水解_酸化_好氧工艺处理染料生产废水_刘胜利
水解酸化SBR处理乳品废水中试试验研究 孙明东
第23卷第1期2007年2月 哈尔滨商业大学学报(自然科学版)Journalof Harb i n U ni v ersity of C o mm erce (Natural Sciences Editi o n )V o.l 23N o .1F eb .2007收稿日期:2006-06-26.基金项目:国家高技术研究开发计划(863计划)(项目编号:2004AA601020).作者简介:孙明东(1981-),男,硕士,研究方向:水污染控制与资源化研究.水解酸化-SBR 处理乳品废水中试试验研究孙明东1,孟昭辉2,姚 宏1,许兆义1(1.北京交通大学土建学院市政环境工程系,北京100044;2.东北农业大学水利学院,哈尔滨150030)摘 要:采用水解酸化-SBR 工艺处理乳品废水的试验研究.分析研究了水解酸化池内p H 值与VFA ,BOD 与COD cr 比值与COD c r 去除率及氨氮随时间变化的相互关系;SBR 池内COD c r 与氨氮去除率和SBR 池内溶解氧随时间变化的相互关系,以及水解酸化和SBR 池内降解速率常数变化情况.试验结果表明,当进水COD cr 质量浓度为1250～1830m g /L ,水解酸化池的最佳水力停留时间为6h ,SBR 在排出比为1∶2,最佳的反应时间为4h ,出水可以达到国家污水综合排放标准(G B 8978—1996)二级排放标准.SBR 池内溶解氧的递变规律,得出SBR 池供氧方式宜采用渐减曝气的方式.关键词:乳品废水;水解酸化;SBR ;VFA (挥发性脂肪酸)中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1672-0946(2007)01-0040-05P ilot -scale study on treat m ent of dairy wastewater w it h hydrolysisac i d ification -SBR technologySUN M ing -dong 1,M E NG Zhao -hui 2,YAO H ong 1,XU Zhao -y i1(1.D epart ment o fM unicipal ＆Env iron m ental Enginee ring o f Schoo l of C iv il Eng inee ri ng ＆A rchitecture ,Be ijing Jiao tong U ni ve rsit y ,Be iji ng 100044,China ;2.Schoo l o fW ate rConse rvancy ,N o rt heast A gricultura l Un i ve rsit y ,H a rbin 150030,China )Abst ract :The pil o t -sca le st u d ies on treat m ent o f dair y w aste w ate r by using hydr o lysis ac i d i -fication -SBR techno l o gy w as intr oduced i n t h is paper .The trial has analyzed the co rre l a ti v it y ofVFA and va l u e of pH ,ra tio o f B OD and COD cr ,re m oval efficiencies o fCOD cr and va ria -tions o f a mmonia nitr ogen w it h ti m e in hydro l y sis acidifica tion reacto r ;t h e co rre l a ti v it y of re -m ova l e fficiencies of COD cr and a mmonia nitr ogen ,va ried dissolved oxygen w ith ti m e in SBR r eactor ;i n add ition variati o ns o f deg radati o n ve l o city constant in t o w reac t o r .The experi m en -tal resu lts de m onstrate that t h e op ti m alHRT o f SBR w as 6h ,and t h e opti m a l reaction ti m e of SBR w as 4h of hydro l y sis acidifica tion -SBR syste m a t t h e COD cr o f infl u en tw as 1250～1830m g /L and eduction ratio of SBR w as 1∶2,t h e effl u entw a t e rw as confor m t o the second grade of t h e nati o na l standard for w aste w ater dischar ge (GB 8978—1996).Basis on varie t y of disso l v ed oxygen in SBR ,t h e ae r obic m ode of SBR should adop t decrescent ae rati o n m ode .K ey w ords :dair y w aste w ater ;hydr o lysis acidifica tion ;SBR ;VFA (vo latile fa tty ac i d ) 乳品工业包括乳场、乳品接收站和乳品加工厂.乳场废水主要来自于洗涤水和冲洗水;乳品接收站废水主要是运送乳品所用设备的洗涤水;乳品加工厂废水包括各种设备的洗涤水,地面冲洗水、洗涤与搅拌黄油的废水以及生产各种乳制品的废水[1].废水中主要成分是乳糖,脂肪和蛋白质,有机物浓度较高,但很容易被微生物分解,废水中COD cr 质量浓度平均为800～2500mg /L ,B OD 5为600～1500m g /L ,B OD 5/COD cr 比值大于0.5,属可生化性较好的废水.国内处理乳品废水的主要技术路线为物理化学法(如气浮)[2],全好氧生化处理工艺和厌氧-好氧联合生化处理工艺,采用物理化学法和全好氧法,能耗较高,而采用厌氧则需要较长的停留时间[3].国外学者也对厌氧生化处理或好氧生化处理及其联合处理工艺进行了深入的研究.Bu r ak De m irel 等对乳品工业废水处理的各种厌氧工艺及其优缺点和适用性均进行了详细的介绍[4];G V idal [5]等人进行了乳品工业废水中脂肪和蛋白质的浓度对厌氧生物降解污染物能力的影响的研究;F C arta -Escobar 等应用好氧工艺处理乳品废水,研究其在硝化作用下污水中有机物的降解和氨氮的消耗的动力学影响,以及对处于连续流状态下的生物降解过程和有机物去除动力学[6～9];Francisco Om il 等人采用厌氧生物滤池处理乳品废水并已进行了工程应用[10,11];H an Q ing Yu 等人采用了酸化污水的方法用以处理中、高浓度的乳品废水的研究[12].但对于采用水解酸化-好氧技术在乳品废水处理中的工艺参数优化控制的深入研究却不多见.通过对乳品废水水质情况分析,本试验尝试采用水解-好氧联合生化处理工艺处理乳品废水,以探索乳品废水处理的优化控制.1 试验材料和方法1.1 试验工艺流程及设备试验流程见图1.图1 试验流程图水解酸化池及SBR 池均为有机玻璃制作,水解酸化池尺寸为L ×B ×H =0.35m ×0.7m ×0.9m ,有效容积为0.18m 3,进水采用底部穿孔管均匀布水,SBR 池尺寸为L ×B ×H =0.5m ×0.5m ×1m ,有效容积0.24m 3,SBR 池采用上清液排出管排水.1.2 试验用废水及种泥来源试验地点为内蒙古某乳品废水处理厂沉砂间内,直接引接沉砂池初步处理后的出水,水质情况及水质分析方法见表1,水解池与SBR 接种污泥均来自该污水处理厂浓缩池污泥[12].表1 废水水质情况及分析方法项目进水水质指标平均值COD c r /(m g L -1)1250～18301500BOD /(m g L-1)720～890805氨氮/(m g L -1)4.53～7.56 5.47总磷/(m g L -1)4.85～8.58 6.58VFA (挥发性脂肪酸)83.4～155.6119.2SS /(m g L-1)690～870780pH 值7.32～11.098.052 试验结果与分析在整个系统工艺启动完成且整个工艺联动运行一段时间后,开始稳定运行阶段.试验运行期间控制水解池内温度稳定在29～31℃,污泥质量浓度控制在6000m g /L ;SBR 池温度稳定在18～21℃,污泥质量浓度控制在4000m g /L ,排出比为1∶2,反应末期溶解氧控制在2m g /L 左右.为了实现最佳的处理效果,探询工艺参数与水中污染物降解之间的规律性,本试验从水解酸化池停留时间和SBR 池反应时间来进行分析研究.2.1 水解酸化池参数优化与机理研究目前,针对水解酸化的研究主要是将其作为厌氧消化的第一阶段,为产甲烷菌提供基质.一般而言,有利于水解酸化菌生长的短H RT 和低p H 值条件会抑制产甲烷菌的活性表[11～18].而兼性微生物可以在较短的H RT ,较宽的pH 范围和较低的温度条件下,有效地转化和降解某些毒性物质和难生物降解物质,能够实现芳香烃及杂环化合物的开环裂解等[19,20],进而成为其他生物处理工艺的有效预处理阶段.在有机物的厌氧分解中,VFA (挥发性脂肪酸)是各种基质水解酸化后的中间或终产物,当H RT 较长时,产物以乙酸等短链脂肪酸为主,而当H RT 较短时,生成的长链脂肪酸来不及继续分解为短链脂肪酸而存在于出水中,如丁酸和醇类等[21],因此VFA 是厌氧发酵研究中有机物降解工艺条件优劣的重要参数.水解酸化池内p H 值和VFA 质量浓度变化曲线如图2所示.从图2中可以看出,随着停留时间的增加,pH 值逐渐降低,并且降低速度是逐渐加快的,在停留时间为7h 时,pH 值已降到7.0左右.而进水VFA41 第1期 孙明东,等:水解酸化-SBR 处理乳品废水中试试验研究质量浓度较低,随着时间的延长,废水中VF A 质量浓度逐渐升高,当停留时间达到6h 时,VFA 质量浓度达到最大值451m g /L ,随后VFA 质量浓度便开始下降,标志着废水中水解酸化过程的完成.图2 水解酸化池内pH 值和VFA 质量浓度变化曲线有机多聚物不能被微生物直接利用,必须转化为能够透过细胞膜的溶解性物质(通常为单分子或二聚物).所以,可溶性化过程是复杂多聚有机物厌氧降解的第一步[22].乳品废水中含有大量的胶体物质悬浮在水中,进入水解酸化池后,在微生物的作用下,可将不溶性的有机物水解为溶解性的有机物,并去除一部分COD cr ,提高了废水的可生化性,水解酸化池内COD cr 质量浓度和废水的可生化性关系见图3所示.图3 水解酸化池内COD cr 质量浓度和废水的可生化性关系由图3中可以看到,在最初的1h 内,COD cr 降解的速率很快,很快降低到1227mg /L ,在1h 以后,COD cr 降解速率变缓慢,并在6h 时降低到814m g /L ,在6h 以后,COD cr 质量浓度基本不发生变化.而BOD /C OD cr 为不断升高的,由最初的0.51升高到0.72左右,即大大提高了废水的可生化性.目前表达水解速率最普遍应用的模型为一级反应动力学关系式子.Pav losta t h is 和G iraldo -G o -m ez 认为水解速率与可降解的有机多聚物浓度一般呈一级反应动力学关系,用下式表达.d Sd t=-k h S .式中:S 为可降解的有机多聚物浓度(M L -3);k h 为水解速率常数(T -1).对于稳态的完全反应器(CSTR ),积分可得下式S =S 01+K h θ.式中:S 0为可降解的有机多聚物的初始浓度(M L -3);θ为水力停留时间(HRT )(T ).根据上式,在不同的水力停留时间下,水解速率常数变化曲线如图4所示,从图4中可以看出,在开始的2h 内,水解速率变化最大,及降解速度变化最快,并在1h 时速率常数达到最大值0.246,在随后时间里,水解速率常数逐渐降低且速度逐渐平缓,即底物浓度对水解降解速率具有决定性作用.图4 水解速率常数变化曲线目前,尚缺乏关于氨基酸厌氧发酵动力学的研究数据.对复杂的蛋白质水解产生的氨基酸进行厌氧发酵的试验结果表明,氨基酸经发酵后,大部分被转化为脂肪酸和氨等中间产物,仅保留着很低的溶解性含氮有机物[22].根据乳品废水原水水质分析资料显示,原水中氨氮的值不高,但废水中的蛋白质含有较多的氮素,试验中通过水解酸化池能够很好的将蛋白质分解,从而释放出氨氮,水解酸化池内氨氮浓度变化曲线见图5所示.图5 水解酸化池内氨氮质量浓度变化曲线42 哈尔滨商业大学学报(自然科学版) 第23卷如图5所示,进水氨氮质量浓度很低,随着时间的延长,废水中氨氮质量浓度逐渐升高,即水中蛋白质得到降解释放出氨氮,当停留时间达到6h 时,氨氮质量浓度达到最大值不再升高并开始下降,说明废水中蛋白质基本降解完成,开始进入生物去除氨氮阶段,但厌氧对氨氮的去除率很低,故氨氮质量浓度降低的很慢.综合以上因素,考虑到实际工程的经济因素和水解效果,本试验确定水解酸化池停留时间6h 为最佳停留时间.2.2 SBR 参数优化与机理研究采用SBR 工艺处理工业废水,当反应进行到一定程度时,即使延长曝气时间,有一小部分有机物也不能进一步被降解,这部分有机物称为该条件下难降解COD[23].由于乳品废水本身的特性,在采用传统好氧工艺处理乳品废水时,很容易发生污泥膨胀现象,造成污泥流失,水质恶化,严重者会导致工艺无法正常运行.因此解决污泥膨胀问题对生物处理废水是极为重要的.SBR 工艺可有效的控制SV I 值,从而有效的抑制污泥膨胀[24].而SBR 池的反应时间的长短直接影响着水中有机物和氨氮的降解程度,决定了出水COD cr 质量浓度和氨氮质量浓度的大小.SBR 池内COD cr 、氨氮去除率曲线如图6所示.随着SBR 内反应时间的延长,COD cr 和氨氮的去除率均逐渐提高,但当停留时间达到4h 以后,COD cr 去除率开始下降,而氨氮的去除率则是没有太大的升高,COD cr 去除率下降是由于曝气过量,污泥被解体而引起废水中COD 值升高的缘故.图6 SBR 内C O D cr 、氨氮去除率曲线图SBR 池在反应过程中有机物的降解速率,受到供氧速率、污泥质量浓度以及有机物质量浓度多方面的影响,氧气的供应是影响有机物降解速率的一个重要因素.因此本试验探讨了SBR 池内C OD cr 质量浓度变化与溶解氧变化关系如图7所示.由于SBR 池在反应过程中,池内的有机物浓度是变化的,因此池内的需氧量也是变化的,而供图7 SBR 池内C O D cr 质量浓度变化与溶解氧变化曲线图氧量是不变的,这就出现了如图7所示的溶解氧变化规律,在反应初期(前1h ),DO 大幅度升高,这是由于反应刚开始时,供氧速率远远大于耗氧速率.第二阶段是COD 的快速降解过程,DO 逐渐趋于平稳.第三阶段是在COD 达到难降解浓度时,DO 突然迅速大幅度升高,DO 的这一变化特点可作为曝气结束的控制信号.这种变化是由于COD 不再被利用,微生物的耗氧速率迅速降低,此时系统中的供氧速率远大于耗氧速率,使DO 迅速大幅度升高.之后继续曝气,微生物进入内源呼吸期,DO 稳定在较高的范围内.对于间歇反应器,根据上述一级反应动力学关系方程积分可得S =S 0e-k h t式中:k h 为有机物降解速率常数,(T -1);t 为活性污泥反应时间(T ).图8 降解速率常数变化曲线根据上式,在不同的反应时间下,降解速率常数变化曲线如图8所示,从图8可以看出,在开始的两个小时内,降解速率变化较大,并在1h 时出现最大值0.75,即此时有机物降解速率最快,在以后4h 逐渐趋于平稳,则有机物质量浓度的大小影响有机物降解速率.根据以上试验结果,采用SBR 工艺处理水解池出水的最佳反应时间为4h 左右.从溶解氧的变化规律以及运行费用来看,SBR 池供氧方式可采用43 第1期 孙明东,等:水解酸化-SBR 处理乳品废水中试试验研究渐减曝气更合理,更经济.2.3 系统最优条件下处理效果分析通过试验,当进水C OD cr质量浓度为1250～1830m g/L时,控制水解酸化池污泥质量浓度为6000m g/L,SBR池污泥质量浓度为4000m g/L,排出比为1∶2,水解酸化时间6h和SBR反应时间4h左右,进出水水质情况见表2.表2 进出水水质对照表项目进水水质水解酸化池出水水质SBR出水水质COD cr/(mg L-1)1250～1830690～850100～145 BOD/(m g L-1)720～890540～62032～55NH4—N/(mg L-1)4.53～7.5624.3～35.68.5～12.3 VFA/(m g L-1)83.4～155.6423～492—SS/(m g L-1)690～870380～49086～164 pH值7.32～11.09 6.1～6.97.2～7.7从试验结果可以看出,水解酸化池对COD cr、SS的去除率均在40%～50%左右,B OD与COD cr 的比值升高,由原先的0.52提高到0.71,即大大提高了废水的可生化性,p H值也降至7以下,而氨氮及VFA的质量浓度却增加了.通过好氧处理, SBR池出水COD cr降到100～145m g/L,B OD降到32～55m g/L,SS降到86～164m g/L,对COD cr、BOD、SS的去除率达到85%左右,氨氮降到9.8m g/L,去除率达到70%左右.经过整个工艺处理后,水中COD cr、BOD、SS总的去除率达到90%以上,出水可以达到国家污水综合排放标准(GB 8978—1996)二级排放标准.3 结 论1)乳品废水采用水解酸化-SBR工艺具有较高的处理效率,2)水解酸化池的停留时间是对废水的生物降解,提高废水的可生化性具有决定性的作用,并可通过氨基酸发酵提供氨氮给后续好氧工艺.SBR池反应时间是影响C OD cr、氨氮去除率的关键,且随反应时间变化,溶解氧呈规律性变化,SBR池供氧方式宜采用渐减曝气的方式.3)试验结果表明,当进水C OD cr为1250～1830m g/L,常温条件下,水解酸化最佳停留时间为6h,SBR在排除比为1∶2条件下,最佳反应时间为4h,C OD cr、BOD、SS总去除率可达90%以上,出水可以达到国家污水综合排放标准(GB8978—1996)二级排放标准.参考文献:[1] 蔡 晶,张昊喆.乳品工业废水处理[J].世界环境,2002,5:37-38.[2] 刘 义,张兆昌.水解酸化-气浮-SBR工艺处理乳品废水的研究[J].环境工程,1998,10:19-21.[3] 孙美琴,彭超英.水解酸化-好氧生物法处理工业废水[J].工业水处理,2003,5:16-18.[4] BURAK D,OR HAN Y,TUR GUT T O.A naerob ic treat m ent ofdairy w aste w at ers:a revie w[J].Process B i oche m is tr y,2005,40:2583-2595.[5] V I DAL G,GARVAL HO A,M ENDEZ R,LE M A J M.In fl u enceof t h e con t en t i n fats and protei ns on the anaerobic biodeg rad-ab ility of dairy w as t e w aters[J].B ioresou rce Technol ogy,2000,74:231-239.[6] CART A F E,PERED A JM,ALVAREZ PM,eta l.Aerobic pu r-ification of dair y w aste w ater i n bat ch react ors:k i neti c st udy oft he i n fl u ence of a pre-s t orage stage w it hout aerati on i n 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水解酸化-SBR法处理生物制药废水
水解酸化-SBR法处理生物制药废水
邱丽君;彭放;廖海波
【期刊名称】《工业水处理》
【年(卷),期】2005(025)001
【摘要】对采用水解酸化-SBR法处理生物制药废水的调试运行作了详细说明.工程实践表明,该工艺对处理有机物浓度高、水质水量波动大的生物制药废水是切实可行的,出水水质可达到国家污水综合排放标准一级标准,剩余污泥也得到有效处理处置.该工艺结构简单,操作简便,占地面积小,运行效果稳定,具有推广应用价值.【总页数】4页(P58-61)
【作者】邱丽君;彭放;廖海波
【作者单位】衡阳市环境科学研究所,湖南,衡阳,421001;衡阳市环境科学研究所,湖南,衡阳,421001;衡阳市环境科学研究所,湖南,衡阳,421001
【正文语种】中文
【中图分类】X703.1
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4.水解酸化-SBR法在化工废水处理中的应用 [J], 董军玲;吕松涛
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水解酸化处理含退浆废水的研究
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水解酸化-好氧工艺
一、预处理设施 ...................................................................................................... 42 二、水解池的详细设计要求 .................................................................................. 42 三、反应器的配水系统 .......................................................................................... 43 四、管道设计 .......................................................................................................... 46 五、出水收集设备 .................................................................................................. 46 六、排泥设备 .......................................................................................................... 47
一、水解池的启动方式 .......................................................................................... 27 二、配水系统 .......................................................................................................... 30
水解--好氧工艺处理针织印染废水
水解--好氧工艺处理针织印染废水
刘佑泉
【期刊名称】《环境科技》
【年(卷),期】2000(013)003
【摘要】阐述了运用缺氧水解--好氧氧化工艺处理针织印染废水的工程实例。
废水处理后，各项出水指标均能达到污水综合排放标准[GB8978-1996二级标准]。
COD、SS、硫化物，色度去除率分别在85％,80％,92％，87％以上。
【总页数】3页(P24-26)
【作者】刘佑泉
【作者单位】湖南平江环保局平江 410400
【正文语种】中文
【中图分类】X7
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水解酸化-SBR法处理生物制药废水1
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酵母菌生物膜-水解酸化-BAF组合工艺处理高浓度三元驱废水
DE引E言 三元 复 合 驱 油 技 术 能 够 极 大 地 提 高 驱 油 效
率(’) & 然而由于三元驱废水黏度大’Q@值高并且生 化性能差"因此对其进行处理并回注可以高效利用水 资源"避免污染水环境 (%M!) &
目前"国内外研究主要采用组合工艺处理此类废 水"其中物化法 c生物法是处理三元驱废水的组合 工 艺之一 (DM") & 然而由于物化前预处理会提高投资和运 行成本"而生物法直接处理三元驱废水会导致处理系 收#稿#日#期#$%&#’: #\’’#\#%^
摘要!采用酵母菌生物膜 \水解酸化 \]8a生物组合工艺处理油田高浓度三元驱废水" 实验结果表明’酵母菌生物膜 具有降解污染物和调节水质的双重作用!可保障后续生物处理工艺的稳定运行" 酵母菌生物膜&水解酸化及二级 ]8a 的最佳 @AB分别为 ’$!’%!!: C" 工艺连续运行 %" =!生 物 组 合 工 艺 对 废 水 黏 度&@_8P 及 VFE去 除 率 分 别 为 $&?& D&?和 :^?" 处理后出水 !# 石油类$ i’ /4;<!!# OO$ i" /4;<!中位粒径 i&>! ’/!出水水质可达 OK;B"!%^*%&’% +碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法,回注标准" 关键词!三元驱废水%酵母菌生物膜%水解酸化%曝气生物滤池
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碱性水解_芬顿氧化_好氧工艺处理农药生产废水_孙长顺
Treatment of Pesticide Wastewater by Alkaline Hydrolysis / Fenton Oxidation / Aerobic Biological Treatment
① 集水池。1 座，尺寸为 3 m × 2． 5 m × 4． 7 m，有效水深为 2． 5 m，设置提升泵 2 台，1 用 1 备。
② 碱性水解调节池。1 座，尺寸为 8． 0 m × 4． 2 m × 4． 3 m，有效停留时间为 5 ～ 20 d，底部安装 穿孔曝气管，投加 NaOH 片剂。
③ 芬顿反应罐。1 个，尺寸为 2 250 mm × 2 940 mm，材质为聚丙烯，有效容积为 10 m3 ，底部 设置穿孔曝气管进行搅拌，并安装紫外线灯管，波长 为 185 nm，总功率为 250 W，反应时间为 12 h，采用
Key words： pesticide wastewater； alkaline hydrolysis； Fenton oxidation； biological treatment
农药废水具有 COD 浓度高、含盐量高、有机物 成分复杂、可生化性差、毒性大等特点，该类废水目 前主要采 用 物 理 法、化 学 法 和 生 物 化 学 法［1，2］ 进 行 处理。
碱性水解控制 pH = 9． 5，停留时间 ＞ 5 d，COD 去除率 ＞ 40% ； 芬顿反应最佳 pH 值为 3． 5 ～ 4． 5， H2 O2 投加量为 4 g / L，nH2O2 ∶ nFe2 + = 10 ∶ 1，COD 去 除率 ＞ 30% 。
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水解/酸化/好氧工艺处理染料生产废水刘胜利1, 王爱杰2, 任南琪2, 马 放2(1.哈尔滨供排水集团有限责任公司,黑龙江哈尔滨150001;2.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江哈尔滨150090) 摘 要: 为了考察水解/酸化/好氧工艺处理还原性染料生产废水的可行性,采用配水进行了连续流试验研究。
结果表明,当染料生产废水的COD <1500m g /L 时,在水解反应器、酸化反应器和曝气池的水力停留时间分别为2.5、3.0和6.0h 的条件下,出水水质可达GB 8978—1996的二级排放标准。
水解、酸化提高了染料生产废水的可生化性,加速了后续好氧处理的进程。
氨氮的变化规律表明,染料废水中的大分子杂环化合物在水解阶段发生了加氨作用,在酸化阶段则发生了脱氨开环作用。
关键词: 染料生产废水; 水解; 酸化; 生物处理中图分类号:X703.1 文献标识码:C 文章编号:1000-4602(2005)04-0043-03Hydrol ysis /A ci d ification /A ero b ic Process for T reat m ent ofW astewater fro m Dyestuff Producti onLI U Sheng -li 1, WANG A i -jie 2, REN N an -qi 2, MA Fang2(1.Harbi n Water and Waste wa terGroup Co.,Harbin 150001,Ch i n a ;2.Sc hool ofM unicipa l and Environm e nta lEng i n eeri n g ,Harbi n Institute of Technology ,Harbin 150090,Ch i n a ) Abst ract : In o r de r t o investi g a te the feasi b ility of hydr o lysis /acidification /ae r obic p r ocess for treat m ent ofw aste w a t e r fr o m reducing dyestuff p r oduc tion ,lab -scale conti n uous flo w expe ri m entw as con -duc t e d i n m ixed i n g redientw aste w ate r .The result sho w s tha tw hen COD in t h e w aste w ater fro m dyestuff pr oduc tion is less than 1500m g /L ,and H RT in hydroly tic reactor ,ac i d ification r eactor ,and aeration r eactor is r espective l y 2.5, 3.0,and 6.0h ,the effluent quality reache s secondary dischar ge standar d specified inGB 8978—1996.H ydrolysis and acidification can greatl y i m pr ove the bioche m ical tr eatab ility of the w aste w ate r ,and acce l e r a te t h e pr ogress of subsequent aerobic trea t m en.t It is observed fro m varia -tion r ule o f a mm on ia nitrogen t h at adding -a m i d ogen and do ffing -a m i d ogen are i n vo lved respectively in hy -d r o l y sis -phase and acidifica tion -phase for the deg rada tion o f m acro -m o lecular he ter ocyc lics in the w ast e w a ter . K ey w ords : w ast e w a ter fro m dyestuff p r oduc tion ; hydrolysis ; acidification ; bio log ica l treat -m en t 基金项目:建设部科技成果重点推广项目(99099) 某染料厂以生产还原性染料及中间体为主,排放废水约4000m 3/d ,现有的一级处理系统(中和/混凝/沉淀)可以去除废水中的绝大部分染料中间体,出水C OD 为1000～2000m g /L 。
由于废水中第21卷 第4期2005年4月 中国给水排水CH I NA W ATER ＆W A STE WA TER V o.l 21N o .4A pr .2005含有难降解的蒽酮、醇类、磺酸盐、硫酸盐、C l -、Br-等物质,可生化性较差(B OD 5/C OD =0.30～0.35)。
同时废水为间歇式排放,水质、水量变化剧烈,更增加了处理难度。
因此,如何消除废水中的有毒有害及难降解的大分子物质,成为其能否进行生物处理的关键。
从现有的生物处理技术看,厌氧工艺可以解决这一问题,但是完整的厌氧处理过程适用于COD >2000m g /L 的废水。
基于此,开展了水解/酸化/好氧工艺处理该废水的研究。
1 试验装置与方法1.1 工艺流程工艺流程如图1所示。
图1 工艺流程F i g .1 F l ow cha rt of expe ri m ental processCSTR 型水解反应器:5.4L ,H RT =2.5h ;过渡反应器:2.0L ,H RT =1.0h ;CSTR 型酸化反应器:6.4L ,H RT =3.0h ;曝气池:13.2L ,HRT =6.0h ;斜板沉淀池:2.2L ,HRT =1.0h 。
进水流量为2.2L /h ,水解反应器的污泥接种量占有效容积的1/2,酸化反应器的污泥接种量占其有效容积的1/3。
1.2 原水水质原水由染料母液配制而成。
以混合染料母液(包括亚处母液、深蓝BO 、蓝BB 、还原蓝RS 母液、1518母液、还原金橙G 母液等)按比例与一级处理出水配制成混合成分染料生产废水:COD =1000～2000m g /L ,NH 3-N =5～10m g /L ,硫化物=25～35m g /L 。
1.3 污泥驯化取徐州污水处理厂脱水污泥,采用一级处理出水按序批式驯化。
先将种泥用自来水淘洗以去除漂浮污泥和底部残渣,然后将污泥分装于3个15L 的培养箱中。
按10∶1的比例加自来水和一级处理出水,其中2个培养箱进行厌氧培养,用于水解反应器和酸化反应器的污泥接种;另一个培养箱进行曝气培养,用于曝气池的污泥接种。
厌氧培养的污泥每隔24h 换一次水(按自来水与一级处理出水体积比为5∶1、3∶1、1∶1依次添加)。
以厌氧培养污泥的上清液作为曝气培养污泥的底物。
1.4 测定项目及方法COD :重铬酸钾法;DO :碘量法;氨氮:纳氏试剂光度法;硫化物:碘量法;生物相采用显微镜观察。
2 结果与讨论2.1 活性污泥对废水的适应性在5d 的序批式污泥培养和驯化过程中通过SV 值来分析活性污泥性能的变化。
结果发现,厌氧培养污泥的SV 值经过2d 即达28%,接近活性污泥的正常SV 值(15%～30%),好氧培养的污泥则需4d 的驯化期。
生物相观察显示:厌氧污泥经过2d 即呈黑色、颗粒状,无原生动物存在,而后粒径变小;好氧污泥经过3d 的驯化后呈黄褐色,有钟虫存在,至第5天时原生动物消失。
这可能是由于一级出水水质变化较大,且存在有毒有害物质所致。
另外,在5d 的培养驯化过程中,COD 去除率逐渐升高并稳定在40%以上,这说明微生物能够很快适应废水水质,在生长繁殖的同时对废水中的有机成分进行了分解。
对整个工艺在运行中SV 值和SV I 值的测定结果显示,活性污泥的SV 值始终在15%～30%,SV I 值则保持在50～100m L /g ,对COD 的去除率>80%。
这说明微生物对染料废水中的有机成分有很好的亲和性和去除能力。
2.2 对污染物的降解规律2.2.1 混合成分染料废水的处理对混合成分染料废水的处理效果见图2。
图2 处理混合染料废水的效果F ig .2 T reat m ent effect o fm i xed dyest u ff wa stewa ter由图2可知,前10次取样的进水C OD 为1000～1500m g /L ,系统对COD 的去除率稳定在90%左右。
其后向进水中加入金黄RK 母液使COD 提高到2000m g /L 以上,在曝气池的DO 为1.2m g /L 的情况下COD 去除率明显降低,当增加曝气池的DO 至3m g /L 时,COD 去除率虽有所提高,但始终处于第4期 中国给水排水 第21卷55%～65%的范围内。
经分析认为,在水力停留时间一定的条件下,对污染物的去除效果与生物量直接相关。
微生物代谢作用是靠酶来完成的,生物量一定也就意味着酶的浓度一定,因此酶促反应速度在一定范围内随着底物浓度的增加而增加,并达到最大反应速度;当底物浓度超过一定范围后,酶促反应速度不但不增加,反应还会受到抑制。
其抑制原因有:①酶促反应是在水溶液中进行的,底物浓度过高则会使水的有效浓度降低;②过量底物将与酶的激活剂(例如金属离子)结合,降低了激活剂的有效浓度;③过量的底物分子聚集在酶分子上生成无活性的中间产物(它不能释放酶分子)。
所以,当进水负荷很高时,若想提高处理效率就必须增大生物量。
2.2.2 对氨氮和硫化物的去除效果还原染料生产废水中的有机成分大都含有氨基和硫基,氨氮和含硫化合物浓度的变化可以间接反映出微生物的作用规律。
不同原水水质时的除污效果见表1。
表1 对污染物的去除效果Tab.1 Rem ova l effect of po ll u t ants指标原水/(mg L-1)水解/(mg L-1)酸化后/(mg L-1)好氧后/(mg L-1)去除率/%NH3-N6.955.217.053.2952.7硫化物33.648.843.8未检出100.0NH3-N5.174.795.582.4241.1硫化物26.333.939.10.9498.7NH3-N5.053.795.842.1647.4硫化物29.728.529.70.7897.4NH3-N7.115.577.632.6862.3硫化物31.227.728.5未检出100.0 由表1可知,经水解反应器处理后氨氮浓度有所下降,而酸化反应器出水的氨氮浓度又有所升高,说明微生物在水解作用下利用氨氮形成了含亚氨基(NH2-N)的中等分子有机物,即发生了加氨作用。