目前污水處理設(shè)備中所使用的提高廢水可生化性的方法有水解酸化法和催化氧化——Fenton試劑等方法。由于Fenton試劑法使用大量的藥劑,會(huì)使運(yùn)行成本大大提高因此,水解酸化法相對(duì)經(jīng)濟(jì)優(yōu)選。
厭氧生物處理法是一個(gè)較為復(fù)雜的生物化學(xué)過(guò)程,生物厭氧處理主要依靠水解產(chǎn)酸細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌的共同作用的結(jié)果,因此可將其大致分為水解酸化、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等3個(gè)連續(xù)的階段。見(jiàn)下圖:
第1階段為水解酸化階段,它主要由一些兼性厭氧菌,如梭狀芽孢桿菌、厭氧消化球菌、大腸桿菌等先將大分子、難溶解的有機(jī)物分解成小分子、易溶解有機(jī)物,然后再滲入細(xì)胞體內(nèi)分解成易揮發(fā)的有機(jī)酸、醇、醛等,如甲酸、乙酸、低級(jí)醇等。
含氮有機(jī)物分解產(chǎn)生的NH3,除了提供合成細(xì)胞物質(zhì)的氮源之外,還要在水中部分電解,生成碳酸氫銨,具有緩沖廢水pH值的作用。
第2階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段。在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌的作用下。第1階段產(chǎn)生的各種有機(jī)酸被分解轉(zhuǎn)化為乙酸和氫氣,在降解有機(jī)酸時(shí)還產(chǎn)生二氧化碳。
第3階段為產(chǎn)甲烷階段,在完全無(wú)氧的條件下,甲烷菌將低分子的有機(jī)酸或低級(jí)醇進(jìn)一步分解轉(zhuǎn)化為甲烷。
水解酸化即將鍍鋅污水處理設(shè)備中的厭氧工藝控制在水解酸化階段的厭氧水解,水解酸化工藝是不完全厭氧法的生化反應(yīng),水解酸化菌為優(yōu)勢(shì)菌種,考慮到產(chǎn)甲烷菌與水解酸化菌生產(chǎn)速度不同,在反應(yīng)構(gòu)筑物中利用水流動(dòng)的淘洗作用造成甲烷菌難于繁殖。應(yīng)盡量降低廢水中的溶解氧,使水解酸化細(xì)菌更適于繁殖。
水解酸化處理技術(shù)是化工污水處理設(shè)備中針對(duì)長(zhǎng)鏈高分子聚合物及含雜環(huán)類(lèi)有機(jī)物處理的一種污水處理工藝。水解酸化菌可將長(zhǎng)鏈高分子聚合物水解酸化為可生化性更強(qiáng)的有機(jī)小分子醇或酸,也可以將部分不可生化或生化性較弱的雜環(huán)類(lèi)有機(jī)物破環(huán)降解成可生化的有機(jī)分子;提高污水中有機(jī)污染物BOD5/CODCr值,從而改善整個(gè)污水的生化性。
水解酸化的優(yōu)點(diǎn)為:
A、正常條件下,經(jīng)過(guò)2-4天的生化反應(yīng),所用時(shí)間短,無(wú)需大容積的消化池,能脫除廢水COD的15-25%。COD降低了,也減少了對(duì)氧的需求,降低供氧負(fù)荷,同時(shí)減少了由于綜合N、P營(yíng)養(yǎng)物缺乏而在廢水中投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的量。
B、使不溶性的有機(jī)物水解為溶解性的有機(jī)物,將難生化的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的小分子物質(zhì),如醋酸甲酯在水解酸化菌酶的作用下,分解成醋酸與甲醇:
BOD/COD小于0.3的原廢水經(jīng)厭氧處理后其BOD/COD值提高到0.4~0.5,從而提高了廢水的可生化性。
污水處理設(shè)備中的水解酸化池有池體和布水系統(tǒng)組成。生物的厭氧發(fā)酵分為四個(gè)階段,水解階段、酸化階段、酸性衰退階段及甲烷化階段,固體物質(zhì)降解為溶解性物質(zhì),大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)。水解酸化池是把反應(yīng)控制在第二階段完成之前,故水力停留時(shí)間短,效率高,同時(shí)提高了污水的可生化性。水解酸化池作為生物接觸氧化的過(guò)渡單元,水解酸化池啟動(dòng)后,污水由布水系統(tǒng)進(jìn)入池體,由池底向上流動(dòng),經(jīng)細(xì)菌形成的污泥層和填料層時(shí),污泥層對(duì)懸浮物、有機(jī)物進(jìn)行吸附、網(wǎng)捕、生物學(xué)絮凝、生物降解作用,使污水在降解COD的同時(shí)也得以澄清。填料層的設(shè)置為提高水解酸化池污泥層的穩(wěn)定性及微生物量起到積極作用。水解酸化工藝主要用來(lái)使難以降解、大分子有機(jī)物開(kāi)環(huán)斷鏈,變?yōu)橐子谏锝到獾男》肿游镔|(zhì),對(duì)改善廢水的可生化性具有重要意義。在水解池中,發(fā)酵細(xì)菌將污水中復(fù)雜有機(jī)物(包括多糖、脂肪、蛋白質(zhì)等)水解為有機(jī)酸、醇類(lèi)。在酸化階段產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸細(xì)菌將發(fā)酵產(chǎn)物有機(jī)酸和醇類(lèi)代謝為乙酸和氫,使大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì),使難生化的固體物降解為易生化的可溶性物質(zhì),提高了廢水的可生化性。
水解酸化池在兼氧的條件下將難生物降解的高分子有機(jī)物斷鏈水解成小分子、易降解有機(jī)物。本水解酸化池與理論上的厭氧反應(yīng)器具有根本上的區(qū)別,厭氧反應(yīng)器有酸化和產(chǎn)甲烷反應(yīng),本水解酸化池只控制到酸化水解階段。水解酸化池內(nèi)溶解氧控制在0.2g/L以上。
附:水解酸化池計(jì)算公式:
V=(COD×B/C×T×Q)/q
V——水解池容積;T——時(shí)間;Q——廢水平均流量;
q——有機(jī)負(fù)荷;CODcr——廢水中有機(jī)物濃度;
其中主要設(shè)計(jì)參數(shù)為:有機(jī)負(fù)荷(2.0-4.0kgCODcr/m3.d)。
例如:水解酸化池設(shè)計(jì)采用鋼筋砼連體結(jié)構(gòu)有效容積12000m3,水力停留時(shí)間96h,平面尺寸80.0×30.0×6.0m,有效水深5.5m。有機(jī)負(fù)荷:4.15kgCODCr/m3.d。