水解酸化、好氧生物處理工藝書-資料下載頁

　　

【正文】 國內外的一些學者對UASB反應器應用于大規模生產的主要顧慮之一是布水的均勻性問題。因為污泥床反應器若形成死區，容易引起污泥上浮，影響處理效果。因此，布水系統的均勻性是水解池工作良好的重要保證。對大型水解池（180m3）采用LiCl作為示蹤劑進行了流態實驗（見圖217）。實驗進水量Q=50m3/h，停留時間HRT=；，使池內Li+。設置了三個取樣點3，取樣點3是為了考察相同條件下由于安裝等問題所造成配水系統的差異，1取樣點位于總的出水口。取樣點位置見圖218。選用LiCl作用蹤劑是因為污水中Li+的本底值很低，另外Li+不易被吸收，從實驗結果看，Li+的回收率達到96%，說明示蹤劑的選用是合適的。從圖217曲線1看，整個池的流態介于推流和完全混合流之間，如果采用階串模型計算串聯個數為n=，實測的平均水力停留時間HRT=，與理論值的偏差很小，%，說明配水系統的均勻程度很好。池內不存在明顯的死區和短路現象，配水的流速選擇合適，具有足夠的初始動能，可將污泥層充分擾動懸浮起來。這從污泥的分布曲線圖上可以得到證實（圖219），污泥層濃度上下較均勻，特別是底層不存在一個明顯的濃度很高的污泥區，說明污水進入池內馬上與污泥均勻混合，底部是一個完全混合區。這種流態對反應和沉淀效果來講都是十分有利的，底部是一個完全混合區。這種流態對反應和沉淀效果來講都是十分有利的，底部的完全混合區有利于反應，而上部的推流區則有利于沉淀作用。 平行的配水系統之間有一定的差別，%。從設計上兩者完全一樣，這是由于施工和安裝上的差別，使兩者造成了比較明顯的差別。在設計種為保證配水均勻性要考慮有可調節流量的裝置，從而減少平行系統之間的差別。雖然調節配水管網閥門使這一問題可以得到解決，但是增加了運行管理的復雜性。在實驗中對此進行了考察，對于配水裝置進行了兩組試驗。第一組采用大阻力配水系統，即孔口直徑比較小，孔口流速較大，這時配水均勻程度很好，但水頭損失較大；第二組將孔口適當擴大，這時配水均勻性沒有很大改變，水投損失增加緩慢。這兩組情況都有一定程度的水流短路，結合前面流態試驗分析，這是由于平行配水管道中流量分配不均勻所造成的。因此，在配水系統中配水均勻性與水頭損失問題是一對矛盾，而采用小阻力配水系統，可以減少水頭損失和系統的復雜程度。大型水解池的布水問題高碑店污水處理廠中試、密云污水處理廠和新疆昌吉污水處理廠水解池配水系統采用的是分枝配水方式。為了配水均勻一般采用對稱布置，配水管及布水孔的設計經過仔細核算后，力求配水均勻。各支管出水口向下距池底約20cm，位于所服務面積的中心。管口對準池底所設的反射錐體，使射流向四周散開，均勻于池底。從以上三個污水處理廠的工程實踐來看，高碑店污水處理廠和密云污水處理廠的配水系統基本達到布水均勻，所以，只要施工安裝正確，配水能夠基本達到均勻分布的要求。在昌吉污水處理廠的運行中，出現配水不均的現象，特別是池尾端（即總配水管尾頭）流量明顯偏大，池下泥層面經測量呈大坡度傾斜狀態，泥層高端污泥有溢出發生。在運行中雖可利用閘門調節，但運行管理復雜。經分析認為，在污水干管為枝狀分配過程中，一般管網遠端流速較高、動能較大，因此流量也較大。同時在設計中布水系統和出水收集系統沒有按對稱的結構形式考慮，因此造成出水均勻性較差，為保證配水均勻性，需要進行流量調節，從而減少平行系統之間的差別。雖然調節配水管網閥門使這一問題可以得到解決，但由于水量的經常變化及設計的問題，布水仍沒有達到根本的均勻一致，同時也增加了運行管理的復雜程度。因此，設計的合理及科學的操作管理是可以保證布水均勻的，同時，需要開發獨立設計的配水系統。因此，在近年的水解池設計中采用了一管一孔的布水方式，如密云污水處理廠二期工程（規模3萬m3/d）設計和新疆阿克蘇污水處理廠（處理能力為36m3/d）的設計等。一管一孔的布水方式可以確保布水的均勻性，圖220a為國外城市污水厭氧處理工藝中的布水方式。而圖220b為阿克蘇污水處理廠水解池的布置，這解決了大型水解池的放大問題。三、排泥從排泥系統來看，目前運轉的水解池的平面尺寸最大為9m36m（密云污水處理廠）。采取8個中上部靜壓排泥裝置，9m=。運轉近10年，沒有發生過排泥不均勻而造成的污泥上浮現象，也沒有發生過因為排泥問題而影響污水處理效果的現象?？烧J為只要布水系統設計得當，反應器內沒有死角死區，則排泥系統的設計可相對簡化。因此，阿克蘇污水處理廠設計的水解池的平面尺寸為15m60m，采用6個中上部靜壓排泥裝置，負擔面積10m15m=150m2。Lettinga等人曾于1983年在哥倫比亞的Cali市采用容積為64m3的UASB反應器處理城市污水，考察了水良 變化對系統穩定性的影響。上升流明顯增加時，可觀察到污泥層高度上升的現象，不加控制會造成污泥嚴重外流。，否則一旦系統完全充滿污泥或在較高水力負荷條件下，由于供污泥層膨脹的空間有限，則會淫威任何微小的污泥層膨脹，而造成嚴重的污泥流失的情況。排泥時間有兩種選擇，即高泥位排泥和低泥位排泥，對應兩種污水處理廠而言，最大流量發生在早上（8：0010：00之間）和晚上（5：007：00），在最大流量發生時，污泥面高度應控制距水面50100cm，過高則運轉稍部慎就造成污泥流失。低流量時，由于流量過小，則污泥層高度太低，一般只有12m高，污泥濃度較高，控制不好會造成排泥太多。水解池采用高水力負荷時，通過排泥以控制污泥面高度，這與Lettinga所建議的UASB反應器在低水力負荷時排泥是兩種不同的控制方式，比較這兩種方式各有利弊。高水力負荷時排泥的優點是易于控制污泥面高度，可采用污泥界面計控制排泥，這樣系統的穩定性比較好；缺點是高負荷時污泥層膨脹率較大，污泥濃度低，后續污泥濃縮負荷大，而排泥量不夠，則會造成污泥溢出，使整個系統崩潰。而低水力負荷時排泥濃度高，污泥排放量少，最高污泥濃度超過60g/L（含水率94%），可大大減輕污泥濃縮池的負擔，甚至可直接進行污泥脫水。但后者缺點是對污泥層的控制不易掌握，排泥量過大會造成系統中污泥層的控制不易掌握，排泥量過大會造成系統中污泥總量減少而影響處理效果。低水力負荷排泥時，應該建立在對水量變化規律了解得比較清楚的前提下采用。因此，對于新建污水處理廠，最好采用高水力負荷排泥方式，而在運轉一個相當時期后，在對水量變化規律有了一定了解后，再采用低水力負荷排泥方式。四、負荷變化對水解池處理效果的影響負荷變化對處理效果的影響包含兩方面的含義：其一是流量變化對于處理效果的影響；其二是水質變化對處理效果的影響。1. 流量變化的影響流量變化對去除率的影響如表215。表215 不同水力負荷下系統去除率進水濃度項目不同的水力負荷Vmax/VmaxCOD=513mg/LCOD去除率/%485247BOD5=230mg/LBOD5去除率/%343837SS=307mg/LSS去除率/%938657從表215中數據來看，水力負荷對于COD、BOD5去除率影響不大。但從出水懸浮物數據來看，變化規律十分明顯，上升流速越高出水懸浮物濃度越大，去除率越低。特別是在改變負荷的初期，出水懸浮物數據遠遠高于平均值，出水懸浮物平均值42mg/L，而在變負荷初期懸浮物出水濃度為69mg/L。這是由于在低負荷時，積累了一些較輕的懸浮性物質，在高負荷下隨水沖出系統所致。長時間運轉在高負荷下，由于出水不斷帶走較輕懸浮物，出水逐漸變清，懸浮物濃度逐漸降低。懸浮物的去除率有一定的變化，但是變化幅度也還是在正常可以接受的范圍內。2. 有機物濃度變化的影響實際生產中COD變化范圍非常大，密云污水處理廠COD的月平均值從200mg/L變化到700mg/L，變化幅度為500mg/L。（） kg/（），但出水COD變化不大，確實表明了水解池對處理低濃度污水存在著很大潛力。因此，可以認為污水濃度的變化對系統去除效果不產生顯著影響。而在中試研究中曾經發現，COD變化范圍為1761532mg/L時，變化幅度更大。在這樣劇烈變化的進水有機物濃度下，出水有機物濃度變化幅度不大。UASB反應器是一種高負荷（6kgCOD（）以上）下運行的高效生物反應器，在低濃度、低負荷下運行時則不能充分發揮其作用，系統還有很大潛力。3. 流量變化下污泥層的運動水解池功能得以完成的重要條件之一是維持反應器內高濃度的厭氧微生物（污泥）。由于污泥受到兩個方向的作用，即其本身在重力場下的沉淀作用，及污水從下而上運動造成的污泥上升運動，污水流量的變化主要反應為這種上升流速的變化，圖221反映了流量變化對水解池污泥的影響。V為密云污水廠采用的設計上升流速，其變化幅度為177。50%，由圖221可觀察：（1）污泥面的穩定高度隨著上升流速的增加而上升；（2）一個上升流速穩定到另一個狀態，泥面達到穩定的過度時間很短，只要12h；（3）由于污泥積累形成污泥濃度增加而造成污泥面的上升，與上升流速改變而造成污泥面的變化相比是很小的。在歷時8h時間內，污泥面稍有上升，絕對值僅上升了10cm，是可以忽略不計的，但是長期運行造成的污泥量的積累是不能忽略的。污泥在水解池內的積累是一個緩慢的過程。圖222是在上升流速v=vmax條件下，穩定運行48小時，污泥面的變化。在實驗過程中，進水懸浮物SS平均為312mg/L，出水懸浮物平均為56mg/L，去除率為82%。由于污泥積累造成的污泥面的上升絕對值為50cm，這時污泥面距出水堰為40cm，出水透明清澈。這說明污泥的積累造成了污泥總量的增加，若不及時排泥，則在變化的流量情況下，很可能會形成污泥面上升，而造成污泥流失進入后續處理構筑物，從而影響整個系統的運行效果。因此，及時排泥是水解池穩定運行的一個重要措施。第八節 水解工藝的進一步開發和應用綜上所述，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，在工藝開發初期時主要應用于污水、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。一、芳香類化合物的去除二、奈的去除三、鹵代烴的去除四、難生物降解工業廢水處理的實際應用水解（酸化）的特點之一是可以提高廢水的可生物降解性，原國家紡織工業部設計院應用這一概念，處理B/。含PVA和表面活性劑廢水國內某染整廠生產含COD為761904mg/L，BOD5為100169mg/L，B/，廢水克生化性差，廢水中含難處理的化學漿料聚乙烯醇（PVA）和表面活性劑。如采用常規好氧方法處理，則因好氧池充氣曝氣而泡沫漫溢，從而導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器和好氧反應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75%，BOD去除率為97%，PVA去除率為71%，好氧反應器中沒有任何泡沫產生。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。由此可見，采用厭氧的酸性發酵作用是十分有效的。滌綸紡絲油劑廢水在滌綸纖維生產過程中，為了改善纖維性質，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/。采用各種物化處理費用高，生化好氧處理有大量泡沫產生，因此采用厭氧、好氧串聯工藝流程，而厭氧反應利用的酸性發酵階段。其中厭氧反應停留時間10h，采用軟性纖維填料反應器，好氧采用78h的接觸氧化法。實踐中發現經過厭氧反應，B/，并且經厭氧反應后COD、BOD值都有所增加，這說明一些很難降解的物質（甚至COD也測不出的化合物）經厭氧反應后易于生物降解了。經過厭氧、好氧處理后，BOD5去除可達89%，COD去除可達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2000mg/L時也可以穩定地進行生化處理。五、高懸浮物含量廢水的水解處理工藝表218是水解池處理不同高含量懸浮物或脂類廢水的結果通過實驗結果可以得出如下的結論。（1）水解反應器作為預處理對懸浮性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218 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=（）剩余污泥T=20℃，HRT=，SRT=，OLR=（）奶制品廢水T20℃，HRT=，SRT=2d，OLR=（）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697432382010177。105129177。10943890177。431563177。5360懸浮COD3551246533177。1198320177。84115177。6764膠體COD14511127177。592303177。108235177。84溶解性COD（非VFA）13895758177。561265177。101400177。2921VFA脂類5910711177。32177。22901