厌氧水解生物法处理城市污水的

厌氧水解生物法处理城市污水的研究摘要：厌氧水解工艺处理城市污水由于无须曝气，可大大节省污水处理厂运行费用，这一特点使厌氧水解工艺可广泛应用于我国经济落后地区的污水处理。根据试验研究提出厌氧水解工艺在处理城市污水时最佳的运行参数及厌氧水解工艺的特点。关键字：城市污水处理厌氧水解0引言在采用厌氧工艺处理城市污水时，由于其有机物浓度低，若采用以能源回收为主要目的之一的厌氧消化在经济上未必合算。将厌氧工艺控制在水解酸化阶段的厌氧水解工艺与普通好氧工艺相比尽管处理效果较差，但由于不需曝气而大大降低了生产运行成本。在我国一些经济不发达地区，这种能耗小并能达到一定处理效果的处理工艺具有一定优势。表1国内厌氧水解生物处理工艺情况废水种类水解设备类型容积(m3)停留时间(h))填料种类水解处理效果好氧阶段CODCrBOD5进水(mg/LL)出水(mg/LL)去除率(%)进水(mg/LL)出水(mg/LL)去除率(%)出水BOD5//CODCrr制药UBF744生物填料射流曝气池合成橡胶厌氧复合床6.7半软性填料65650423.22862811.70.56接触氧化池啤酒UBF0.776半软性填料2000145727.280012530.86接触氧化池生活与工业UASB1702.549327843.517011532.30.414中微孔曝气池生活与工业UASB170445730433.518914523.20.477稳定塘肉类加工UBF3717.5弹性填料80333258.73897480.90.223生物吸附再生啤酒UASB61729105239.288275714.20.72接触氧化与气浮浮印染UASB34710D3软填料42926937.3接触氧化涤纶厂聚酯UASB0.776半软性填料120086028.34005070.589接触氧化池造纸UASB43541193345137484538.50.437曝气池含硫UBF2412组合纤维填料2066128637.8接触氧化池注：UASSB为上流式厌厌氧污泥床-滤层反应器器；UBF为升流式厌氧污泥床反应器。1国内厌氧水水解生物处理理近况厌氧水解处理工艺是考虑到产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，在反应器中利用水流动的淘洗作用造成甲烷菌在反应器中难于繁殖，将厌氧处理控制在反应时间短的厌氧处理第一阶段即在大量水解细菌、产酸菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质。将厌氧水解处理作为各种生化处理的预处理，可提高污水生化性能，降低后续生物处理的负荷，因而被广泛运用在难生物降解的化工、造纸及有机物浓度高的食品废水处理中。如表1中列出了厌氧水解工艺与各种好氧工艺组合起来用于处理制药、含酚、合成橡胶、啤酒废水等各种工业废水。2厌氧水解处处理城市污水水的研究2.1城市污水水质CODCr一般在3000～500mgg/L，BOD5一般在200～300mgg/L，SS一般在300mgg/L左右，NH3-N一般在30～40mg//L。2.2厌氧水解生物反应器目前最广泛采用的厌氧生物处理反应器有UASB(上流式厌氧污泥床反应器)和AF(厌氧滤池反应器)两种。本试验采用厌氧滤池反应器。试验中厌氧水解池采用A3钢制成，外形尺寸为：外径400mm，总高为5.842m。有效水深5.7m，内装NAE8050mm球形立体填料，装填高度为2.8m。水解池下部通过十字进水管进水，上部经出水堰出水，在上部出水处设不锈钢网罩防止滤料流失。装有填料的酸化池容积为733.8L。2.3试验结果分析2.3.1厌氧水解停留时间对处理效果的影响厌氧过程中，微生物将有机物分解的过程分为三个阶段，本研究须将厌氧反应控制在水解酸化阶段。由于产甲烷菌的增殖速度慢、繁殖世代长，而水解产酸菌的世代期短，往往以分钟和小时计，因此水解酸化过程十分迅速，可通过控制废水在反应器中的停留时间来将厌氧反应控制在水解酸化阶段。本研究将水解酸化过程控制在3～6h，结果如表2所示。表2水解池水水力停留时间间对处理效果果的影响水解酸化停留时时间(h)水质指指标CODCr(mmg/L)BOD5(mgg/L)SS(mg/LL)进水出水去除率%进水出水去除率%进水出水去除率%6.0314.4150.452145.870.85114834774.0278.8100.364144.849.36610422793.5283.0107.362146.258.66010531713.0282.2131.353153.165.257932376由表2可见见，在水解反反应池中停留留时间对水解解反应的影响响较小，尽管管水力停留时时间为4h时有机物去去除率最高，但但当水解时间间下降到3h时，CODCr去除率仅仅从64%下降到53%。在3.5～4h时，CODCr、BOD5均可去除60%以上，6h时由于一些些不可溶性CODCr降解为可可溶性CODCr，所以CODCr、BOD5去除率反而而下降。由表表2还可看到在厌氧滤池池的水解反应应中大部分的的SS可被除去，使使得厌氧水解解池出水悬浮浮固体含量达达到国家一级排放标标准(SS≤70mg//L)。一般初沉沉池BOD5去除率在20%～30%，SS去除率为40%～50%，所以在经费费短缺无力修修建二级处理理时，厌氧水水解可代替初初沉池对废水水进行一级处处理。尽管水解池池以控制污水水停留时间来来将厌氧反应应控制在水解解阶段，但由由于水解池内内SRT(泥龄)远远长于HRT(水力停留时时间)，进水中SS及胶态物质质迅速被水解解池内下部厌厌氧活性污泥泥截留和吸附，在在产酸菌的作作用下水解成成溶解性物质质，重新释放放到液体中，然然后又被上部部填料上固着的微生物物分解。在水水解池内由于于SRT很长，加上上酸化阶段不不可能十分严严格的控制，水水解池内仍发生一一定的甲烷化化过程，在运运行中水解池池时有气泡冒冒出。取出填填料时大量气气泡从填料中中冒出来，说说明了甲烷化化过程的存在在。2.3.2温温度对水解酸酸化处理效果果的影响试验中温度度从25℃升高到36℃，CODCr、BOD5去除率变化化较小，CODCr、BOD5平均去除率率分别在60%、64%以上。试验验期间在最低低水温14℃时(停留时间为6h)COODCr、BOD5、SS去除率分别别为53.3%、42.4%、84.7%；而温度在25℃时，CODCr、BOD5、SS去除率分别别为52%、48%、82%。可见水解解温度对处理理效果影响很很小。一些研研究表明，水解池池在水温维持持在10℃以上时温度度对处理效果果的影响不大大。水解池处理理效果受温度度影响小可能能与水解过程程有机物去除除途径有关。一一般认为在水水解反应中大量微生生物把进水中中颗粒物质和和粒状物质迅迅速截留和吸吸附，这是一一个快速反应应的物理过程程，一般只要要几秒钟到几几十秒钟即可可完成。截留留下来的物质质吸附在水解解污泥的表面面，慢慢被分解，这就使使系统内污泥泥停留时间要要大于水力停停留时间。所所以尽管厌氧氧微生物比好好氧微生物对对温度敏感，但但温度低带来来的不利影响响通过延长固固体停留时间间(SRT)及提高反应应器内污泥浓浓度弥补了。由由于水解池的的CODCr、BOD5、SS初期去除是是这样一个物物理过程，因因而温度在一定范围围内对去除率率的影响甚微微。2.3.3水水解酸化池对对氨氮的处理理效果厌氧水解池池的氨氮去除除主要是由微微生物的生长长引起的，在在厌氧滤池中中微生物量大大，因而尽管厌氧微生生物对氮的要要求低于好氧氧微生物，在在水解池中还还是有约20%的氨氮为微微生物生长所所消耗。另一一方面由于废废水中有机物物的分解产生生可溶性游离离氨氮，使水水中氨氮浓度度增高。表3为水解池氨氨氮去除效果果。由表3可知当水解解池停留时间间较短时，氨氨氮去除率较较大，主要由由于微生物生长长耗掉污水中中的氨氮之故故。当水解池池停留时间增增加至6h时，由于有有机物的分解解产生的游离氨氮氮，使水中氨氨氮增加，因因而氨氮去除除率反而为负负值。表3水解池氨氨氮去除效果果水解酸化停留时时间(h)氨氮(mg/ll)进水出水去除率%3.042.032.0233.544.337.3164.035.729.6176.034.335.8-43厌氧水解工工艺处理特点点分析3.1容积负负荷对CODCr去除的影影响容积负荷是是水解过程的的重要工艺参参数之一，它它反映了进水水浓度与停留留时间对厌氧氧过程的综合影响。表4为厌氧水解解池在不同容容积负荷下去去除率的情况况。本试验中容容积负荷在1～2kgBOOD5/(m3·d)之间，进水CODCr浓度在243.2～400mmg/L之间，CODCr、BOD5去除率均在50%以上，因而而在此容积负负荷范围内，一一般CODCrr浓度在200～400mgg/L的城市污水水经过水解池池处理后能将将其CODCr、BOD5去除约50%左右。表4不同容积积负荷下厌氧氧水解池处理理效果停留时间(h))容积负荷(kggCODCrr/(m3·d)CODCr(mmg/l)BOD5(mgg/l)进水出水去除率%进水出水去除率%6.01.145314.4150.452145.870.8514.01.332281.9118.759129.952.2604.01.544281.9118.758146.154.6634.01.617295.2101.566153.950.2674.01.586289.594.068144.341.9714.01.557284.288.769150.047.4683.51.780283.0107.362146.258.6603.02.055282.2131.353153.165.2573.2厌氧水水解处理对废废水可生化性性的影响在厌氧水解解池内，污水水中悬浮固体体水解成可溶溶性物质而提提高了污水的的可生化性。表5为水解池进出水水质对比。从表5中可见，进水溶解性CODCr、BOD5比例分别为51.4%、42.2%。经过水解处理后出水溶解性CODCr比例为55.9%，增加了4.5%，出水溶解性BOD5比例为41%。BOD5与CODCr的比值从进水的0.46下降到出水的0.40。分析后认为是由于本试验采用上流式厌氧滤池来处理城市污水，其CODCr、BOD5去除率高达50%以上，水解过程中微生物对有机物的分解作用进行得较彻底，使水解池出水BOD5与CODCr比值与进水相比不明显，但出水溶解性CODCr比例有所增加。表5水解池进进出水水质对对比进水进水出水CODCr(mmg/L)277.5104.5BOD5(mgg/L)128.141.5溶解性CODCCr(mg/L))142.758.4溶解性BOD55(mg/L))54.017.0BOD5/COODCr0.460.40溶解性CODCCr比例51.4%55.9%溶解性BOD55比例42.2%41.0%注：水解池停停留时间为4h。3.3厌氧水水解池的生物物膜及污泥在厌氧水解解池中上部装装有球形填料料，填料上附附着由厌氧菌菌组成的厌氧氧生物膜，下下层是厌氧污泥层。由由于水解池内内污泥停留时时间远远大于于污水的水力力停留时间，污污泥有足够长长的时间重新分解，变变成可溶性COD随水流入后后续处理系统统，有一部分分变成气体溢溢出，所以厌厌氧水解池中厌氧菌除除了对污水产产生厌氧水解解作用外，同同时对污泥产产生了厌氧消消化作用，因因此厌氧水解解池基本可对对污泥的产生生及消化达成成平衡，故从从水解池底部部排出的厌氧氧污泥除部分分有机物外，有很大一部部分为无机物物，如砂石、煤煤灰等，这些些物质是由进进水带入的。由于厌氧水水解池中对污污泥产生了厌厌氧消化作用用，故厌氧水水解池污泥产产量小，佛山山市纺织废水处理东站站的厌氧水解解池运行五六六年才排泥一一次。有资料料介绍污泥中中有机物降解解高于消化污污泥，脱水性性能、卫生指指标不亚于消消化污泥。试验中取出出水解池上层层填料测得单单个球上生物物膜干重平均均为0.199902g。生物膜外外观呈黑色，其VSS与SS的比值为0.705。以每m3球形立体漂漂浮填料实测测有110000只，则每m3填料的生物膜膜干重为21899g，相当于2.2g//L。水解池滤滤料高度为2.8m，填充率50%。在水解池下部2.8m高度内仍保保持大量厌氧氧活性污泥。因因受条件的限限制未能测试试出下部污泥泥层内的污泥浓度。但但测得水解池池底部排泥浓浓度为259g//L，污泥内有有较多泥砂等等无机物。4结论城市污水的的厌氧水解处处理工艺经过过一年连续运运行，得出如如下结论：(1)常温温下采用厌氧氧水解工艺处处理城市污水水其处理效果果优于初沉池池。在水解停停留时间为3.5～4.0h时，水解池CODCr、BOD5、SS去除率分别别在60%、60%、70%以上。出水CODCr、BOD5浓度分别在106.55mg/L、55.6mmg/L左右，这为为后续好氧生生物处理创造造了良好的条条件。同时由由于水解池出出水明显优于于初沉池，在在经费短缺，无无力修建二级级污水处理时时厌氧水解可可代替初沉池池对废水进行行一级处理。(2)厌氧氧水解工艺对对温度适应能能力较强。水水温在14℃时仍能正常常运行，且当当水温从14℃升高到36℃时，处理效效果变化很小小。参考文献1郑元景，沈沈永明，沈光光范编著.污水厌氧生生物处理.北京：中国国建筑工业出出版社，19872李武.水解-好氧生物处处理工艺在制制药废水处理理上的应用.环境工程，1997，8(3)：23～263陈新宇，陈陈翼孙，李长长兴.水解酸化-生物接触氧氧化处理合成成橡胶废水实实验研究.化工环保，1997，(4)：221～2254方建章，罗罗