水解-好氧生物设计处理工艺
内容简介 基本原理 污水生物处理工艺分好氧工艺和厌氧工艺,这两类工艺各有其优缺点。随着生物处理技术的发展,作为生物处理的主角仍是微生物。如何能使好氧生物处理工艺提高污泥浓度,减少氧的消耗‘如何使厌氧生物处理工艺缩短处理时间和提高处理负荷,是值得进一步研究的课题。各种类型有机污染物的厌氧(缺氧)、好氧降解反应过程汇总如下。 好氧(微需氧)过程 厌氧(缺氧)过程 (1)COD→H2O+CO2 (2)COD→CH4+CO2 传统好氧工艺 传统厌氧工艺 (3)NH4+→NO3- (4)NO3-→N2 硝化工艺 反硝化或缺氧工艺 (5)H2S→S0 (6)SO42-→H2S 微需氧或好氧工艺 厌氧反应 (7)R-Cl→CO2+Cl- (8)R3CCl→CH4+CO2+Cl- 好氧反应 厌氧反应 从化学反应式(1)-(8)来看,除反应式(1)、(2)为传统的好氧和厌氧工艺外,其他均为兼性菌的反应。人们过去对于好氧微生物和专性厌氧微生物研究十分充分,而对兼氧性微生物的研究不够。 二、水解-好氧工艺的开发 水解-好氧工艺开发的目的是针对传统的活性污泥工艺具有投资大、能耗高和运转费用高等缺点,试图采用厌氧处理工艺替代传统的好氧活性污泥工艺。1983-1984年在北京进行了第一阶段实验,采用37L的UASB反应器,并配有三相分离器,停留时间为8.0h。在这一阶段COD、BOD5和SS的去除率分别在50-70%、60-80%和70-90%。尽管停留时间很长(8.0h),但沼气产量很低,仅为0.02m3/(m3?d)。从实验结果来看厌氧阶段的处理不足以使出水达到排放标准,不得不采用好氧后处理。另外,UASB反应器的反应时间太长,尽管其在运行费用和能耗等方面有一定的优势,但在基建投资方面不足以与传统活性污泥工艺相竞争。在北京进行的实验属于冬季水温(最低为9℃)较低的实验。 在温暖气候条件下常温(10-20℃)厌氧处理生活污水的实验,存在两个问题。首先总的去除效果不理想,这是针对达标和总的停留时间而言。事实上,厌氧的停留时间在8-12h的去除效果还是相当高的,但是,要考虑到其与传统好氧工艺应有竞争力。第二,停留时间在8-24h的厌氧系统的竞争能力将大为降低,COD的去除率仅30-60%。这样还需要相当客观的好氧后处理设备。 为了解决上述问题,将UASB反应器的运行方式改变为部分厌氧,即主要在厌氧反应的水解和酸化阶段(这也是称为水解-好氧工艺的原因),从而在反应器中取消了三相分离器,使得反应器结构十分简单,便于放大。虽然水解反应器的停留时间仅有2.5h,但分别可取得高达45.7%、42.3%和93.0%的COD、BOD5和SS去除率。后处理的活性污泥法仅需采用2.5h停留时间。 新工艺有两个最为显著的特点:其一,水解池取代了传统的初沉池,水解池对有机物的去除率远远高于传统的初沉池,更为重要的是经过水解处理,污水中的有机物不但在数量上发生了很大变化,而且在理化性质上发生了更大变化,使污水更适宜后继的好氧处理,可以用较少的气量在较短的停留时间内完成净化;其二,这种工艺在处理污水的同时,完成了对污泥的处理,使污水、污泥处理一元化,可以从传统的工艺过程种取消消化池。作为一种替代的处理工艺,在总的停留时间和能耗等方面比传统的活性污泥要有很大的优势。