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追忆似水流年木虫 (小有名气)
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化工废水方面的小问题3废水深度处理方面
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废水深度处理技术常用的有几种？各自的优缺点？国内外实际应用情况以及技术关键。 [ Last edited by zzgyb on 2009-2-18 at 15:57 ] |
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金虫 (正式写手)
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（三）生物转盘 生物转盘是在生物滤池基础上发展起来的一种高效、经济的污水生物处理设备。它具有结构简单、运转安全、电耗低、抗冲击负荷能力强，不发生堵塞的优点。目前已广泛运用到我国的生活污水以及许多行业的工业废水处理中、并取得良好效果。 1．生物转盘的结构及净化作用原理 (1)生物转盘构造 生物转盘污水处理装置由生物转盘、氧化槽和驱动装置组成，构造如图8-32所示。生物转盘由固定在一根轴上的许多间距很小的圆盘或多角形盘片组成，盘片是生物转盘的主体，作为生物膜的载体要求具有质轻、强度高、耐腐蚀、防老化、比表面积大等特点，氧化槽位于转盘的正下方，一般采用钢板或钢筋混凝土制成与盘片外形基本吻合的半圆形，在氧化槽的两端设有进出水设备，槽底有放空管。 (2)净化原理 生物转盘在旋转过程中，当盘面某部分浸没在污水中时，盘上的生物膜便对污水中的有机物进行吸附；当盘片离开液面暴露在空气中时，盘上的生物膜从空气中吸收氧气对有机物进行氧化。通过上述过程，氧化槽内污水中的有机物减少，污水得到净化。转盘上的生物膜也同样经历挂膜、生长、增厚和老化脱落的过程，脱落的生物膜可在二次沉淀池中去除。生物转盘系统除有效地去除有机污染物外，如运行得当可具有硝化、脱氮与除磷的功能。 2．生物转盘的组合形式及工艺流程 根据生物转盘的转轴和盘片的布置形式，生物转盘可以是单轴单级形式(图8-32)以组合成单轴多级(图8-33)或多轴多级(图8-34)形式。 城市污水生物转盘系统的基本工艺流程如图8-35所示。对于高浓度有机废水可采用图8-36所示的工艺加油流程，该流程能够将BOD值由数千mg/L降至20mg/L。 根据上述的工艺流程，生物转盘污水处理系统具有如下特征： ①微生物浓度高，特别是最初几级生物转盘，这是生物转盘效率高的主要原因； ②反应槽不需要曝气，污泥勿需回流，因此动力消耗低，这是本法最突出的特征，耗电量为0.7kWh/kg BOD5，运行费用低； ③生物膜上微生物的食物链长，产生污泥量少，在水温为5－20℃的范围内，BOD的去除率为90％时，去除1kgBOD的污泥产量为0.25kg。 六 厌氧生物处理法 厌氧生物处理是在无氧的情况下，利用兼性菌和厌氧菌的代谢作用，分解有机物的一种生物处理法。是一种低成本的废水处理技术，它能在处理废水过程中回收能源。厌氧生化法不仅可用于处理有机污泥和高浓度有机废水，也用于处理中、低浓度有机废水，包括城市污水。 厌氧生化法与好氧生化法相比具有下列优点。 (1)应用范围广 好氧法因供氧限制一般只适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法既适用于高浓度有机废水，又适用于中、低浓度有机废水。有些有机物对好氧生物处理法来说是难降解的，但对厌氧生物处理是可降解的、如固体有机物、着色剂蒽酿和某些偶氮染料等。 (2)能耗低 好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着有机物浓度的增加而增大，而厌氧法不需要允氧，而且产生的沼气可作为能源。废水有机物达一定浓度后，沼气能量可以抵偿消耗能量。当原水BOD5达到1500mg/L时，采用厌氧处理即有能量剩余。有机物浓度愈高，剩余能量愈多。—般厌氧法的动力消耗约为活性污泥法的1/10。 (3)负荷高 通常好氧法的有机容积负荷为2~4kgBOD/m3.d，而厌氧法为2～10kg COD/m3.d，高的可达50kgCOD／m3.d。 (4)剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好 好氧法每去除1kg COD将产生0.4~0.6 kg生物量，而厌氧法去除1kg COD只产生0.02~0.1kg 生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5％~20％。同时，消化污泥在卫生学上和化学上都是稳定的。因此，剩余污泥处理和处置简单、运行费用低，甚至可作为肥料、饲料或饵料利用。 (5)氮、磷营养需要量较少 好氧法一般要求BOD：N：P为100：5：1，而厌氧法的BOD：N：P为100：2.5：0.5，对氮、磷缺乏的工业废水所需投加的营养盐量较少。 (6)厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。 (7)厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。与好氧反应器相比，在停止运行一段时间后，能较迅速启动。 但是，厌氧生物处理法也存在下列缺点： (1)厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧设备启动和处理时间比好氧设备长。 (2)处理后的出水水质差，往往需进一步处理才能达标排放。 1. 厌氧消化原理 复杂有机物的厌氧消化过程要经历数个阶段，由不同的细菌群接替完成。根据复杂有机物在此过程中的物态及物性变化，可分为以下三个阶段。 第一阶段为水解阶段。废水中的不溶性大分子有机物(如蛋白质、多糖类、脂类等)经发酵细菌水解后，分别转化为氨基酸、葡萄糖和甘油等水溶性的小分子有机物。水解过程通常较缓慢，因此被认为是含高分子有机物或悬浮物废液厌氧降解的限速阶段。 由于简单碳水化合物的分解产酸作用，要比含氮有机物的分解产氨作用迅速，故蛋白质的分解在碳水化合物分解后产生。 含氮有机物分解产生的NH3除了提供合成细胞物质的氮源外，在水中部分电离，形成NH4HCO3，具有缓冲消化液pH值的作用，故有时也把继碳水化合物分解后的蛋白质分解产氨过程称为酸性减退期，反应为： 第二阶段为产氢产乙酸阶段。在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2，在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2，如： 第三阶段为产甲烷阶段。产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化为甲烷。此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲院，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的1／3，后者约占2／3，反应为： 上述三个阶段的反应速度依废水性质而异，在含纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为主的废水中，水解易成为速度限制步骤；简单的糖类、淀粉、氨基酸和一般的蛋白质均能被微生物迅速分解，对含这类有机物为主的废水，产甲烷易成为限速阶段。 虽然厌氧消化过程可分为以上三个阶段，但是在厌氧反应器中，三个阶段是同时进行的，并保持某种程度的动态平衡，这种动态平衡一旦被pH值、温度、有机负荷等外加因素所破坏，则首先将使产甲烷阶段受到抑制，其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化，其至会导致整个厌氧消化过程停滞。 2. 影响厌氧处理的因素 （1）温度 温度是影响微生物生命活动最重要的因素之一，其对厌氧微生物及厌氧消化的影响尤为显著。各种微生物都在一定的温度范围内生长，根据微生物生长的温度范围，习惯上将微生物分为三类：(a)嗜冷微生物，生长温度为5～20 ℃；(b)嗜温微生物，生长温度20～42℃；(c)嗜热微生物，生长温度42～75℃。相应地厌氧废水处理也分为低温、中温和高温三类。这三类微生物在相应的适应温度范围内还存在最佳温度范围，当温度高于或低于最佳温度范围时其厌氧消化速率将明显降低。在工程运用中，中温工艺中以30～40 ℃最为常见，其最佳处理温度在35～40℃；高温工艺以50～60 ℃最为常见，最佳温度为55℃。 在上述范围里，温度的微小波动(例如1～3℃)对厌氧工艺不会有明显的影响，但如果温度下降幅度过大，则由于微生物活力下降，反应器的负荷也将降低。 （2）pH值 产甲烷菌对pH值变化适应性很差，其最佳范围为6.8～7.2，超出该范围厌氧消化细菌会受到抑制。 （3）氧化还原电位 绝对的厌氧环境是产甲烷菌进行正常活动的基本条件，产甲烷菌的最适氧化还原电位为－150～－400mV，培养甲烷菌的初期，氧化还原电位不能高于－330mV。 （4）营养 厌氧微生物对碳、氮等营养物质的要求略低于好氧微生物，需要补充专门的营养物质有钾、钠、钙等金属盐类，它们是形成细胞或非细胞的金属络合物所需要的物质，同时也应加入镍、铝、钴、钼等微量金属，以提高若干酶的活性。 （5）有机负荷 在厌氧法中，有机负荷通常指容积有机负荷，简称容积负荷，即消化器单位有效容积每天接受的有机物量(kg COD/m3.d)。对悬浮生长工艺，也有用污泥负荷表达的，即kg COD/(Kg 污泥.d)；在污泥消化中，有促负荷习惯上以投配率或进料率表达，即每天所投加的湿污泥体积占消化器有效容积的百分数。由于各种湿污泥的含水率、挥发组分不尽一致，投配率不能反映实际的有机负荷，为此，又引入反应器单位有效容积每天接受的挥发性固体重量这一参数，即kg MLVSS/(m3.d)。 有机负荷是影响厌氧消化效率的一个重要因素，直接影响产气量和处理效率。在一定范围内，随着有机负荷的提高，产气率即单位重量物料的产气量趋向下降，而消化器的容积产气量则增多，反之亦然。对于具体应用场合，进料的有机物浓度是一定的，有机负荷或投配率的提高意味着停留时间缩短，则有机物分解率将下降，势必使单位重量物料的产气量减少。但因反应器相对的处理量增多了，单位容积的产气量将提高。 有机负荷值因工艺类型、运行条件以及废水废物的种类及其浓度而异。在通常的情况下，采用常规厌氧消化工艺，中温处理高浓度工业废水的有机负荷为2～3kg COD/(m3.d)，在高温下为4~6kg COD/(m3.d)。上流式厌氧污泥床反应器、厌氧滤池、厌氧流化床等新型厌氧工艺的有机负荷在中温下为5～15 kg COD/(m3.d)，可高达30 kg COD/(m3.d)。 （6）有毒物质 有毒物质会对厌氧微生物产生不同程度的抑制，使厌氧消化过程受到影响甚至破坏，常见抑制性物质为硫化物、氨氮、重金属、氰化物及某些人工合成的有机物。 3.厌氧法的工艺和设备 （1）厌氧接触法 1)工艺流程 厌氧接触法是对普通污泥消化池的改进，工艺流程如图8-37所示，主要特点是在厌氧反应器后设沉淀池，使污泥回流，保证厌氧反应器内能够维持较高的污泥浓度，可达5～10g MLVSS/L，大大降低反应器的水力停留时间，并使其具有一定的耐冲击负荷能力。该工艺存在的问题有：(a)厌氧反应器排出的混合液中的污泥由于附着大量的气泡在沉淀池中易于上浮到水面而被出水带走；(b)进入沉淀池的污泥仍有产甲烷菌在活动，并产生沼气，使已沉下的污泥上翻，影响出水水质、降低回流污泥的浓度。对此采取措施有：(a)在反应器和沉淀池之间设脱气器，尽可能脱除沼气；(b)在反应器与沉淀池之间设冷却器，抑制产甲烷菌的活动；(c)在沉淀池投加混凝剂；(d)用超滤代替沉淀池。采取上述措施后，可使该工艺具有如下特点：(a)污泥负荷高，耐冲击能力强；(b)有机容积负荷较高，中温消化时容积负荷为0.5~2.5kg BOD5/(m3.d)，去除率为80%～90%；(c)出水水质好。本工艺适合处理悬浮物、有机物浓度均较高的废水，废水COD一般不低于3000mg/L，悬浮物浓度可达50000mg/L。 2)厌氧接触法的应用 厌氧接触法主要用于处理高浓度有机废水，不同的废水其工艺参数也不相同，在具体进行工艺设计时应通过相应的试验来确定。如用厌氧接触法处理酒精废水，原废水COD浓度为50000～54000mg/L，BOD5浓度为26000~34000mg/L，反应温度采用53~55℃，反应器内污泥浓度为20％～30％，COD容积负荷为9.11~11.7kg COD/(m3.d),水力停留时间为4~2.5d，COD的去除率为87％；用该工艺处理屠宰废水，反应器容积负荷取2.56kg BOD5/(m3.d)，水力停留时间12~13h，反应温度为27～31℃，污泥浓度为7000～12000mg/L，沉淀池水力停留时间1~2h，表面负荷14.7m3/(m2.h)，回流比3：1，当原水BOD5浓度为1381mg/L时，接触厌氧反应池的去除率为90.6%，运行结果表明，当BOD5容积负荷从2.56kg BOD5/(m3.d)上升到3.2kg BOD5/(m3.d)时，去除率由90.6%下降到83%，产气量由0.4m3/kgBOD5下降到0.29m3/kgBOD5。 |
22楼2009-01-09 08:42:32
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