水解酸化工艺在甲醇废水处理中的应用

1、水解酸化工艺在甲醇废水处理中的应用3.1.1测定项目及分析手段分析项H及方法只休见表3-我3-1试验测迅顶口方法Table3-1mainanalyzineitemsandmensurationmethods试船測疋项H分析方法COD重辂酸甲法純度pH箱密酸度订SS滤紙反確法MLSS重鼠法SW就简（100ml）温度温度计3.L2水解罐的启动及污泥的培养驯化哈尔滨汽化厂屮醉废水厌飙处理中试工程于2006年11丿1竣1经过沽木试水试车后通过竖讪并川式开始启动.在调试期Rh棍据实验条件和现场情况.主要考察了水力停留时何再进水COD浓度*进水pH、温度等条件对甲fl?废水水解酸化阶段处理效黑的彫响

2、76;龙水解酸化反应器中起柞用的主藝是水解性发酵细蘭和产酸发酵细窗这类细蔺却产甲烷菌在环境条件和生长速度上有着很大差别.对水温*PH值.氧化还原电位、进水负荷等运仃条件要求较宽，对环境的适圈性强.苴堆值速度也屮當快"反应器的启动周期短.水解酸it反应器是外循环氏缸“吨器的预处理装置.其J6大特点是系统的空何利用率高，生物就人，便于污泥积累：所能承受的水力负荷高，微生物与基质的接融条件好.传硕效率高.水解醴化反应器;E用废水直按启动的方不投加任何接种物质.为了壻均水解恢化反应器启动时阿*将取自哈尔滨汽化J综合废水处理厂的好氧汚泥24作为接种污泥投加到水解反闷器屮.齐加入甲醇废水进行搅拌

3、.由于水解罐在一定程嚴上起着调节甲醉来水水质、水就的件用.而卬醇来水COD变化较大.0!是经过水解鑼的调节*HlzKCOD比校穗定.釦用3-1所乐.故在诗泥M化阶段以出AVFA作为水解罐的挖制捋标.从2006年12訂10II开始.每天8点及圻点检测两次数据，至2007征3丿116日口comcdLUcomcoLUcocomcdLUcomcoLUcooo9n807uGOsn403u20ZZ04图3-1水解縮出水COD变化曲线图Figure3"1ThefluctuationofCODofmethnaol运行参数对水解反应器的影响分析3.4.3.1水解酸化过程影响因素分析水解酸化类型和酸化产

4、物上要取决于基质类型和操作条件，pH值和仃机负荷对其影响较大则.Han等在采用水解酸化法处理动物胶废水时，发现十PHU4.0提高到6.5时，酸化率从32%提高到71.6%.pH值在4.05.0Z何时，丙酸产1ft最大,而pH在之何时,乙酸、J酸和丙酸转变为i产物。因而为了获綁稳定出水VFA组分及保证系统稳定性，必須控制其PH值阿.水解酸化系统具有自身pH值缓冲功能，其PH值可在5:之何波动I叭Lettingaffi出完全的酸化不利于厌氧颗粒污泥的形成,并推荐了20%40%的酸化度和62IhffjHRT151.为此，重点对温度、HRT、VFA产址、水解酸化率、废水生物降解性能的改善和河染物的去除

5、、转化等因索进行研究。3.4.3.2温度对水解酸化反应器的彩响水解酸化反应是一个典型的生物反应，因此，温度的变化对水解酸化反应的影响符合一般的牛.物反应规律。即任一定的范I制内，温度越高，水解反应的速度越人，但仃研究表明，当温度在10C20C之间变化时.水解酸化反应速率虽有上升.但变化幅度不是很大删。由此说明,水解酸化微生物对低温变化的适应性较强.另有研究表明,对于不溶解性底物的厌氣消化过程，水解既是第一级反应，乂是限速反应.水解常数K、受到水解温度的极大形响它与可生物降解的不溶性仃机物浓度成正比。对于这类废水，在20C以卜时，水解速度相慢，特别是脂类在2CTC以卜基本上不水解，碳水化介物也降

6、解的比较慢。O'Kourke的研究证明【叫在低温卜脂肪是很难水解的.蛋白质的水解常敌Kh也IF常低。另外.在仃机物的产酸发酵过程中，温度是形响其代谢产物（何机酸）种类的环境因素之仃报道称.在30时.乳酸链球菌的乳酸产呈赧高综上所述，虽然在较低的温度卜水解酸化反应可以进行.但对于含有大盘难降解有机物的制药废水来说,适十提髙水解酸化反应的温度，对于加快水解酸化反应的进程和水解酸化率是有好处的.木研究将水解酸化反W器进水址稳定Ald/h,由于甲醇來水水温较高11不稳定，所以水解反应器内水温变化也较人，研究反应器中VFA产虽随温度的变化，研究结果如图3-2所示.忍反2）图3-2温度对VFA产址

7、的影响Figure3-2TheaffectionoftemperaturetotheVFAoutput从图3-2中可以右出，水温炖水解酸化池的VFA产虽的影响。VFA产屋师看温度的上升,不断的増加。当水温升至269左右时，水温对VFA产就的彩响不是很明显了，去除率的壊加缓慢。一些研究试验表明，水解酸化池水温维持在10XZ以上，温度对处理效果影响不大.木工程调试过机中温度变化甘水解池的处理效果彩响小,一方面是由于本试验的温度变化范围在20938CZ间，水解酸化细对温度的变化木身就不敏感，这个温度范圉内.是适合水解酸化的：另一方浙，号水解过程仃机物的去除途径仃关。一般认为在水解反应中人fi：微生物

8、把进水中颗粒物质和粒状物质迅速截留和吸附,这是-个快速反应的物理过程，一般只要儿秒到儿I秒即可完成。越留卜*的物质吸附在水解河泥表血，慢慢彼分解，这就使系统内河泥停留时间要人于水力停留时间。尽管厌血微生物比好氧微生物对温度较敏感，但对水解酸化【肖來说.在定温度范圉内，对VFA产呈的影响不是很大。曲此可得出如卜结论：水解反应器VFA产51：随看温度的上升，不斷的增加,水温在26389时,运行情况较好,温度的变化对COD的去除率形响不是很人.水解酸化反应器对温度波动的承受能力要强于厌氣反应器。但是水温升至26宅以上时.水温对VFA产址的影响不再明显.3.I.3.3PH值对水解酸化反应器的影响水解酸

9、化反应池内pH值I要影响水解酸化的速率和水解酸化产物以及污泥的形态和结构。水解酸化微'I物对pH值变化的适应性较强，水解酸化过程可以在PH值3.5-10范国内顺利进行，但最佳pH值为5565。pH值朝酸性或减性方向移动时,水解酸化的速率都要减小.对r水解酸化一厌氧处理系统來说，由r麻续为厌氧氧化.因此ph值的控制范圉也较严格.任5.56.5范圉内变化.从而町获得较岛的水解酸化速札本流程水解池的pH维持在5.5左右片结果表明在此区间.C0D去除率相对很高。3.1.3.1进水虽对水解酸化反应器的影响酸化反应器的进水就随看反应器运行效果的不断优化而増加,从最初的lM5/h*加到6m'

10、/h进水虽变化的同时总味着水力停悄时何的变化。本匸艺通过改变进水虽來改变水力停留时间。我们通过研究VFA产就及出水酸化率随进水虽的变化來讨论进水就対水解酸化反应器的影响。通常用酸化率R来衡足育机物的酸化程度.酸化率R为：VFAef-VFAifCODifxl.07(3-1)式中VFAci出水挥发酸浓度.以HA计.nig/L;VFAa进水挥发酸浓度.以HAeit-mg/L;COD図进水CODmg/L;1.07为H人的COD十呆值。从(3-1)中可看出.R越大有机物酸化的程度越高。对于一定的基质.一定的环境条件.酸化率R主耍随水力停留时间HRTlfU变脚VFA是乞种堆质水解酸化后的终产物，“IHRT

11、校长时，产物以乙酸等短链脂肪酸为上,而当HRT较矩时,牛成的长链脂肪酸來不及继续分解为短链脂肪酸而存在F出水中,如J酸和醇类等“Han等在酸化中高浓度乳制品废水时发现，右HRT为12h的条件卜，随着水浓度的增大，虽然其酸化速率仃所堆长，(H.增加不大.只从进水浓度为12000mg/L时的0259g/g增大到进水浓度为20003mg/L时的0.2618/g，而酸化率却从44.5%降低到33.1%1501.图3-3是出水的VFA浓度及酸化率随进水呈的变化情况。从图3-3中可以看出,在本试验条件下,66着进水量増加,0LR(organicloadingrates)的不断增大，系统出水挥发检浓度和酸化

12、率变化趋势基木相同，表现出了较好的水解酸化效果，当进水址从lm'/h增加到3m7h期间，酸化率变化的幅度不大；在进水虽为5m7h时.酸化率达到17.88%的最大值。3.93.73.53.33.12.92.72.53.93.73.53.33.12.92.72.5图,3出水VFA浓度仃酸化率随进水准的变化Figure3-3VFAproductionandeffluentADatdifferentinfluence水解酸化是一种爾促反应，保证系统良好的运行环境，仃利于酶的合成是系统良好运行的关键"系统进水圮増加到6m7h时，其胞外水解酶的生成速率明显小于进水稀释速率，(2不能满足高

13、负荷水解酸化的需求，导致系统酸化車的降低。调试过用中还发现，在一定的HRT条件卜儿进水浓度的升高.虽然酸化速率fl-A.而酸化率却是降低的，这同Han等的研究成果是一致的.3.4.4水解罐对COD的去除效果水解罐对COD的去除效果见图3-4,从图中可以看出水解雄对甲醇废水的COD是仃一定的去处效果的。但是，由于甲醉來水COD变化校大，最人值达2274D.18mg/L,赧小值只仃2016mg/L,所以无法通过去除率研究水解罐的处理能力,但是从图3-1还是可以看出.水解罐出水COD稳定在40006000mg/L这对于后面外循环厌氧塔对废水的进一步深度处理圧仃很好的调节及预处理租用的。当进水址增加时

14、.容枳负荷蘆之提高有机底物堆加.这有助于水解酸化反应器中优势菌群的形成,提高降解效率.然而.这一去除效率相对r其它反应器來说是很低的.这是由水解酸化的原珅决定的，水解过程只是将非溶解性有机物转化为溶解性物质,将大分子转化为小分子,它只是改变污染物的结构和形态.提高废水的可生化性。图3-4水解雉进水COD及出水CODFigure3-1TheinffluenceandeffluenceofCODinanaerobictank水解酸化反应器并不能大幅度去除污染物,而废水中含有的溶解性何机物和小分子易降解物质，为水解酸化反应器中的部分产酸发酵细菌提供底物（并仃C02和H20产生），但降解效率比校仃限。进水仃机容枳负荷与COD的变化和波动范隔较大，而水解酸化反应器表现出较好的稳定性和耐冲击负荷能力。3.5本章小结木章通过大虽试验数抑:和现场记录，说明了水解池污泥培养驯化到正常运行期.间的现彖、问题和解决.在稳定运行后对水解池各项指标连续监测.从而得出水解酸化池的处理效果.实验结果表明：（1）水解池的运行效果受pH值、进水址、温度、水力停留时间、污染物性状等因素有关，但在一定范围内：pH值为5565、温度在1535'CZ何及水力停留时间在4.5-9小时之间,COD的去除