[摘要]由于制浆造纸废水的难生物降解性,水解酸化被广泛地应用于制浆造纸行业的废水处理中。针对制浆造纸不同原料不同工艺所产生废水的特点,通过实验及实际运行收集数据的分析,总结出一些水解酸化工艺应用于制浆造纸废水处理中的一些设计及运行管理参数和经验之谈。
论文关键词:水解酸化,制浆造纸废水,CODCr去除率,水处理
废水的水解是水解酸化过程, 实质上是厌氧消化过程的第一、二阶段。以前,它用作为厌氧处理法的预处理措施。对难生物降解物质而言,在一定程度上它具有分解或处理功能、降低进水pH值,所以在好氧处理系统中也应用作预处理措施,以便提高废水的好氧可生物降解性。由于制浆造纸废水的难生物降解性,水解酸化被广泛地应用于制浆造纸行业的废水处理中。
水解酸化工艺与两相厌氧消化相比较,尽管它是厌氧消化的前阶段过程,其表现的主要差异如下(1):
⑴ 氧化还原电位(Eh)不同
在混合厌氧消化系统中,氧化还原电位一般为-300mV以下。而两相厌氧消化系统中,产酸相的氧化还原电位一般控制在-300~-100mV之间。水解酸化-好氧处理工艺中,只要Eh控制在0mV左右,该过程即可顺利进行。
⑵ pH值不同
在厌氧消化系统中,消化液的pH值控制在甲烷菌生长的最佳pH值范围,一般为6.8~7.2。在两相厌氧消化系统中,产酸相的pH值一般控制在6.0~6.5之间。对于水解酸化-好氧处理系统来说,由于浓度低不存在酸的抑制问题,因此,可以不控制pH值的范围,一般pH在6.5~7.5之间。
⑶ 温度不同
通常,厌氧消化系统以及两相厌氧消化系统的温度均严格控制,要么中温消化(30-35℃),要么高温消化(50-55℃)。水解处理工艺对温度无特殊要求,通常在常温下运行,也可获得较为满意的水解酸化效果。
由于反应条件不同,各种工艺系统的优势菌群也不相同。在厌氧消化系统中,由于严格地控制在厌氧条件下,系统中的优势菌群为专性厌氧菌,因此完成水解酸化的微生物主要为厌氧微生物。对于两相厌氧消化系统中的产酸相,微生物的优势菌群随控制的氧化还原电位不同而变化。当控制的电位较低时,完成水解、产酸的微生物主要为厌氧菌;当控制的电位较高时,则完成水解、产酸的微生物主要为兼性菌。水解酸化工艺控制在兼性条件下,系统中的优势菌群也是厌氧微生物,但以兼性微生物为主,完成水解(酸化)过程的微生物相应也主要为厌氧(兼性)菌。
水解酸化工艺中的最终产物为低浓度有机酸,个别情况下还有极少量的甲烷(1)。
需要说明的是(1),水解-好氧工艺中的水解酸化过程与好氧AO(HO)、A2O和AB等工艺A段中发生的水解过程也是有较大区别的。这表现在以下两个方面:首先是菌种不同,如上所述在水解工艺中的优势菌群是厌氧微生物,以兼性微生物为主,而在好氧AO(HO)、A2O和AB等工艺A段中的优势菌是以好氧菌为主,仅仅部分兼性菌参加反应;其次,在反应器内的污泥浓度不同,水解工艺通常采用的是升流式反应器(包括ABR),其中污泥浓度可以达到15-25g/L,而好氧AO(HO)、A2O和AB等工艺中从二沉池回流的污泥浓度一般最高为5g/L,并且以好氧菌为主。以上的差别造成了水解工艺是完全水解,而好氧AO(HO)、A2O和AB等工艺中A段仅仅发生部分水解。
2. 试验及实例
在浙江某纸厂自从废水处理站投入运行8年之后,于1998年增设了一座550 m3的调节池(大约为日设计能力的5.5%,水力停留时间为1.32小时),由于废水的轻微酸化水解,适度地增大了CODcr的去除率。
设计水解酸化池时,最重要的是应保持池内悬浮污泥层高度为3 m左右。该污泥层起到了拦截和吸附有机物的作用。为了形成和保持这层污泥层,部分剩余污泥回流入水解池,而且池内废水的上流速度保持某范围内(即表面水力负荷保持在某范围内)。上流速度为0.5~1.8 m/h(2),该流速与污泥比重有关。
水力停留时间为4~6小时,COD去除率为30~50%,SS去除率>80%,BOD/COD比值大为提高(1), (3)。
废水在水解酸化池内的水力停留时间与废水性质(即纸浆种类、水质等)、水解酸化池前的预处理工艺(例如是否采用混凝重力分离工序)等密切相关。在表1中列出了某些情况下的水力停留时间(HRT)与污染物去除效果。
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