CN111252893A

CN111252893A - 铁碳和水解颗粒污泥耦合预处理难降解污水技术

Info

Publication number: CN111252893A
Application number: CN202010120645.4A
Authority: CN
Inventors: 李军; 刘璐文; 郭焘
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2020-02-26
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2020-06-09

Abstract

本发明公开了铁碳和水解颗粒污泥耦合预处理难降解污水技术，该工艺采用铁碳和水解颗粒污泥耦合预处理技术，具体操作步骤为在水解池内增加固定层，固定层内投加一定量铁碳，水解池内置序批式反应器进行运行。本发明通过铁碳微电解工艺与水解颗粒污泥耦合，促进水解污泥颗粒化、稳定水解反应器内pH、有效提高难降解废水可生化性，实现难降解废水物理、化学、生物协同预处理。

Description

铁碳和水解颗粒污泥耦合预处理难降解污水技术

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种采用铁碳和水解颗粒污泥耦合预处理难降解污水的工艺。

背景技术

为了实现难降解废水的有效处理，通常会采用一些预处理技术，降低有毒废水的毒性，提高废水的可生化性，为生化处理创造条件并最终实现废水的达标排放。在众多预处理技术中，铁碳微电解技术已被广泛用于工业废水的预处理，其有着操作简单，经济可行性以及可重复使用性等优点，同时还具备一定的除磷效果。在铁碳微电解反应器中，当废水（电解质溶液）与铁碳填料接触时，会形成许多宏观的原电池，在此过程中产生的游离氢[H]和O∙具有很强的化学活性，可以破坏许多有机污染物的碳链，并提高难降解废水的生物降解性，一些有机污染物也可以通过由Fe²⁺形成的Fe(OH)₂和Fe(OH)₃的吸附和共沉淀而去除。但在实际应用过程中也存在铁的溶出量较大等问题。

水解酸化预处理作为提高废水可生化性、增强处理工艺抗水质水量冲击能力的有效手段，受到国内外很多污水处理厂特别是工业废水处理厂的青睐。水解酸化的理论基础为Zeikus等人提出了厌氧消化四类群理论，即水解阶段、酸化阶段、产乙酸阶段、产甲烷阶段。根据以上理论，水解酸化实际上是厌氧消化过程的前两个阶段，即水解阶段和酸化阶段。水解阶段，废水中的高分子或环状有机物在胞外酶的作用下被断链或开环，转为能够透过细胞膜的小分子有机物并被转移进入细胞内；酸化阶段，进入细胞的小分子有机物被进一步转化为更简单的化合物(有机酸、醇类、乳酸等)并分泌到细胞外。希望能够通过与铁碳微电解技术结合，促进水解污泥在难降解工业废水预处理中的颗粒化、实现高效率的预处理。此外，铁碳微电解的加入还可以缓解水解反应器的有机酸积累，维持pH稳定。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明设计的目的在于提供铁碳和水解颗粒污泥耦合预处理难降解污水技术，该预处理工艺可实现难降解废水的有效处理和达标排放。

本发明通过以下技术方案加以实现：

所述的铁碳和水解颗粒污泥耦合预处理难降解污水技术，其特征在于该工艺采用铁碳和水解颗粒污泥耦合预处理技术，具体操作步骤为在水解池内增加固定层，固定层内投加一定量铁碳，水解池内置序批式反应器进行运行。

所述的铁碳和水解颗粒污泥耦合预处理难降解污水技术，其特征在于一定量铁碳是指铁碳的投加量为100-200g/L。

所述的铁碳和水解颗粒污泥耦合预处理难降解污水技术，其特征在于固定层设置在水解池水位高度的中下部位置。

本发明的技术构思为：本发明结合颗粒污泥技术中的晶核假说和选择压假说，将铁碳填料滤池与序批式反应器相结合，形成一种耦合机制，促使水解池中的微生物趋向于聚集并颗粒化，同时提升预处理效果；铁碳微电解能够提升废水的可生化性，同时带来的铁离子和亚铁离子可以刺激微生物大量释放胞外聚合物等作为粘结剂，形成大量细微颗粒，利用凝结核机理，为水解污泥的颗粒化提供一定的凝结核并加速水解颗粒污泥的形成；同时利用铁离子和亚铁离子产生带有正电荷的螯合物，主动吸附带有负电荷的微生物，强化生物聚合体的形成，促进水解颗粒污泥的形成；控制序批式反应器的沉降时间产生强选择压，去除沉降性能较差的生物质，促进水解颗粒污泥的形成。铁离子和亚铁离子能够促进水解颗粒污泥的形成与稳定，同时水解颗粒污泥的形成与稳定又解决了铁碳微电解过程中带来的铁污染，通过铁碳微电解工艺与水解颗粒污泥耦合，提高废水可生化性、促进水解污泥颗粒化，实现难降解废水物理、化学、生物协同预处理。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1）铁碳微电解的加入可以缓解水解反应器的有机酸积累，维持pH稳定；

2）利用铁碳微电解作用带来的铁离子和亚铁离子刺激微生物产生胞外聚合物等作为粘结剂，强化微生物间的团聚，促进水解颗粒污泥的形成；

3）利用铁碳微电解带来的铁离子和亚铁离子产生带有正电荷的螯合物，主动吸附带有负电荷的微生物，强化生物聚合体的形成，促进水解颗粒污泥的形成；

4）步骤1）、2）在促进水解颗粒污泥的形成与稳定的同时减少铁碳微电解作用带来的铁污染；

5）水解颗粒污泥的形成提升了预处理效果，同时较强的泥水分离性能缩短了运行时间；

6）操作简单，仅需要在原水解池基础上改为序批式运行，投加适量铁碳即可完成建设，技术可操作性强，改建方便，易工程化应用。

附图说明

图1为本发明的铁碳和水解颗粒污泥耦合处理难降解废水的技术原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步详细描述，并给出具体实施方式。

如图1所示，本发明铁碳和水解颗粒污泥耦合预处理难降解污水技术，该工艺采用铁碳和水解颗粒污泥耦合预处理技术，具体操作步骤及反应原理为：

1）在水解池水位高度的中下部位置处增加一段固定层，固定层内按100-200g/L的比例投加铁碳，水解池内置序批式反应器进行运行；

2）难降解废水在进入水解池后，所含高分子难降解有机物在微生物的作用下，水解为小分子有机物，可生化性得到提高，为后续生化处理提供便利；

3）难降解废水在进入水解池后，铁碳填料同步发挥作用，利用微电解作用将大分子有机物断链，提高废水可生化性，且可除磷；

4）微电解过程中产生的铁离子和亚铁离子作为阳离子促进了序批式反应器中污泥间的聚集，同时污泥的聚集也消耗了水中的铁离子和亚铁离子，减少了铁对出水水质的影响；

5）序批式反应器产生的选择压将沉降性能较差的絮体污泥洗出，保留下沉降性能较好的污泥聚集体；

6）通过步骤4）和5）在序批式反应器中的不断发生，序批式反应器内的水解污泥基本颗粒化并稳定运行，预处理效果得到提升。

其中，固定层为网状结构的可用于放置铁碳即可。

实施例1

一种采用铁碳和水解颗粒污泥耦合处理难降解废水的技术，设置两组运行条件一致的序批式水解反应器，有效容积均为3L。在其中一水解池水位高度的中下部增加一段固定层，固定层上投加400g铁碳，难降解废水选择为养殖废水，COD约为700mg/L、B/C约为0.2、NH₄ ⁺-N浓度约为450mg/L、TP约为15mg/L；系统运行期间，投加铁碳填料组预处理效果明显优于未投加铁碳组，投加铁碳填料组将B/C平均提升至0.30，而未投加铁碳组仅提升至0.25；并且投加铁碳填料组具有一定除磷效果，平均能够除去2.2mg/L磷；运行期间投加铁碳填料组SVI逐渐下降，运行至第22天时，SVI值已下降至＜35mL/g，此后稳定在35mL/g以下。

Claims

1.铁碳和水解颗粒污泥耦合预处理难降解污水技术，其特征在于该工艺采用铁碳和水解颗粒污泥耦合预处理技术，具体操作步骤为在水解池内增加固定层，固定层内投加一定量铁碳，水解池内置序批式反应器进行运行。

2.如权利要求1所述的铁碳和水解颗粒污泥耦合预处理难降解污水技术，其特征在于一定量铁碳是指铁碳的投加量为100-200g/L。

3.如权利要求1所述的铁碳和水解颗粒污泥耦合预处理难降解污水技术，其特征在于固定层设置在水解池水位高度的中下部位置。