过程产生抑制作用，影响系统的稳定运行，所以作者建议对此废水取中温(37℃)进行处理。6 第二章水解酸化T艺研究现状及本试验目的、内容刘义等人采用水解酸化一气浮一SBR工艺处理乳品废水，研究了水解酸化时间对CODcr去除率的影确。试验结果表明，当进水CODcr为1860～2740mg／L时水解酸化时间为24hCODcr去除率最高。Ⅵlmazer等人也对干酪废水进行了不同水力停留时间下水解酸化效果的研究，在O．5～2．OgCOD／L·d的有机负荷率下，最适宜的水力停留时间为24小时，酸化率可达到50％。霍明晰透过酸化一序批式活性污泥法(SBR)在不同温度和碱度条件下处理高浓度啤酒废糟液试验，结果表明酸化效果受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度是24℃，最佳碱度范围是500～750mg／L。2、对难降解或有毒有机废水的研究国外对含有硝基苯、联苯和多环芳烃等有毒物质的废水用水解酸化一好氧工艺进行研究，水力停留时间为8小时，水解酸化段对硝基苯、联苯和多环芳烃的去除率分别为98％、97％、96％，认为此工艺可作为有毒有机废水预处理的有效方法。Becc撕等对橄榄油加工厂废水进行试验，认为此废水中，饱和性和非饱和性长链脂肪酸是抑制产甲烷过程的主要物质，对其进行水解酸化处理后，产生可挥发脂肪酸，可降低对产甲烷段的抑制。马文林等对土霉素结晶母液进行了酸化水解研究，结果表明，虽然废水中含有多种生物抑制性物质，但利用水解酸化菌的开环作用，废水的可生物降解性和有机物降解速率都有明显提高。同时，通过酸化水解，硝化速度从O．11k∥(m3·d)增加到O．2lkg／(m3·d)，反硝化速度从0．31lk∥(m3·d)增加到O．45lk∥(m3·d)，并且有助于维持合适的反应PH。3、对水解酸化池结构类型的研究沈耀良等人采用厌氧折流板反应器㈣R)处理城市污水与垃圾填埋场渗滤液混合废水。结果表明，ABR可有效地改善混合废水的可生化性，进水BOD5／CODcr为O．2～0．3时，出水可提高到0．4～0．6。混合废水经ABR的预处理后，大大促进了废水进一步好氧处理的运行稳定性。贾洪斌等人用挡板式水解酸化池处理印染废水，效果明显。废水酸化池后COD去除率平均BOD5／CODcr值由O．285提高到0．447，废水可生化性得到明显的改善，厌氧折流板式水解酸化池作为印染废水好氧生物处理的前处理在技术上和经济上是可行的。2．2．2有机废水水解酸化工艺的工业应用现状1、在啤酒工业废水中的应用陶有胜在对某啤酒厂废水处理工程中采用了水解酸化一生物接触氧化工艺，通过半年多来的运行，处理效果稳定。得出如下结论：①采用水解酸化后进行接触氧化的工艺较传统的生物氧化法曝气时间显著缩短，HRT仅6h，而传统生物氧化法处理啤酒废水H1订一般大于lOh，有的甚至大于17h，可见本工艺具有明显的节能效果；②啤酒废水经水解酸化处理后，BOD5／CODcr值从原来的O．5l提高到O．72，废水的可生化性增加，这样可充分发挥后续好氧生物处理的作用，缩短整个工艺的总水力停留时间，提高生物处理啤酒废水的效率。水解酸化工艺对环境条件要求不高，易于操作管理；③工程实践7 江南人学专业硕+学位论文证明，整个工艺具有投资省，运行稳定，抗冲击负荷能力强，处理效率高，出水水质好等特点，整个系统的污泥量极少。山东省轻工业设计院对山东寿光卢堡啤洒有限公司的啤酒废水处理中间样采用了水解酸化一接触氧化法，取得了非常好的效果，并认为采用此工艺可节省25％以上的能耗。朱月海在对我国啤酒废水处理工艺进行研究后，讨论了具有代表性的5个以生物处理为主体的处理工艺方案。得出如下结论：根据啤洒废水BOD5／CODcr大的特点，5个处理工艺方案基本上均以先厌氧(水解酸化为主)，后好氧处理。啤酒废水采用厌氧(水解酸化)生物处理与好氧生物处理相结合(为主体)的处理工艺是成熟、可靠的工艺，是可以被接受和采用的。2、在屠宰废水处理中的应用广州某肉联厂采用水解酸化一序批式活性污泥法处理肉类加工废水，在此工程中，水解酸化池同时起着水质水量调节、水解酸化和污泥处理三种作用。并且此工艺在运行中具有无污泥膨胀，效果稳定，出水水质良好，处理成本低，适应性强，操作管理简便等优点。佛山市肉联厂屠宰废水处理采用了水解酸化池预处理技术，得了较好的效果。3、在印染废水中应用浙江某织造有限公司采用水解酸化一好氧一混凝工艺处理大型针织印染废水，出水达到国家一级标准。实际应用表明，水解酸化工艺不仅可将废水中的一些复杂高分子有机物变成简单的低分子物质，改善后续生化处理条件；同时，对废水pH值有较大的调节作用。曾丽璇等人采用对已稳定运行3年以上的印染废水处理工程的水解池进行某种分离，对分离得到的10株纯菌种进行单株及10株混合的脱色能力和脱色条件试验研究。结果表明，混合菌群的脱色能力优于单株菌，对温度、pH值的适应能力更强。东丽公司采用水解酸化一好氧一生物炭工艺处理印染废水，其水解酸化段水力停留时间为5～6h，色度去除率达70％～90％，容易产生气泡的表面活性剂去除率达80％～90％，CODcr去除率达40％～50％。4、在制药废水中的应用相会强等对哈尔滨制药四厂废水用水解酸化一生物接触氧化艺处理，效果较好，在冬天气温lO℃以上就可以较稳定运行，出水可以达标。深圳某大型民营制药企业采用水解酸化一序批式活性污泥法(HA—SBR)处理中成药制药废水，出水可达到二级排放标准。此工艺中，调节水解酸化池作为废水处理的预处理设施，除平均和水质水量外，还能利用酸化水解菌将废水中高分子有机物转化为易被微生物降解的可溶性小分子，同时还可使SBR反应池的剩余污泥得到消化处理。降低工程投资和运行费用。调节水解酸化池同时起着调节水质、水量、水解酸化和消化污泥的作用。8 第二章水解酸化丁艺研究现状及本试验目的、内容2．2．3水解酸化工艺目前存在的主要问题水解酸化工艺虽然在一些工业废水中进行了实际应用，但还有一些理论问题没有得到突破，在工程设计中照搬别人模式设计或需在实际运行中临时取得运行参数的现象普遍存在，没有形成较系统理论。随着水解酸化工艺在工程中得到广泛的应用，这些问题急需得到解决，以便为设计工作者提供理论和实践依据。2．3本试验的目的和内容本试验的目的是进一步研究水解酸化的理论，为水解酸化的工艺应用提供更多有用的理论依据和实际数据。通过对不同性质的废水避行对比，找出不同类型废水处理的共同点和不同点，以及水解酸化工艺在不同类型废水处理中的地位和作用，为工业实际废水处理提供更好的理论依据和设计参数。本试验主要分三个部分：一、人工合成葡萄糖有机疲水试验。通过本阶段试验，对水解酸化工艺的主要影响因素作较深入的研究，得出葡萄糖有机废水水解酸化工艺较好的运行条件，推导出其产酸的动力学参数，为工业应用提供更好的理论依据。二、高浓度酱油废水试验。从酱油厂提取实际废水，对酱油废水进行模拟处理。通过本阶段试验研究，为酱油类废水的处理提供理论和设计依据。三、难降解有机废水处理试验。用吡啶模拟废水作为试验用水，对难降解有机废水进行处理，为难降解有机废水水解酸化处理工芝提供参考。这三个部分的试验第一部分为单独进行，第二、三部分试验过程中有适当交叉。2．4废水水质分析方法的选择选定废水水质的分析方法时，尽量做到使用有国家标准进行分析方法，如CODcr、BOD5、pH值、总氮、SV、SVI、TSS、VSS以及色度的测定。对于没有找到国家标准和权威的分析方法，如挥发性脂肪酸ⅣFA)的测定选用水解酸化厌氧生物处理》介绍的“碳酸氢盐碱度和VFA分析的联合滴定法”；甲烷体积的测定，我们选用了液体置换法。(1)CODcr，的测定：重铬酸钾漓定法。(2)BOD5的测定：稀释接种法。(3)总氮的测定：过硫酸钾氧化一紫外分光光度法。(4)pH值的测定：玻璃电极法。所用仪器为：pHS．25型pH计。(5)污泥沉降比(SV)、污泥容积指数(SVI)：体积沉降法。(6)总悬浮物(TSS)、污泥浓度(MLSS)和挥发性悬浮物(VSS)的测定：灼烧法。(7)、挥发性脂肪酸(VFA)的测定方法：碳酸氢盐碱度和BVFA分析的联合滴定法。仪器：pHS．25型pH计、磁力搅拌器、带250ml磨口锥形瓶的全玻璃回流装置、电炉、50ml酸式滴定管、50ml碱式滴定管、loo皿烧杯、移液管等。试剂：0．0200mol／L的HCI标准溶液、O．0200mol／L的NaOH标准溶液9 江南大学专业硕+学位论文步骤：安装并校准pH电位滴定计，将水样以滤纸过滤，准确取滤液Vml(其中含有的VFA不超过3mmol／L)加入到looml的烧杯中。如果此样品的pH值高于6．5，则准确调节pH至6．5。然后边搅拌边滴定至PH=3．0，消耗的HCl的体积记作Aml；将此样品加热回流3分钟以上(从沸腾起计时)，冷却后，将溶液移回100ml烧杯，以NaOH标准溶液滴定至pH=6．5。消耗的NaoH体积记作Bml。计算：垒兰竺竺×1000VFA=ymmol／L丝垒：垒鱼×1000碳酸氢盐碱度=矿mmol／L(8)甲烷体积的测定。方法：液体置换法仪器：史氏发酵管试剂：用于置换气体的液体是NaoH溶液，其浓度为3∥1009H20，并保持其碱度pH使始终高于12，否则进行更换。原理：当沼气通过强碱溶液时，其中的C02。被碱液吸收，甲烷通过溶液。同时，等体积的碱液从史氏发酵管下部排出，从其上部读得的数据即为甲烷体积：当一管不够时，可在达到刻度底部前将史氏发酵管倾斜排出全部气体后重新计量。(9)色度的测定：稀释倍数法。(10)吡啶的测定：紫外分光光度法。lO 第三章三种有机废水处理的试验研究3．1葡萄糖废水处理研究3．1．1厌氧污泥的培养污泥的来源：本次试验J订厌氧污泥均取自运行时问较长且运行稳定、效果好的厌氧污泥(广东溢多利生物科技股份有限公司的厌氧池污泥)，其显微镜照片如图3—1所示。罔3—2污泥培养后期的显微镜照片FlgL鹏3—2sludgemjcroscopep}lotosofme1netrajn结果与结论：凼本次试验用厌氧污泥均取白运行良好的厌氧池，所以加入葡萄糖废水后污泥活性恢复较快，加入营养液不久就司观察到瓶星有较多的气泡产生。培养30天后，观察发现污泥出原来的浆糊状变为絮状，且颜色较原来浅。呈深灰色。污泥颗粒较大，沉淀性较好，上清液澄清。经测量，其污泥的vss，rss=503％。最后一批营养液加入后24小时，监测得知其出水情况如表3．】所示 江南人学专业硕+学位论文表3．1厌氧污泥培养结果瓶号进水CODcr(m∥L)pH进水CODcr(m∥L)pHCOD去除(％)由表3．1可以看出，在HI汀=24h时，CODcr去除率都达到了40％以上。并且通过计量产气可以看出产气量较大，说明厌氧污泥的活性已恢复，可以进行实际废水的驯化或下一步的试验。3．1．2厌氧污泥培养的试验装置本装置采用CASS间歇式生物反应器，在此反应器中进行交替的曝气一非曝气过程的不断重复，将生物反应过程和泥水分离过程结合在一个池子中完成。由于某公司的废水排放是间断的、不定时的，所以水量、水质波动较大，冲击负荷较高。CASS反应器能够很好地解决这一污泥培养问题。目前全世界已有300多家污水处理厂采用CASS反应器的废水处理工艺。我国，北京航天城污水处理厂(处理能力7200m3／d)，徐州第二人民医院，镇江市征润州污水处理厂(设计水量20万们，近期10万们)。CASS反应器由3个区域组成：生物选择区、兼氧区和主反应器，每个区的容积比为l：5：30。污水首先进入选择区，与来自主反应器的混合液(20％～30％)混合，经过厌氧反应后进入主反应区，如图3．3所示。出来图3—3CASS反应器构造图Figure3-3CASSreactorstmctw试map(1生物选择区；2缺氧区；3主反应区)(1Districtofchoice；2Hypoxiczone；3Themainreactionzone)3．2对水解酸化影响因素的试验研究由前面水解酸化的基本性质，得知影响水解酸化的因素主要有水力停留时间(咖、温度、pH值、有机负荷、产物的浓度及各种毒素影响。综合大多数文献报道和根据试验时的气候条件(试验时间主要为春末夏初，室温常超过25℃)，本次选定的试验溢成为37±l℃，试验中主要考查HRT、pH值和有机负荷(OL，)对水解酸化的影响。12 第三章三种有机废水处理的试验研究3．2．1pH值的影响为研究pH值对水解酸化的影响，我们选择基本相同的进水CODcr(约为3800mg／L)，对不同初始pH值条件下的pH值、VFA、产气量随HI玎的变化情况进行测定。为确定较适宜的初始pH值条件，在初始始pH值从4．O～9．0的区域内，每隔O．5个pH单拉进行一次试验，以便得出结论。根据我们实验的数据，结合厌氧生物学有关理论和分析，从以下几个方面对水解酸化工艺进行分析：(1)水解酸化最佳pH使范围。水解酸化是作为厌氧或者好氧处理的预处理。其目的并不是完全矿化有机物，而是其对大分子物质和难降解物质进行水解，产生小分子的有机酸。使后续的厌氧或好氧装置能更好地运行。在这里，引入酸化度和酸化率的概念．酸化度(简称AD)可表示为有机物在某一时刻的酸化程度，而酸化率(简称AE)可表示为厌氧水解酸化反应器的效率。本次试验中，选择酸化率作为主要的衡量标准来考察反应器的效率。达到最大酸化率的水力停留时间称为I临界酸化时间T，在T以后，随着酸化时间的增长，AE下降。根据我们的试验和相关的理论研究水解酸化过程开始的时间都较早，速度较快，一般都有一个较陡的上升趋势，说明水解酸化细菌很活跃，其活性恢复较快；而相比之下，产甲烷细菌的活性恢复较慢，所以水解酸化细菌产生的脂肪酸没有及时被产甲烷菌所利用，造成脂肪酸的暂时积累。随后，开始出现不同的走向，有的继续上升，有的开始下降，说明初始pH值对水解酸化过程有较大的影响。初始pH值不仅影响最大的酸化率，同时也影响最大酸化率峰值出现的时间。通过试验可以发现初始pH值从4到9变化的过程中，水解酸化过程都可以进行，说明水解酸化细菌的适应性较好，能适应不同的pH环境。在初始pH值较小时(pH<5．02)，显然水解酸化的速度很慢，也没有明显的峰值，但反应器中还是有部分有机酸的积累，说明水解酸化细菌的活性受到部分限制，但没有被完全抑制，水解酸化过程还是在缓慢进行，只是因为在此条下，产甲烷细菌的活性被严重抑制，基本上没有消耗脂肪酸的过程，造成了反应器中脂肪酸的积累。在初始pH=6．10～8．02的范围内，可以得出明显的最大峰值，产酸和产甲烷性能都很好，说明在此条件下，产酸细菌和产甲烷细菌都较活跃，在产酸细菌水解部分葡萄糖产生部分脂肪酸后，产甲烷细菌开始迅速活跃起来，消耗前段产生的脂肪酸。在初始pH值较大时(pH>8．48)，其产酸特征类似于pH值较小的情况．只是随着产酸过程的进行，反应器中积累的脂肪酸导致其pH值有所下降，当pH值下降到适宜于产甲烷菌生产时，开始有部分甲烷气体产生，开始消耗脂肪酸，所以其产甲烷性能较pH使较小时强。从试验得知，葡萄糖废水最大酸化率出现在pH=7．0l时，当水解酸化时间为80min时，其最大产酸率为54．61％，酸化度为64．6％，说明在HRT=80min时水解酸化进行得较完全。 江南人学专业硕+学位论文在所有的初始pH条件下，在加入葡萄糖废水后的一段时间内，产甲烷细菌都还不活跃，反应器中几乎没有甲烷气体产生。随着Hl盯增长，pH条件较好的情况下产甲烷量开始上升，说明在这些反应器中甲烷细菌开始恢复活性，已经有一部分脂肪酸被产甲烷细菌利用，产生甲烷气体释放出来。所以初始pH_4．01时基本不产甲烷；在初始pH=5．02、8．48时，也有相当长的一段时间严重抑制产气量，但随着其内部pH值的调整，到后来产气量有所上升；在初始pH=6．10、7．Ol、8．02时，虽然首先产气不多，但随着产酸过程的进行，产气量也很快地上升。通过以上分析，可以得出如下结论：水解酸化过程在PH值从4．O～9．0都可以进行，但酸性太高和碱性太高都会影晌产酸和产气过程：pH在6．10～8．02时产酸产甲烷的性能较好，适宜作为水解酸化的工艺条件。(2)水解酸化过程中废水pH值的变化试验中对过程中的pH值进行了记录，发现水解酸化过程对废水的pH值有较大的影响，尤其是在废水的初始龃值较高时，其表现特别突出。当废水的初始pH值分别为6．53、7．0l、8．02、8．48时反应器中的pH值随HI盯的变化情况基本都是下降的趋势，这说明不同初始pH值的废水经过一定时间的水解酸化以后，其反应器中的pH值都有所下降。这一现象可以根据水解酸化产物来很好的解释。由于试验所用废水为葡萄糖有机溶液，其水解酸化后的产物为各种有机酸，引起反应器中pH值的下降。3．2．2HRT对CODcr去除的影响在进行pH=7．O试验时，对一组CoDcr的变化进行了测量，用以分析水解酸化过程中有机物浓度变化和去除规律。其数值如表3．2所示表3．2pH=7．0时CODcr随HI玎变化的相关数据HIU’(min)CODc“mg／L)HRT(min)CODcr(m∥L)根据表3．2数据，可以对CODcr随HI汀的变化进行分析。可以看出CODcr在首先有一个较大的下降，但并没有气体产生，说明在废水加入以后反应器中的微生物对有机物产生较强的吸附作用，使其表现为废水的CODcr的快速下降。随后进入解吸阶段和水解酸化阶段，表现为CODcr的值增大，另外在实验中还得出VFA的值也增长较快。当HI盯大于50mm以后，产甲烷细菌开始活跃，大量消耗有机酸和CoDcr，CODcr又开始下降：HRpl40min以后，随着产气量的快速增长，CODcr迅速下降；HRT=260min时，CODCr已经降至2824．5mg／L，CODcr去除率为25．97％。 第三章三种有机废水处理的试验研究而般生产实际中，为了减少整个系统的停留时|1lJ，发挥每个坷、节的最人作用，一般jl控制水解酸化的停留时问为T，即HRT=80m‰此时cODcF35894，这种情况|兑明水解酸化l：艺对有机物的去除作川有限，只能作为废水处理的预处理工艺。3．2．3进水cODcr浓度对水解酸化的影响为了考察进水浓度对水解酸化的影响，固定进水p¨=70。其它条件相同，改变进水cODcr，得到如下的试验结果，如表3—3所示表3—3口H=70，不同进水cODcr时vFA及酸化率数据表Table3—3DH=70whentheVFACODcrdlffcrentwMerandacidi6cmionr乱edatatablcsI{RTcoD=9810(m龃。)cOD=3025O(mg几)cOD=48595(m∥L)c0D=73295(mg几)(／mm)VFA(⋯I几)AE(％)VFA(mmo儿)AE(％)VFA(⋯1，L)A耳％)VFA(⋯l，L)AE(％0510O1035O1180O1255020ll5542O223028l5】B901655166035540l3005】5314544804I3538502】4578060124047532104621444542602600l】8080II3040530904360458044353l751680】0010Ol320296540954650453536802I2512087023528903940443042404l4025160740l502720358043104080452028602006458257032504175390047653075根据表3-3的数据，l-T以作出不同进水cODcr条件下酸化率HRT变化的曲线圈图3．41：『-q进水cODcr条件r酸化率11RT变化的曲线刚Fi叫re3-4CODcrdifkrentwat㈨der山econdltjonsofacldl6c砒10nr甜eof"changemthecurveofHRT 江南人学专业硕十学位论文从图3—4可以看出，上面三条曲线最大酸化率较高且都有明显的峰值，而CODcr=7329．59／L的曲线峰值不明显，最大酸化率比上面三条曲线都低很多，这说明在一定的浓度范围内，水解酸化进行得较好，在较大的CODcr范围内，水解酸化也可以进行，但受到一定的抑制。这说明水解酸化过程也受到进水CODcr浓度的影响，随着CODcr浓度的升高，临界酸化时间推迟，并且出现的最大酸化率的峰值越来越低。在CODcr值为981．O、3025．O、4859．5mg／L时，水解酸化过程进行得较好；当CODcr值为7329．5mg／L时，废水的有机负荷对水解酸化过程产生明显的抑制作用，使酸化率峰值不突出，临界酸化时间推迟。所以，在进行水解酸化工艺设计时进水有机浓度最好控制在5000m∥L以内。以免影响水解酸化工艺出水的效果。3．3酱油生产废水处理研究3．3．1酱油生产工艺酱油是一种常用的咸味调味剂，在日常生活中，许多地方都要用到酱油。例如烧、煮、煎、烹等厨艺中都用得上酱油，红烧菜、炒菜中用得较多。目前，中国酱油的年产量在700万吨左右，人均年消费量在4妇左右。酱油营养成分丰富，我国生产的酿造酱油每100ml中含可溶性蛋白质、多肽、氨基酸达7．5—109，含糖分29以上，此外，还合有较丰富的维生素、磷脂、有机酸以及钙、磷、铁等无机盐。酱油中含有多种调味成分，有酱油的特殊香气、食盐的咸味、氮基酸钠盐的鲜味、糖及其他醇甜物质的甜味、有机酸的酸味、酪氨酸等爽适的苦味，还有天然的红褐色色素，可谓咸、酸、鲜、甜、苦五味调和，色香俱各的调味佳品。我国酱油酿造有悠久的历史，传统的方法采用野生菌制曲、晒露发酵，生产周期长，原料利用率低，卫生条件差。现代酱油生产在继承传统工艺优点的基础上，在原料、工艺、设备、菌种等方面进行了很多改进，其生产工艺如图3．5所示图3．5现代酱油生产工艺Figu∽3—5soysaucemodemproductiontechnolog)，16 第三章三种有机废水处理的试验研究酱油的制作在相当长的时期内是手工作业，使用的工具只有缸、坛、蒸笼等。到了近代，才逐步出现机械化生产，但进度很慢。直到目前，还可以看到手工作坊式的酱油生产。据统计，目前中国国内的酱油生产企业大约有1000余家，最大的酱油生产企业的年产量在10万吨左右，但仅占全国总产量的2％左右。3．3．2废水来源及其主要污染物废水主要来自生产车间的制曲、发酵回淋、包装车间的设备清洗、洗瓶水以及煮豆用水和地面冲水等。废水中含有大量溶解性的水，含有粗脂肪、糖类及有机、无机酸等物质。废水COD浓度较高，盐分较大，悬浮物较多，可沉降性强。色素也是酱油废水中另一个重要的污染因素。酱油的颜色由碳、氢、氮组成，它的成分并不是单一的，主要有氨基糖一羰基反应生成的黑色素。努一种是由大豆蛋白质中的谷氨酸氧化生成的类黑色素。酱油中，这两种色素是来自干大豆和小麦中的蛋白质和淀粉。3．4酱油生产废水处理现状以及结果3．4．1酱油废水处理的主要工艺根据目前的资料．对酱油废水进行治理的例子较少，这主要是由于我国现有的酱油厂较分散，规模小并且大多是传统的手工作坊式生产，机械化程度低，导致酱油生产废水的治理水平落后于其他工业。下面就目前我国酱油废水处理的主要工艺作介绍。1、生物转盘法八十年代朱期，日本采用生物转盘法处理酱油废水，效果较好，解决了一般活性污泥法中存在的污泥膨胀问题。但生物转盘法存在运行费用高，不适宜于处理含有大量难降解物和有毒物质的废水，其结构有待改进I。2、厌氧水解酸化一活性污泥法一煤渣吸附工艺重庆酱油厂年产酱油1．5万吨，同排废水约120m3，采用厌氧水解酸化一活性污泥法一煤渣吸附工艺处理，当进水COD为800～1600mg／L时，平均去除率可达85％以上，色度、NH3一N，SS的平均去除率分别为83％、94％和90％。3、吸附法广东省中山市美味鲜食品总厂是生产酱油、酱、醋等调味品的企业，其废水处理采用的工艺流程特点是将废水抽入麻石水膜除尘器，利用麻石水膜除尘器中燃煤锅炉的烟气吸附废水中的COD、BOD及色素，吸附了废水中有机物的煤灰再用于制造建筑用砖等。但是此工艺只适合用来处理满足上述条件(有水膜除尘器和建筑用砖生产线)的企业，不能推广到一般情况。3．4．2本试验用废水水质分析结果泰州市第二制酱厂废水主要来源于发酵车间，另外，罐装车间在每天早上8：oo～9：00有少量冲洗瓶子的废水排出，量少且浓度不太高。本试验选用有代表性的发酵车间废水进行试验。试验过程中总共从泰州市第二制酱厂发酵车间取废水两次，两次测试的结果分别如表3—4所示17 江南人学专业硕+学位论文表3．4泰州市第二制酱厂废水水质数据次数PHCoDcr(m∥L)VFA(mmo儿)色度(倍)BoD5／CODcr从表3．4可以看出，本试验所用的废水CODcr和SS较高，且色度较大，BOD5／CODcr较小，较难处理。3．5厌氧试验部分．3．5．1污泥的驯化驯化时间：2006年4月lO同至5月10日驯化废水：泰州市第二制酱厂发酵车间废水驯化步骤：向己活化的厌氧污泥中逐步加入酱油发酵车间废水，即加入一定比例酱油废水的营养液(其浓度和添加的营养物与厌氧污泥培养相同)。在驯化过程中，设计并安置好试验装置，但不具体计量产甲烷量，只用来监测产甲烷量的增量，每次递增20％，即首先加入20％的废水，待系统中有一定量的甲烷产生后，再提高废水的比例，直到100％废水。驯化结果：经30天驯化，污泥絮凝性较好，其VSS／TSS=36，4％，且产甲烷活性较好，表明污泥的驯化已基本完成。3．5．2试验装置与方法试验装置与方法试验装置与第三章例图相同。试验污泥：己驯化成熟的水解酸化污泥。试验废水：泰州市第二制酱厂发酵车间废水。表3—5酱油废水在不同pH条件下的酸化数据(CODcr为38457m∥L)Table3—5soysauceindifferentpHwastewaterundertheconditiollSoftheacidificationofdata(CODcrfbr3845．7mg／L)HI玎(h)pH26．OpH=7．OpH=8．O18一。Ⅲ缁一一一一～一一岫盼蚴蜥|耋～一一一一一队一一。Ⅲ一一～一一一蚴一儿一岫踮蛾一～一～～一一一吼一删。№淌蚴一一一一～一岫一㈣盯哪mm砌狲刹砌姗一 第三章三种有机废水处理的试验研究3．53最佳DH条件试验首先进行了酱油废水对pH的适应性试验。根据前面已经得出的水解酸化的最佳pH(60～80)范围，本阶段试验H在这一范围内考察。在初婚pH=60、70、80三个条件下进行了三组实验。结果如表3—5所示(见上m)结合表3—5的试验数据，可以作山酸化率变化曲线图图3—6不同pH值酸化率变化曲线圈Flgufe3-6dj行：rcntpHacidincationra他curveofchange根据图3—6可以看出，三条曲线都有一个先升后降的过程，说明在_二种条件r，水解酸化都可以进行，都有一个先产酸后产气降解的过程。其L}1初始pH=7O的曲线达到峰值最快，且峰值最明显，说明此条什下水解酸化进{J：得最好，是酱油废水水解酸化预处理较好的工艺条件。由试验数据可知，在初始pH=7o时，到达昂大酸化率的临界酸化时间为HRT=4h，最大酸化率为3420％。在以后的试验r1，，我们选用初始口H=7o作为酱油废水水解酸化预处理的试验条件。与葡萄糖废水的水解酸化相比，酱油废水到达蛀大酸化牢的临界酸化刚问明显要比葡萄辅废水的长，月最大的酸化率也要低。这_t要是山于葡萄糖废水为易降解废水，其废水一p不存在大分子物质。而酱油废水中含有大量的淀粉、长链脂肪酸等人分子物质，其水解酸化中，必须先将返此人分了物质在细胞外酶的作用F变化小分子物质，然后W由水解酸化茼埘其进行水解。所以，葡萄糖废水的酸化率曲线明显比酱油废水的陡。这也说明，相对易降解的葡萄糖废水来说，酱油废水较难降解。 江南人学专业硕+学位论文3．5．4酱油油废水可生化性试验为了考察酱油废水可生化性的变化，对上面试验中pH=7．0一组取样的CODcr和BOD5值进行了测定，总体走势为先升后降，在HR]r-4h时有一个峰值。这说明酱油废水在水解酸化过程中随HRT的变化其可生化性也在发生变化。在HIⅡ<4h，水解酸化过程是主要的，酱油废水中的一部分大分子、难降解物质变戒了易降解的小分子物质，使酱油废水的可生化性提高；随着水解酸化的进行，水解酸化的作用开始减弱，而此时产甲烷细菌的活动已经较活跃，开始大量消耗有机酸等小分子物质。使酱油废水的可生化性表现出下降的趋势。通过对酱油废水可生化性试验，得知水解酸化可明显提高酱油废水的可生化性。到达临界酸化时间时，酱油废水的BOD5／CODcr从最初O．34提高到了O．52，这将有利于缩短后续工艺的水力停留时间和提高处理效果。同时，从试验结果分析得知，当BOD5／CODcr达到最大值时，废水中CODcr也己去除15．35％。通过以上试验，得出结论：酱油废水可以选用进水pH=7．O、HI盯-4h作为其水解酸化段工艺设计的参数。3．6好氧处理试验部分3．6．1活性污泥的培养和驯化本试验作为水解酸化预处理试验的后续处理部分，没有进行系统的研究，只是作为一种检验水解酸化预处理效果的补充试验。本试验分两个阶段：第一阶段为好氧活性污泥的培养和驯化，本阶段的工作在前面的试验过程中已完成。第二阶段为水解酸化预处理出水与没有经水解酸化预处理的原废水经好氧处理试验的效果比较。1试验材料和装置材料：葡萄糖、尿素、磷酸氢二钾、水解酸化反应器仪器：小型曝气池(容积。7000m1)十沉淀池(容积3000m1)、空压机、微孔曝气头、1000ml烧杯2好氧活性污沉的培养和驯化(1)污泥的培养污泥来源：宜兴热电厂焦化废水好氧曝气沉淀池污泥。培养时间：7月20日一7月26日培养方法：向曝气池中投入2000m1的好氧污泥，用葡萄糖、尿素、磷酸氢二钾配制COD：N：P=100：5：l的营养液，其CODCF800～1000mg／L。每天上午8：30，下午4：30曝气池静置后取出上层清液，然后加入培养液。培养的前1—3天，污泥的沉降性差，污泥颗粒较小，其SV=40～50％。后来加大曝气量，培养3—5天后污泥的颗粒增大且沉降性能明显好转，其SV=25～30％。培养结果：每天上午8：30补充营养液，曝气8h，下午4：30曝气池静置后取上层清液进行监测，记录其进、出水CODcr数据。通过一个多星期的培养，好氧污泥己完全恢复活性，其对葡萄糖的去除效果良好。另外，道过一个星期的培养，发现污泥的颜色发生了很大的变化，以前处理焦化废水的污泥颜色较黑，一个星期后污泥的颜色变浅了， 第三章三种有机废水处理的试验研究颗粒也增大了。另外，对培养后的活性污泥的主要参数进行了测定，其SV=25％，MLSS：4．359／L，SVI=57．5、VSS／TSS=62．4％，这些都表明污泥的培养较成功，可以进行下一步的试验。(2)污泥的驯化驯化时间：8月5日一8月25日驯化方法：以酱油废水直接驯化。先将酱油废水稀释到CODcr：800～1000mg／L，并调节PH值到7．O左右。驯化初期加入部分葡萄糖培养液，随着废水比例的增加，逐渐减少培养液的加入量。废水按20％、30％、40％、60％、80％、100％的比例增加。驯化期间，每天测一次进出水的COD值，并观察污泥的变化情况。驯化结果：活性污泥的SV一般在20～30％，沉降性较好。驯化三个星期后，污泥的各项参数都变好。HI盯=12h时，其废水CODcr去除率可达60％以上。污泥的其他参数为：SVI=120，MLSS=3．669／L，VSS／TSS=52．7％，说明污泥己基本驯化成熟，可以进行废水处理试验。3．6．2水解酸化反应器出水的好氧处理试验为检验水解酸化预处理后的废水是否更适合好氧处理，设计了一组对比试验，即经过预处理的废水与原废水在条件基本相同的情况下进行了效果比较。试验选定的条件为：进水的CODcr浓度都为800mg／L左右，曝气池为1000ml烧杯，池内加入的废水量、污泥量和曝气量等参数基本相同。试验数据如表3．6所示表3．6原废水与经预处理后废水好氧处理对比数据Table3—6bythepretreatmentofwaStewaterandwaSteWa_teranertreatmentC0mDaredaer0b1CdataHRT(h)原废水经预处理后的废水COD(m∥L)去除率(％)COD(m∥L)去除率(％)0812．00651．2O1659．019．0590．O26．52637．021．5568．532．53571．529．5477．843．O4531．834．5372．055．85483．540．5305．O63．96414．549．0272．067．57386．552．5236．572．O8363．055．2221．073．59346．O57．5217．574．O10333．559．0211．575．01323．O60．4206．O75．512318．561．0204．O76．02l 江南大学专业硕+学位论文根据表3．6数据可以更直观地作出CODcr随HI盯降解的曲线图图3—7原废水和预处理废水CODcr随HRT降解的曲线图Figure3—7pretreatnlentof、VastewaterandwaStewaterCODcrwithHRTdegradationoftheculVe通过图3．7进行比较，可以得出如下结论：对于进水浓度基本相同的酱油废水，经水解酸化预处理后其好氧处理效果比未进行预处理的明显要好，其CODcr去除率明显要比未处理的要高，达到相同去除率的HI玎明显要短。这进一步说明经水解酸化预处理后难降解物质明显减少，且更加容易经好氧降解。从图中两曲线的位置可以看到，经过预处理后的废水中有机物的降解速度明显快于没经预处理的降解速度。通过对纵坐标轴作60％去除率的平行线可以看出，同样达到CODcr=60％的去除率，经预处理的废水只要不到5小时，而未经预处理的废水大约要11小时。前者较后者缩短停留时间约6小时。同时可以看到，在HI◇6h后，两条曲线都较平缓，说明原废水和经预处理后的废水中有机物的去除速度都丌始减慢，到HI渺8h后其去除效果都不太明显，经预处理后的废水4小时内只降解了2．O％，原废水只降解了5．5％，经预处理后的废水中仍然有25％左右的有机物质没有得到降解，说明酱油废水中仍然有一部分较难降解的有机物没有去除，并且较难以厌氧和好氧的方法去除。酱油废水经过好氧处理后，其色度仍然较高，需要增加其他工艺进行脱色处理。3．7吡啶废水处理研究3．7．1吡啶的物理化学特性吡啶是焦化废水中的主要污染物。它是一种六元含氮杂环化合物，有特异气味的无色液体，低毒，化学式为C5H5N，化学式量为79，吡啶能与水、乙醇、乙醚、石油醚、 第三章三种有机废水处理的试验研究动植物油等许多有机液体相混溶，能随水蒸发挥发，属于挥发性较强的有机物；弱碱性，可与强酸成盐。吡啶分子结构中，N原子上的来共用电子对未参与环上冗电子共轭体系的形成，反而吸引环上电子，致使环上电子云密度下降，属于“缺兀电子结构”的物质，妨碍了氧从分子中获得电子，使其难于生物降解。3．7．2吡啶废水生物处理现状何苗等人对吡啶等杂环化合物进行好氧生物降解研究，认为吡啶在单一基质下不能作为微生物生长的唯一碳源，为难降解物质：在与苯酚共基质条件下，吡啶有一定程度的降解，但这主要由共代谢作用引起，降解程度很低。葛红光等人在瓦氏呼吸仪中进行降解耗氧试验，发现浓度是影响其降解特性的重要因素，低浓度时可被部分降解，而高浓度时降解作用受到抑制，吡啶浓度低于40mg／L时可被部分降解，高于60mg／L时，降解作用明显被抑制。申海洪等人用缺氧反硝化法降解吡啶，发现缺氧条件下吡啶的降解性能较好氧和厌氧条件都好，认为缺氧反硝化是处理吡啶的一种有效方法。但此法中需要加入大量的硝酸盐，增加了运行费用和操作难度，同时硝酸盐还会带来进一步的再次污染。何苗等人进行了用厌氧酸化法降解杂环化合物及多环芳烃的研究，从理论上分析指出：厌氧微生物具有某些脱毒和利用难降解有机物的性能，而且还具有某些在好氧条件下较难发生的生物化学反应，如芳香烃及杂环化合物的开环裂解等。厌氧微生物体内具有易于诱导、较为多样化的健全开环酶体系，为多环芳烃和杂环化合物的厌氧酸化提供了客观保证。经过废水水质试验结果也证明了与理论相符。但本条件下的实验，没有进行较高浓度的验证。3．7．3污泥的驯化驯化时间：2007年7月10日至8月lO日驯化废水：用吡啶配制的模拟废水，控制加入到厌氧反应器的废水的CODcr不超过3000m∥L，添加适量营养物质，营养物比例为CODcr：N：P=200：5：l驯化步骤：向已活化的厌氧污泥中逐步加入吡啶模拟废水。第一次加入到反应器的吡啶废水浓度为20mg／L，每天用紫外分光光度计测量废水中吡啶的浓度，一个星期后，废水中呲碇基本得到水解转化；再以用同样的办法进行吡啶浓度为50m∥L、80mg／L、lOOmg／L的驯化，驯化期间，每批废水样加入后对废水中的吡啶浓度进行逐天监测，当转化率达80％以上时，可以视为废水中的吡啶已基本水解，可以进行下一步驯化或试验。驯化结果：经30天驯化，污泥絮凝性较好，其VSS／TSS=37．9表明污泥的驯化已基本完成。3．7．4最佳pH条件探索首先进行了吡啶废水对pH的适应性试验，以得出吡啶废水水解酸化的最佳pH条件。试验方法和条件与前一章节相同，试验结果如表3．7所示23 江南人学专业硕+学竹论文表3—7吡啶废水在不同pH条件下的酸化数据卫坐!：!Pz里!!些型苎生型坐!!!!!壁!!!!岜!!!堂!!!!!!!!!!i!坐!!!!坐HRT(h)pH26OpH27OpH=80c(mg，L)降解率(％)c(mg几)降解率(％)c(m∥L)降解率(％根据表3—7的试验数据，可以作出其降解率曲线图图3—8不同pH值降解率随}rRT变化曲线图Figure3-8di位rentpHdo肿血tionratechanges州thmec岍eofHRT。篙嚣蒜瓮蕊篇篡jm5080O205|耋删哪邺踟啪㈣㈣㈨㈣ⅢⅢ眦Ⅲ；拿。篡篡怒=篡篙蒜螂哪吣m灿灿跏；兰㈣刚㈣郴伽；呈；耋。篡篡裟篡焉筹黑㈣娜螂灿啪娜；呈㈣Ⅲ郴Ⅲ狲挪础；耄O24826Hm炻垃蜷弭m陀抖 第三章三种有机废水处理的试验研究从图3—6可以看出，吡啶废水在HRT=2h处下降较快，而后又有所上升，这是由于微生物对吡啶的吸附和解吸作用，在废水加入初始阶段，微生物对废水中吡啶进行大量吸附，使废水中吡啶浓度表现为快速下降，而后再通过解吸过程释放出来，使吡啶浓度有所上升。到HI玎>12h以后，吡啶浓度下降很快，这时反应器中的厌氧污泥比较活跃，对吡啶进行水解，形成小分子物质。瑚玎=60h以后，由于反应器中吡啶的量减少，其降解速率也有所下降。同时，从以上试验数据可以看出，在初始pH从6．O～8．O变化的过程中，吡啶的降解率随pH值的减少而有所上升，效果越来越好。通过分析，认为原因如下：吡啶的水溶液是一种罩弱碱牲的溶液，随着反应器中初始pH的降低，反应器中的酸性物质会改变吡啶分子中电子对的结构，使吡啶分子的降解变得抑郁处理。由于吡啶降解处理的最佳初始pH值出现在PH=6．O左右，另外还补充了pH=5．O的试验，以验证是否还有更好的pH条件，可以更有效地处理吡啶疲水。其试验数据如表3．8所示表3—8初始pH=5．0时吡啶废水降解数据!呈垒!宝i：墨翌塾宝翌!垒宝i呈!垒璺!巳垡三i：Q巳∑曼垒i翌曼∑垒!!宝兰坐曼!垒曼曼!塑坐12翌垒i坚HRT(h)O12243648607284根据表3-8的数据和前面数据，可以作出初始pH=5．0和pH=6．0时的比较曲线图图3-9不同pH值吡啶浓度随HRT变化曲线图Figu】孵3-9pyridinedifferempHValueoftIlechangecurVeofHRT 江南人学专业硕+学位论文图3．10不同pH值降解率随瑚玎变化曲线图Figure3—1Odi蔬rentpHdegradationratechangeswithtllecurveofHRT根据上面两幅图可知：从初始pH=5．O、pH=6．0时的比较曲线可以看出，初始pH=5．O时的降解速率和降解率都比初始pH=6．O要差，初始pH=6．0时，HRT=84h的最大降解率可达80％以上，而初始pH=5．O时的降解率仅60％左右。这是由于pH降低而影响了水解酸化菌的活性，虽然酸度降低对吡啶分子的稳定性有一定的降低，但水解酸化菌对吡啶的降解是起决定作用的，因此吡啶废水水解酸化的最佳初始pH值为6．0左右。3．7．5吡啶降解负荷试验根据上面的试验结论对不同浓度的吡啶废水进行了试验。首先选定51．8mg／L(只有驯化成熟时抛吡啶浓度)的吡啶废水进行试验：然后用198．4mg／L((驯化浓度2倍)的吡啶废水进行试验。通过实验得出如下结论：进水的吡啶浓度增加，其降解时间增长，相同HRT下的降解率降低。在HIⅡ=60h条件下，吡啶浓度为51．8mg／L的废水基本可以全部降解；浓度为102．7mg／L时可以降解75．27％；浓度为198．4mg／L时可以降解55．86％。由此可见，水解酸化对吡啶这一类好氧和厌氧生物处理的杂环化合物还是有较好的降解作用，并且对于没有经过高浓度驯化的污泥也基本能够适应较高的吡啶浓度。3．8本章小结根据这一阶段的试验，可以得出以下结论：1、水解酸化对pH的适应性较强，在试验值4．Ol一8．48的范围内都有VFA产生，但其最佳pH环境为6．1O～8．02；26 第三章三种有机废水处理的试验研究2、水解酸化对CODcr有一定的去除作用，但效果有限，试验中到达最大酸化率时的去除率为8．22％；3、进水cODcr浓度宜控制在5000mg／L以内；4、水解酸化是一种较好的预处理工艺，改工艺具有很多独到的优越性，可以在不同类型的废水中进行试验，因而得到较为广泛的应用。5、厌氧水解酸化可作为酱油废水的预处理工艺，其最佳工艺条件为：进水pH=7．O，HRT=4h：6、厌氧水解酸化可明显提高酱油废水的可生化性，通过4小时水解酸化后，酱油废水的BOD5／CODcr从O．34提高到0．52CODcr去除率可达15．35％；7、经水解酸化预处理后，同浓度的酱油废水的好氧处理效果明显要好，达到同样去除60％CODcr的时间大约要缩短6小时；8、水解酸化对酱油废水色度的去除效果不太理想，需要其他脱色工艺加以去除。9、对于酱油这类含有大量淀粉、蛋白质等有机物的高浓度、较难降解的废水来说，水解酸化是一种有效的预处理手段。10、厌氧水解酸化对吡啶有较好的降解作用，可作为吡啶废水的预处理工艺，其最佳工艺条件为pH=6．O；1l、对于较低浓度的吡啶废水，废水中的吡啶基本上可以全部水解：浓度为102．7mg／L时吡啶可以降解75．27％：对于没经过高浓度驯化的污泥．在吡啶浓度为198．4m∥L时，水解酸化降解率仍可达到55．86％。由此可见，水解酸化对于焦化废水是一种有效的预处理手段，可以在其他杂环化合物中进行进一步的试验研究。 江南人学专业硕+学位论文第四章废水处理工艺流程设计4．1相关数据4．1．1废水水质数据和国家标准1、废水水质：CODcr十BOD5≤30000m∥l且BODs／CODcFl：2—1：3。可生化性良好。(1)pH：5．O-7．O；(2)SS(悬浮固体)≤3000m∥L；(3)CODcr≤10000-20000mg／L；(4)BoD5≤5000—10000mg／L。2、废水水量：15．20H13／d3、处理能力：按O．5m3／11设计，充分利用原有处理设施。4、《国家综合污水排放标准》GB897．96，按照二级标准执行。(1)pH：6．O-9．0；(2)SS≤100mg／L；(3)CoDcr≤150mg／L；(4)BOD5≤30mg／L。4．1．2工艺设计原则一、严格执行环境保护的各项规定，确保各项出水水质指标达排放。二、采用成熟，先进、可靠的处理工艺，确保优良的处理效果。三、运行上有较大的灵活性和可调性，以适应水质水量的变化。四、力求一次性投资者、运行费用低，且操作稳定方便。五、最大限度地充分利用原有水处理设施，以节省投资。六、确保整个系统试车成功至正常运行到验收合格为止。在充分利用原有处理设施的基础上，通过新增设备和工艺改进的条件下，水质完全达到按国家标准排放。相关数据如下：按照《国家综合污水排放标准》GB897．96，按照二级标准执行。(1)pH：6．0-9．O；(2)SS≤100mg／L；(3)CODCr≤150mg／L；(4)BOD5≤30m∥L。由于该废水的排放是间断的、不定时的，所以水量、水质波动较大，冲击负荷较高。目前国内外在治理废水方面，一般采用物理、化学物化、生化或相结合的方法。根据近几年来处理废水工艺运行中的经验，采用生化和物化处理相结合的联合处理方法是行之有效的。同时考虑到废水的B／C比值有时较低，可生化性有时较差，采用水解酸化工艺进一步改进改善废水的可生化性，提高生化处理的效果。 第四章废水处理T艺流程设计具体处理方法的研究：针对该废水的特点，设计了气浮装置置顶预处理+厌氧反应器+水解酸化反应器+高效澄清器的工艺流程。4．2工艺流程4．2．1工艺流程简介废水经粗细格栅捞去随水带出的悬浮杂物后流至均质调节池内进行均质、均量。废水由潜水泵提升至中和反应器(同时投加中和剂)中和后自流进气浮装置(同时加入絮凝剂PAC)进行物化预处理。出水自流至中间水箱，再由中间水泵提升至厌氧反应器进行厌氧生物处理，出水自流至水解酸化反应器进行水解酸化反应。水解酸化反应器出水自流进入好氧生物反应器进行好氧生物反应。出水再自流至高效澄清器进行深度处理。4．2．2工艺流程方框图放图4．1工艺流程方框图Figur．e4_lprocessflowdiagr锄4．3废水处理工艺设计特点一、气浮装置一级物化预处理，具有工艺先进、处理效率高、投资省、占地面积小，操作管理方便的优点。二、“水解酸化"工艺利用有机物厌氧分解过程中酸性发酵阶段的特点，将某些大分子的难降解有机物转化为易微生物降解的小分子有机物，从而改善废水的可生化性。29 江南火学专业硕十学位论文三、好氧生物反应器，可大大提高其有机物的去除能力，且具有性能稳定，耐冲击、负荷强、污泥量小，不须回流，运行费用低廉等优点。四、采用高效澄清器工艺，可以大大提高澄清效果。4．4环境影响评价4．4．1简介本工艺中主要有机泵均采用优质低噪音设备，并设置隔音装置，进风口配有消音器，地面噪音符合GB3096—93中的有关标准。废水站建成投产后，可以减少大量向外排放的有机物，其中：SS：1．92吨／年，CODcr：69．52／年，BOD5：34．9吨／年，从而降低了水质对环境的有机污染，具有明显的环境效益。4．4．1废水处理效果分析表4．1废水处理后的数据Table4．1wastewatertreannentaRerthedatapH出水7．O～8．O6．5～7．56．O～8．OSSCODcrBOD5出水≤285≤120≤72≤58≤35≤26去除率5％35％40％20％40％25％出水≤19000≤11400≤2280≤1710≤171≤137去除率5％40％80％25％90％20％出水≤9500≤6175≤1540≤l003≤40≤28去除率5％35％75％35％96％30％≤100≤150≤304．4．2废水处理主要单元一、均质调节池(利用原有调节池)废水间隙性排放，水质、水量变化负荷又较大，故均质调节池必须容纳最高、最低负荷的冲击。均质调节池设计钢砼结构，设计总停留时间68．O小时。30 第四章废水处理j1：艺流程设计二、中和反应器(新增)废水由泵提升至中和反应器前段的稳流区进行水质、水量稳定后，溢流入中和池，在搅拌下用中和剂中和，调节pH值。本工艺配备了四室隔板反应器及pH在线测试自动控制器，PLC软件。反应器、投药组件于一体可实现自动化控制与管理。完整的pH自动控制设备由控制部分、反应部分和投药部分组成，电控柜内安装了PH仪表及进口PLC软件，是整个设备的控制中心，反应部分主要由反应器和机械搅拌装置组成，反应器分为二个反应室，废水在此充分安全地完成化学反应。投药部分主要由加药槽、电磁阀和投药管路组成，起到向反应器投加中和剂的功能。投药系统为二次投药，以严格控制出水的pH值，当污水输入反应器后，由pH仪电极测得的pH值反应到pH仪，仪表信息传给PLC，经PLC处理后再发出信号控制电磁阀的开或关，从而达到全自动控制的目的。三、气浮装置气浮主要起固液分离作用，同时可以降低COD、BOD、色度等。气浮主要利用溶气系统产生的溶气水中的微气泡，与水中的悬浮絮体得到去除。处理水经过高效溶气装置，在0．3Mpa的工作压力下，使空气最大限度地溶入水中，通过减压释放，形成直径在30—50um左右的微气泡。在原废水中加入絮凝剂PAC(必要时再投加中和剂)，经过约5—10mm的有效絮凝反应，进入接触区。在接触区内，微气泡与废水中絮体颗粒相互粘合，一起进入分离区，在气泡浮力的作用下，絮体与气泡一起上升至液面，形成浮渣，浮渣由刮沫机刮至污泥区，下层的清水通过集水管自流至中间水池，一部分回流供溶气系统使用。气浮装置规格尺寸为1．8×3．9×1．8m。(利用原有气浮装置)四、厌氧反应器(利用原有厌氧反应器)为了提高该废水的可生化性，我们设计了厌氧污泥床反应器。将废水中难以生化的有机物将在常温下经过水解菌胞外酶的作用，将大分子有机物水解酸化变成不的分子，将大部分不溶性有机物降解为溶解性物质，变成可生化的底物，为后续好氧处理创造条件。由于产酸菌代谢周期短，可迅速完成，此过程科学地实现了沉淀、生物絮凝、降解分离于一体的功能。本工艺设计厌氧污泥床反应器采用上流式污泥床，池内安装BS型半软件组合立体填料，具有容积负荷高，水力停留时间短，不耗动力，可常温下运行的优点。厌氧污泥床反应器主体部可分为两个区域，即反应区和气、液、固三相分离区。在下部反应区，是由沉淀性能良好的污泥形成的厌氧污泥床。当废水由反应区：部进入反应器后，由于 江南大学专业硕十学位论文水的向上流动和产生的大量气体上升形成了良好的自然搅拌作用，并使部分污泥在污泥床上方形成相对稀薄的污泥悬浮层，最后进入顶部三相分离区。气体首先进入集气室被分离，含有悬浮物的废水进入分离区的沉降室，由于气体已被分离，在沉降室扰动很小，污泥在此得到沉降分离，由斜面返回反应区。厌氧污泥床反应器是废水处理系统的关键设备，它的处理效率直接影响着整个系统的处理水质。反应器内污泥浓度高。一般平均污泥浓度达15—259几。该厌氧污泥床反应器首次启动时，可采用接种消化污泥，投加量为反应池体积的十分之一，小水量进水，经过10—15天运行，出水较清澈，污泥层培养成熟，外观呈澄黑色，结构较密实，絮体呈球状。厌氧反应器规格尺寸为①3．0×6．5m，停留时间76．0小时，有效容积为38．8m3。有机负荷按2．95kgCODcr／m3·d设计。五、水解酸化反应器(利用原有一台，再新增一台)为了进一步提高该废水的可生化性，我公司设计了水解酸化反应器。将废水中难以生化的有机物将在常温下经过水解菌胞外酶的作用，将大分子有机物水解酸化变成小的分子，将大部分不溶性有机物降解为溶解性物质，变成可生化的底物，为后续好氧处理创造条件。由于产酸菌世代周期短，可迅速完成，此过程科学地实现了沉淀、生物絮凝、降解分离于一体的功能。本工艺设计水解酸化反应器采用上流式污泥床，池内安装BS型半软性组合立体填料，具有容积负荷高，水力停留时间短，不耗动力，常温下运行的优点。水解酸化反应器规格尺寸为3．0×6．0m，停留时间140．O小时，有效容积为70．Om3。有机负荷按0．35kgCODcr／m3·d设计。六、好氧生物反应器(利用原有好氧生物反应器)好氧生物反应器是一种生物膜处理方法，利用附在载体填料上的微生物来净化废水中的有机污染物。由于它的填料浸没在反应器中，使载体填料上的生物膜长有大量的垂丝状菌胶团。此外，尚有大量的细菌为取得更多的食物脱离胶团，依靠其粳毛在水中游动进行摄食和繁殖，在溶解氧充足的条件下，以细菌为食物的原生动物就会繁殖起来，形成稳定的生态系，这些菌丝一端固着在填料上，一端浮漂于水中。由于载体填料的纤维丝的均匀密布安装，所以废水与微生物形成立体接触状态，较生物滤池的接触面积大为增加，有效提高了净化能力。该反应器中载体填料表面积大，生物膜数量也多，与活性污泥法的曝气池相比，器内生物膜浓度比曝气池中活性污泥浓度高。反应采用机械曝气装置充氧，在一定的曝气强度搅动下，加速了生物膜的脱落更新，而使生物膜保持较好的活性。同时，空气泡在32 第四章废水处理．T艺流程设计载体填料上曲折穿过，并与填料不断撞击与切割，增加了停留时间，提高了氧的利用率。此外，该反应器污泥生成量少，也无污泥膨胀之危害，因此该法兼有活性污泥法和生物膜法的特点。好氧生物反应器规格尺寸为①2．8×5．5m，停留时间1lO．0小时计，有效容积为55．Om3。有机负荷按0．31kgCODcr／m3·d设计。七、高效澄清器(利用原有高效澄清器)好氧生物反应器出水自流至高效澄清器进行澄清处理，该澄清器是根椐分散颗粒的浅层沉淀池，多层多格沉淀发展起来的，并吸收日本斜板(管)沉淀池的先进技歹f芒，在各项设备优点的基础上设计而成，它对波动性大的有机废水深度处理，有很好的适应能力，且具有排泥稳定，沉淀速度快、无能耗、管理操作方便等优点。高效澄清器规格尺寸为2．O×2．0×3．5m，停留时间18．0小时计。有效容积为9．0m3。4．4．3废水处理主要单元设计参数一、格栅(原有)1、型号规格：GS．II2、壳体材质：Q235A3、栅隙：30mm、10mm4、安装角度：60二、污水泵(原有更换)1、型号规格：KPl502、流量：1m3／ll3、扬程：5m4、口径：20mm5、功率：O．3kw6、材质：不锈钢7、允许污物直径：20I砌8、允许纤维长度：150nun9、制造商：丹麦格兰富三、均质调节池(利用原有)1、规格：V=80m32、材质：钢砼3、夕}、形尺寸：6800×4000×3500mm 江南火学专业硕十学位论文4、有效停留时间：4天5、制造商：需方四、中和反应器1、规格：ZFQ—II2、材质：Q235～衬胶3、外形尺寸：1800×600×1200mm五、气浮装置(利用原有移至前面)1、规格：QF-52、材质：Q235A3、外形尺寸：1800×3000×6500删[Il六、厌氧反应器(原有)1、规格：V=38．8m32、材质：Q235A3、外形尺寸：3000×6500mm4、有效时间：76h5、生物填料：YDT-一II半软性填料6、有机负荷：2．95kgCOD7、数量：2个七、水解酸化反应器(原有一台，新增一台)1、规格：V=70m32、材质：Q235A3、外形尺寸：3000×6000mm4、有效时间：140h5、生物填料：YDT-II半软性填料6、有机负荷：O．35kgCOD7、数量：2个八、好氧生物反应器(原有)1、规格：V=55m32、材质：Q235A3、外形尺寸：2800×5500lll】【ll4、有效时间：110h 第四章废水处理T艺流程设计5、生物填料：YDT-II半软性填料6、有机负荷：O．31kgCOD7、数量：2个九、高效澄清器(原有)1、规格：V=9m32、材质：Q235A3、外形尺寸：2000×2000×3500mm4、有效时间：18h5、填料材质：FI心6、安装角度：60o7、数量：1个十、鼓风机(原有)1、型号规：HC．60S2、风量：2．20m3触3、扬程：49．0Kpa4、功率：4．Okw5、转速：430r／]min6、口径：80mm7、制造商：日本百事德机械(江苏)有限公司4．5本章小结1、结合生产实际和现场设备运行情况以及水质分析来看，对大多数有机废水来说，水解酸化是一种有效的处理方法，值得在工业上大量推广应用。2、设备一年来运行情况良好，出水水质完全符合国家标准，说明该工艺流程满足用户的要求，很好地解决了废水处理的实际问题。3、废水站建成投产后，大量减少了向外排放的有机物，降低了水质对环境的污染，具有明显的环境效益和社会效益。35 江南大学专业硕十学位论文第五章结论与建议5．1结论与建议5．1．1水解酸化预处理的结论与建议一年半以来来，通过试验对有机废水的水解酸化预处理工艺进行的一系列试验，我们对水解酸化工艺有了较深刻的认识，在水解酸化工艺中反应器的启动、控制水解酸化的各种条件和衡量水解酸化好坏的标准等各方面都有了一定的了解。总结前面的试验，对水解酸化工艺可以的出如下结论：l、对于葡萄糖类易降解废水，水解酸化工艺的最佳运行条件为：pH值6．10～8．02，CODcr浓度范围为1000～5000m∥L；2、酱油废水在初始pH=7．0条件下经4小时水解酸化预处理后，其BOD5／CODcr从O．34提高到O．52。与原废水相比，经预处理后的同样浓度废水达到CODcr60％去除率的时间要缩短6小时以上。3、对于吡啶废水而言，其水解酸化的最佳初始pH条件为6．O。水解酸化过程可有效地转化废水中的吡啶，当吡啶浓度为51．8mg／L时，可全部转化水解，当吡啶浓度为102．7mg／L时，可转化75．27％，当吡啶浓度为198．4mg／L时，可转化55．86％。4、对大多数有机废水来说，水解酸化是一种有效的预处理方法，值得在工业上大量推广应用。5．1．2废水处理工艺的结论与建议目前国内外在治理废水方面，一般采用物理、化学物化、生化或相结合的方法，根据近几年来处理废水工艺运行中的经验，结合模拟的结果，决定采用生化和物化处理相结合的联合处理方法是行之有效的。1、由于某公司的废水排放是不定时的，所以水量、水质波动较大，冲击负荷较高。同时考虑到废水的B／C比值有时较低，可生化性有时较差，采用水解酸化工艺进一步改进改善废水的可生化性，提高生化处理的效果。2、根据该公司废水的特点，设计了气浮装置置顶预处理+厌氧反应器+水解酸化反应器+高效澄清器的工艺流程。3、在充分利用原有处理设施的基础上，通过新增设备和工艺改进的条件下，水质完全达到按国家标准排放。降低了水质对环境的污染，取得了明显的经济效益和社会效益。36 致谢我要感谢陈明清老师和企业工程技术人员对我的诸多指导与帮助，谢谢他对我的支持和关心。同时感谢学校的其他老师以及我们单位的各级领导和同事对我的支持，同时谢谢所有指导和帮助过我的老师，同学及各位师兄弟姐妹。37 参考文献1，聂梅生．《水工业工程设计手册一废水处理及再用》．中国建筑工业出版社，2002，4．12．国家技监局．《国家综合污水排放标准》(GB8978．1996)．标准出版社，1996，6．13．张受谦．《化工手册》．山东科学技术出版社，1986，7—14．于奕峰．《水处理工程CAD技术应用及实例》．化学工业出版社，2002，35。顾夏声。《废水生物处理数学模式》(第二版)．北京：清华大学出版社，19936．贺延龄．《废水的获氧生物处理》．北京：中国轻工业出版社，19987．国家环保局编委会．《水和废水监测方法》、《水和废水监测方法》(第四版增补版)．北京：国家环保局，2006．5，lSBN：97878016340098．相会强．《水解酸化一生物接触氧化工艺处理制药废水》．北京：中国给水排水出版社，20029．李亚新．《紫外分光光度法测定焦化废水的主要污染物》．北京：中国给水排水出版社，200l10．Beccari．M，1’wo-reactorsystemwitllpaItialpHaSeseparationforanaerobictreatnlentofoliveoilIIlille衄uents，WraterScienceandTechnolo烈1998，38(4)：11．Ⅵlmazer"Gul啪，Twol·stagea11aerobict陀帅tentofcheesewhey，WaterScienceaIldTechn010鼢l999，40(1)12．Ince．O，Pe怕n11a11ceofa铆。一pHaSeanaerobicdigestionsystemwhentreatingdai巧wastewater，WraterResearch，l998，32(9)'