CN113912183A - 一种测定废水厌氧生化过程有效停留时间的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测定废水厌氧生化过程有效停留时间的方法，该方法包括以下步骤：取活性污泥、纸浆加入待测废水中，得到混合水样，然后在厌氧条件下进行厌氧消化反应，定时采取混合水样，通过快速消解分光光度法或瓦氏呼吸仪测定废水厌氧生化过程有效停留时间。COD值最小时，厌氧生化效果最佳，此时最小COD值所对应的天数即为HRTe；通过Ka值的大小及COD值的大小判断厌氧生化效果，Ka值最小时，即厌氧生化反应的速率降至最低，所对应的天数即为HRTe。与现有技术相比，本发明可测定废水厌氧生化过程有效停留时间，可避免错误预判导致投资浪费或废水处理效果不佳，测试所用装置组装简单或可通过购买得到，测量结果较准确。

Description

一种测定废水厌氧生化过程有效停留时间的方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种测定废水厌氧生化过程有效停留时间的方法。
背景技术
化工制药废水通常含有大量有机物溶媒物质，成分复杂，富含有杀菌抑菌的组分，且属于高盐废水，因此，往往具有生物毒性，生物降解困难，因此对于制药废水的生化处理难度较大。目前，制药工业生产废水的处理方法主要有：物理法、化学法、物化法、生化法及各种组合工艺等，生化处理技术是目前制药厂广泛采用的处理技术，其中厌氧生化技术是一种可行的选择，其优势在于可承受较高有机负荷率(OLR)，污泥产量少，运行成本低，可回收沼气，充分体现了低碳经济和循环经济理念。且厌氧处理技术是废水生化工艺中的第一个环节，是生化工艺流程中最重要的环节，厌氧生化效果的好坏在很大的程度上决定了生化处理的效果与排放水质能否达标。
但废水厌氧生化工艺存在一些缺点，如停留时间(HRT)长、有机化合物的去除效率低，对于这一现象的影响因素有很多，包括底物的类型、浓度、温度、pH以及OLR等因素都可能影响生物反应器中厌氧消化的性能。然而废水厌氧生化工艺中，停留时间(HRT)是十分重要的工艺参数，HRT参数的取值在很大的程度上影响着污水站的投资与排放水质。但是在实际工程设计中，并没有科学的计算方法，HRT的大小基本上是依据设计者的工程经验来确定的，一般来说，厌氧生化单元的HRT＝5～7天，难降解废水有的则可能取HRT＝20天以上，没有达到合适的HRT，将影响进入后续的好氧处理。另一方面，厌氧生化的停留时间的长短实际上取决于废水的水质特性与于化学耗氧量(COD)、总氮(TN)及总磷(TP)负荷的高低，简单凭经验取值往往难以得到优化的设计参数，若HRT取值偏小，导致废水厌氧生化不充分，后续的生化单元效果不佳，甚至出水水质难以达标，或者HRT取值偏大，造成投资上的浪费，甚至厌氧生化效果也并不佳。这样的案例在工程案例中为数不少。因此，通过研究提出一种科学的方法来确定污水站厌氧单元最优化的HRT具有十分重要的应用价值，最优化的HRT基于最优工艺环境参数。
现有技术中，专利CN 109437395 A公开了一种快速实现城市生活污水厌氧生物滤池高效产甲烷的装置和运行方法，该方法根据滤池沿程COD浓度及中间产物VFA浓度变化优化水力停留时间(HRT)，根据测定的数据对废水可生化性的测定有一定的参考价值，然而，此研究是对于已经建成的厌氧反应器中进行HRT优化，对厌氧生化工程的设计无法给出相应的指导，因此，提出一种科学的装置及测定来确定污水站厌氧单元最优化的HRT具有十分重要的应用价值，避免建好的不合适工程所造成资源的浪费，也有利于提高工程设计的可靠性。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种测定废水厌氧生化过程有效停留时间的方法，以克服现有技术中水力停留时间预判不准确导致工程成本增加或水处理效果不佳等缺陷。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种测定废水厌氧生化过程有效停留时间的方法，该方法包括以下步骤：
取活性污泥、纸浆加入待测废水中，得到混合水样，然后在厌氧条件下进行厌氧消化反应，定时采取混合水样，通过快速消解分光光度法或瓦氏呼吸仪测定废水厌氧生化过程有效停留时间。
进一步的，所述活性污泥、纸浆以及待测废水的添加量之比为(2～7)g：(2～7)g:(0.08～2)L。
进一步的，所述混合水样的悬浮物含量为1989～9261mg/L，pH为5.0～9.0，COD为1000～25000mg/L，溶解氧含量小于0.5mg/L。
进一步的，厌氧消化反应过程中温度为20～32℃，搅拌速率为60～100rpm。
进一步的，所述待测废水由工业污水经预处理制备得到，预处理过程如下：
取工业污水过滤，得到污水过滤液，然后在污水过滤液中加入铁碳微电解填料、H2O2，再调节pH，经反应得到待测废水。
更进一步的，所述工业污水的COD为25000mg/L,氨氮含量为300mg/L，总磷含量为37.17mg/L，电导率为16.07ms.cm-1，pH为7.79。
更进一步的，所述铁碳微电解填料的添加量为50g/L。
更进一步的，所述H2O2的添加量为0.6g/L。
更进一步的，将pH调节至3。
更进一步的，反应时间为3h。
进一步的，将混合水样用水稀释至设定的COD值，然后根据COD值按比例C：N：P为100：5：1加入NH4Cl和Na2HPO4，再在厌氧条件下进行厌氧消化反应。
进一步的，通过快速消解分光光度法测定有效停留时间的过程具体如下：
(1)每隔一段时间采取混合水样，将其离心得到清液，使用COD测定仪测定清液的COD值；
(2)根据所测COD值绘制COD-时间的曲线，曲线最低点所对应的天数即为该待测废水的有效停留时间(HRTe)。
更进一步的，步骤(1)中，每隔24h取3mL混合水样，连续采样14天。
进一步的，通过瓦氏呼吸仪测定有效停留时间的过程具体如下：
每隔一段时间定量采取混合水样，用瓦氏呼吸仪测定水样的产气量，开始测定前，记录瓦氏呼吸仪的测压管显示的压力数值，开始测定后，在若干个特定时间点读取测压管显示的压力数值，然后绘制压力-时间曲线，该曲线上最大压力点与初始压力点连线的斜率为当天所取混合水样的Ka值，连续取样若干天，得到一系列Ka值，其中最低Ka值所对应的天数即为该待测废水的有效停留时间(HRTe)。
更进一步的，每隔24h采取3～5mL水样，连续取样14天。
更进一步的，开始测定后，分别隔0.25、0.5、0.75、1、2、3、4、5、6小时读取测压管显示的压力数值。
更进一步的，测定过程中温度为25℃。
更进一步的，测定时，瓦氏呼吸仪的摆动频率为40～80次/分钟。
更进一步的，所述待测废水的SS为4713～7891mg/L，pH为6.8～7.2，COD为4200～7500mg/L，溶解氧含量小于0.5mg/L。
进一步的，在氮气氛围下进行厌氧消化反应。
废水厌氧生化反应运行至最佳停留时间，厌氧消化效果达到最佳，此后厌氧消化效果变差，不利于有机物的进一步降解，本发明将该最佳停留时间定义为有效停留时间(HRTe)。
厌氧生化过程是指有机物质被厌氧菌在厌氧条件下分解产生甲烷和二氧化碳的过程。
化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)，是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量，因此COD是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质包括各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等，主要是有机物。COD越大，说明水体受有机物的污染越严重。化学需氧量是废水的主要污染物指标，在废水厌氧生化过程中，可将COD作为评价厌氧消化效果的水质指标。
本发明的厌氧生化指数Ka，代表废水中有机物大分子的消耗速率及厌氧菌产甲烷的速率。Ka值是通过瓦氏呼吸仪测定所采取的混合水样厌氧消化所产生的气体量(气体量与气压相对应，可通过瓦氏呼吸仪的测压管实时读取)而得到，所采取的混合水样的产气量减去对应时间的空白样(使用相同量的蒸馏水作为空白对照)，然后绘制曲线，将曲线上最大压力值所在点与初始压力值所在点进行连线，该连线的斜率记为Ka，Ka越大，表示单位时间的产气量越多，厌氧微生物生化呼吸强度越大，被分解的有机物就越多，废水的厌氧生化反应速率越大；Ka越小，表示厌氧产气量越小，厌氧生化反应速率越小，此时废水中有机物的剩余量较小，厌氧微生物营养来源不足，限制了厌氧反应的速率。
因此可以通过Ka值的大小及COD值的大小判断厌氧生化效果，Ka值最小时，即厌氧生化反应的速率降至最低，到此时为止厌氧生化过程进入满负荷状态，所对应的天数即为HRTe；COD值最小时，厌氧生化效果最佳，此时最小COD值所对应的天数即为HRTe。
本发明将待测废水进行厌氧生化处理，定时定量采取厌氧生化过程中的水样，然后通过两种途径测定待测废水的有效停留时间：
(1)使用快速消解分光光度法测定水样的COD值，并绘制COD-时间曲线图，将COD曲线上最低点对应的天数即为有效停留时间(HRTe)；
(2)用瓦氏呼吸仪测定水样的产气量，开始测定前，记录瓦氏呼吸仪的测压管显示的压力数值，开始测定后，在若干个特定时间点读取测压管显示的压力数值，绘制压力-时间曲线，该曲线上最大压力点与初始压力点连线的斜率为当天所取水样的Ka值，连续取样若干天，得到一系列Ka值，其中最低Ka值所对应的天数即为该待测废水的有效停留时间(HRTe)。
COD-时间曲线达到最低点后，再延长停留时间，废水COD也不会进一步降低，甚至还有上升的趋势。为实现更高效率的废水处理，本发明在厌氧生化系统中，定义了厌氧生化过程的有效停留时间(HRTe)，并通过两种途径对HRTe进行测定，为科学预测废水厌氧生化工艺中停留时间(HRT)取值提供新途径。
本发明模拟实际厌氧工艺处理工艺，对废水进行厌氧生化处理，根据厌氧生化过程中所采取混合水样的COD浓度与时间的曲线或瓦氏呼吸仪测定的Ka值以测定厌氧有效停留时间(HRTe)，实验结果表明，HRTe值与废水初始COD值呈负线性关系，本发明方法具有较高的工程分析应用前景。
与现有技术相比，本发明能够保证装置内部保持与实际工程相同的厌氧生化环境，同时还可以结合模拟生化反应器法和微生物呼吸曲线法相佐证，进行科学的HRTe取值，装置结合实际工程且组装简单，采样方式便捷，测量结果精确，也为在实际工程中预测停留时间HRT提供了新的思路。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明通过预先模拟污水站的废水厌氧处理过程，能够测定厌氧生化过程的停留时间HRT，从而能在建设污水站前为工程设计提供主要的技术参数，以避免错误预判导致投资浪费或废水处理效果不佳，本发明所提出的有效停留时间(HRTe)可用于实际工程中对HRT的预测，本发明对于科学的确定污水站厌氧处理过程的最优HRT具有较高的应用价值；
(2)本发明在模拟污水站的废水厌氧处理过程中，待测废水的pH、温度、SS、COD等均可依照实际工厂中废水处理的水质指标进行调整，用本发明方法测试得到的结果对于污水厂的厌氧工艺设计具有较高的参考价值；
(3)本发明方法测试所需装置组装简单或可通过购买得到，测量结果较准确。
附图说明
图1为实施例1-7中待测废水厌氧生化处理所用装置示意图；
图2为实施例5中不同初始COD水平废水变化曲线图；
图3为实施例5中不同初始COD水平废水生化呼吸曲线图；
图4为实施例6中不同pH的厌氧生化曲线对比图；
图5为实施例7不同活性污泥的厌氧生化曲线对比图。
图中标记说明：
1-密封反应罐、2-生化水浴槽、3-搅拌器、4-温度控制器、5-加热棒、6-进气口、7-出气口、8-开关、9-微型反应瓶、10-测压管、11-转盘、12-恒温水浴槽、13-温度计、14-控温机构、15-搅拌棒、16-摆动速度调节按钮。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下各实施方式或实施例中，如无特别说明的功能部件或结构，则表明其均为本领域为实现对应功能而采用的常规部件或常规结构。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
以下各实施例中，所采用的待测废水取自上海中西三维药业有限公司所排放的污水，该污水的性能参数如表1所示。
表1
Figure BDA0003375262200000061
该污水经预处理得到以下各实施例中所用的待测废水，预处理过程如下：
将污水过滤，以去除悬浮大颗粒物质，得到污水过滤液，在污水过滤液中加入铁碳微电解填料(50g/L)以及H2O2(0.6g/L)，然后调节pH为3.0，接着持续搅拌3h，即得到待测废水。污水经物化法预处理后，其污染物浓度会有明显的下降，可为后续的处理单元减轻负荷。
以下各实施例中，所使用的活性污泥a取自上海埃格环保科技有限公司处理上海中西三维药业有限公司所排放污水的工艺中的厌氧池污泥，活性污泥b取自上海埃格环保科技有限公司处理上海惠广精细化工有限公司所排放污水的工艺中的厌氧池污泥。
以下各实施例中，所用的纸浆由上海埃格环保科技有限公司提供，作为生物悬浮填料使用。
以下各实施例中，使用连华科技COD试剂盒以及连华科技COD测定仪测定COD，COD的测定步骤如下：
(1)从模拟的废水厌氧处理体系中采取水样，经离心得到水样清液；
(2)将离心后的清液稀释n倍，使稀释后的水样COD值在20mg/L-10000mg/L范围内；
(3)分别量取2.5mL水样、0.7mL D试剂、4.9mL E试剂加入比色管中，盖好管盖后摇晃均匀，放入消解仪中，消解仪温度设置为165℃，消解10min后取出，空气冷却2min，再加入2.5mL蒸馏水，摇匀水浴冷却2min，每个水样做三组平行样，所测得的结果分别为SCOD1、SCOD2、SCOD3；
(4)用连华COD测定仪测定水样的COD值，计算公式为：
Figure BDA0003375262200000071
以下各实施例中，待测废水厌氧生化处理所用装置可自行搭建而成，如图1所示，该装置包括密封反应罐1、生化水浴槽2、搅拌器3、温度控制器4、加热棒5、进气口6、出气口7、搅拌棒15。
以下各实施例中，所使用的瓦氏呼吸仪购自丹阳博创精密五金有限公司，型号为SKW-3，其结构图如图1所示，其主要包括部件开关8、微型反应瓶9、测压管10、转盘11、恒温水浴槽12、温度计13、控温机构14、摆动速度调节按钮16。使用该瓦氏呼吸仪测定Ka值的步骤如下：
(1)设置恒温水浴槽12的温度，并加热至设定温度；
(1)将采取的混合水样加入微型反应瓶9中，通入氮气使微型反应瓶9中的空气全部排出；
(2)将微型反应瓶9固定到测压管10上；
(3)将测压管10固定在转盘11上；
(3)将微型反应瓶9浸没于恒温水浴槽12的水中，通过调节摆动速度调节按钮16调控转盘11的转速，然后打开开关8中的转盘摆动开关；
(4)定时读取测压管10显示的数据，并进行分析。
以下各实施例中，密封反应罐1内的反应体系的SS初始设定值为1000～10000mg/L、pH初始设定值为4.0～10.0、温度初始设定值为20～32℃、COD初始设定值为1000～30000mg/L、DO(溶解氧含量)小于0.5mg/L。
实施例1：
本实施例模拟实际废水厌氧生化处理过程，通过COD值测定不同工艺条件处理的废水的HRTe指标，具体操作过程如下：
将待测废水、自来水加入密封反应罐1中，然后分别加入2g活性污泥a、2g纸浆，按此投料量设置3个实验组，并按照表2中的数据分别调节每个实验组中反应混合物的pH、温度、SS以及COD，得到混合水样1-1、1-2、1-3。配置水样混合1-1、1-2、1-3需加待测废水量分别为80ml、800ml、2000ml，然后加自来水至2000ml。
根据设置的COD浓度按比例C：N：P＝100：5：1分别在混合水样1-1、1-2、1-3中加入NH4Cl以及Na2HPO4，引进氮源、磷源以平衡废水营养物质配比，从而保证微生物的正常生长。
从密封反应罐1顶部的进气口6持续通入氮气12min，空气从出气口7处排出，以确保在厌氧生化环境下进行废水处理。
接着将密封反应罐1放入生化水浴槽2中，所述生化水浴槽2中装有自来水，自来水水位高于密封反应罐1中的待测废水水位，接着将加热棒5放入自来水中，加热棒5与温度控制器4连接，通过温度控制器4可控制加热棒5的工作状态，进而对密封反应罐1进行水浴控温，为密封反应罐1内的厌氧生化反应提供合适稳定的条件。所述搅拌棒15的一端与搅拌器3连接，另一端穿过所述密封反应罐1的顶部插入待测废水中，所述搅拌器3驱动所述搅拌棒15对密封反应罐1内的反应混合物进行搅拌。通过搅拌器3可调控搅拌棒15的转速，使其以40rpm的转速匀速旋转。
每天同一时间取水样，混合水样1-1、1-2、1-3的SS区间为2000～3000mg/L、COD区间为1000～30000mg/L，用快速消解分光光度法测定COD，绘制厌氧生化曲线测得HRTe值。
表2
Figure BDA0003375262200000081
实施例2：
本实施例模拟实际废水厌氧生化处理过程，测定不同工艺条件处理的废水的HRTe指标，具体操作过程如下：
将待测废水、自来水加入密封反应罐1中，然后分别加入4g活性污泥a、4g纸浆，按此投料量设置3个实验组，并按照表3中的数据分别调节每个实验组中反应混合物的pH、温度、SS以及COD，得到混合水样2-1、2-2、2-3。配置混合水样2-1、2-2、2-3需加待测废水量都为596ml，然后加自来水至2000ml。
根据设置的COD浓度按比例C：N：P＝100：5：1分别在混合水样2-1、2-2、2-3中加入NH4Cl以及Na2HPO4，引进氮源、磷源以平衡废水营养物质配比，从而保证微生物的正常生长。
从密封反应罐1顶部的进气口6持续通入氮气12min，空气从出气口7处排出，以确保在厌氧生化环境下进行废水处理。
接着将密封反应罐1放入生化水浴槽2中，所述生化水浴槽2中装有自来水，自来水水位高于密封反应罐1中的待测废水水位，接着将加热棒5放入自来水中，加热棒5与温度控制器4电性连接，通过温度控制器4可控制加热棒5的工作状态，进而对密封反应罐1进行水浴控温，为密封反应罐1内的厌氧生化反应提供合适稳定的条件。所述搅拌棒15的一端与搅拌器3连接，另一端穿过所述密封反应罐1的顶部插入待测废水中，所述搅拌器3驱动所述搅拌棒15对密封反应罐1内的反应混合物进行搅拌。通过搅拌器3可调控搅拌棒15的转速，使其以80rpm的转速匀速旋转。
每天同一时间取水样，混合水样2-1、2-2、2-3的SS区间为2000～3000mg/L、COD区间为1000～30000mg/L，用快速消解分光光度法测定COD，绘制厌氧生化曲线测得HRTe值。
表3
Figure BDA0003375262200000091
实施例3：
本实施例模拟实际废水厌氧生化处理过程，测定不同工艺条件处理的废水的HRTe指标，具体操作过程如下：
将待测废水、自来水加入密封反应罐1中，然后分别加入5g活性污泥a、5g纸浆，按此投料量设置3个实验组，并按照表4中的数据分别调节每个实验组中反应混合物的pH、温度、SS以及COD，得到混合水样3-1、3-2、3-3。配置混合水样3-1、3-2、3-3需加待测废水量分别为824ml、892ml、821ml，然后加自来水至2000ml。
根据设置的COD浓度按比例C：N：P＝100：5：1加入NH4Cl以及Na2HPO4，引进氮源、磷源以平衡废水营养物质配比，从而保证微生物的正常生长。
从密封反应罐1顶部的进气口6持续通入氮气12min，空气从出气口7处排出，以确保在厌氧生化环境下进行废水处理。
接着将密封反应罐1放入生化水浴槽2中，所述生化水浴槽2中装有自来水，自来水水位高于密封反应罐1中的待测废水水位，接着将加热棒5放入自来水中，加热棒5与温度控制器4连接，通过温度控制器4可控制加热棒5的工作状态，进而对密封反应罐1进行水浴控温，为密封反应罐1内的厌氧生化反应提供合适稳定的条件。所述搅拌棒15的一端与搅拌器3连接，另一端穿过所述密封反应罐1的顶部插入待测废水中，所述搅拌器3驱动所述搅拌棒15对密封反应罐1内的反应混合物进行搅拌。通过搅拌器3可调控搅拌棒15的转速，使其以100rpm的转速匀速旋转。
每天同一时间取水样，混合水样3-1、3-2、3-3的SS区间为4000～5000mg/L、COD区间为10000～11000mg/L，用快速消解分光光度法测定COD，并绘制厌氧生化曲线测得HRTe值。
表4
Figure BDA0003375262200000101
实施例4：
本实施例模拟实际废水厌氧生化处理过程，测定不同工艺条件处理的废水的HRTe指标，具体操作过程如下：
将待测废水、自来水加入密封反应罐1中，然后分别加入7g活性污泥a、7g纸浆，按此投料量设置3个实验组，并按照表5中的数据分别调节每个实验组中反应混合物的pH、温度、SS以及COD，得到混合水样4-1、4-2、4-3。配置混合水样4-1、4-2、4-3需加待测废水量分别为1124ml、1372ml、1141ml，然后加自来水至2000ml。
根据COD浓度按比例C：N：P＝100：5：1加入NH4Cl以及Na2HPO4，引进氮源、磷源以平衡废水营养物质配比，从而保证微生物的正常生长。
从密封反应罐1顶部的进气口6持续通入氮气12min，空气从出气口7处排出，以确保在厌氧生化环境下进行废水处理。
接着将密封反应罐1放入生化水浴槽2中，所述生化水浴槽2中装有自来水，自来水水位高于密封反应罐1中的待测废水水位，接着将加热棒5放入自来水中，加热棒5与温度控制器4连接，通过温度控制器4可控制加热棒5的工作状态，进而对密封反应罐1进行水浴控温，为密封反应罐1内的厌氧生化反应提供合适稳定的条件。所述搅拌棒15的一端与搅拌器3连接，另一端穿过所述密封反应罐1的顶部插入待测废水中，所述搅拌器3驱动所述搅拌棒15对密封反应罐1内的反应混合物进行搅拌。通过搅拌器3可调控搅拌棒15的转速，使其以60rpm的转速匀速旋转。
每天同一时间取水样，混合水样4-1、4-2、4-3的SS区间为6000～7000mg/L、COD区间为14000～20000mg/L，用快速消解分光光度法测定COD，同时做三组平行实验绘制厌氧生化曲线测得HRTe值。
表5
Figure BDA0003375262200000111
实施例5：
将待测废水、自来水加入密封反应罐1中，然后分别加入5g活性污泥a、5g纸浆，按此投料量设置6个实验组，并按照表6中的数据分别调节每个实验组中反应混合物的pH、温度、SS以及COD，得到混合水样O、A、B、R、S、T。配置混合水样O、A、B、R、S、T需加待测废水量分别为336ml、376ml、416ml、480ml、520ml、600ml，然后加自来水至2000ml。
根据COD浓度按比例C：N：P＝100：5：1加入NH4Cl以及Na2HPO4，引进氮源、磷源以平衡废水营养物质配比，从而保证微生物的正常生长。
从密封反应罐1顶部的进气口6持续通入氮气12min，空气从出气口7处排出，以确保在厌氧生化环境下进行废水处理。
接着将密封反应罐1放入生化水浴槽2中，所述生化水浴槽2中装有自来水，自来水水位高于密封反应罐1中的待测废水水位，接着将加热棒5放入自来水中，加热棒5与温度控制器4电性连接，通过温度控制器4可控制加热棒5的工作状态，进而对密封反应罐1进行水浴控温，为密封反应罐1内的厌氧生化反应提供合适稳定的条件。所述搅拌棒15的一端与搅拌器3连接，另一端穿过所述密封反应罐1的顶部插入待测废水中，所述搅拌器3驱动所述搅拌棒15对密封反应罐1内的反应混合物进行搅拌。通过搅拌器3可调控搅拌棒15的转速，使其以60rpm的转速匀速旋转。
每天同一时间取水样，用快速消解分光光度法测定COD，用瓦氏呼吸仪测Ka值。通过控温机构14设定温度为32℃，打开开关8进行预热，温度计13显示温度到达设定值后，开关8由加热转变为保温状态，使恒温水浴槽12中的水为恒温，从密封反应罐1中取水样3ml，将水样放进微型反应瓶9并通入氮排出空气，进行密封后将微型反应瓶9固定到测压管10上，测压管10固定在转盘11上，将微型反应瓶9浸没于恒温水浴槽12的水中，通过调节摆动速度调节按钮16调控转盘11的转速，分别隔0、0.25、0.5、0.75、1、2、3、4、5、6小时读取测压管10显示的数值，将6小时内产气值进行曲线绘制，取最大值和初始值进行线性回归分析，所得斜率即为Ka值。
表6
Figure BDA0003375262200000121
由图2可知，混合水样O、A、B、R、S、T的变化曲线下降趋势基本相同，六条曲线分别在第13、12、10、9、8、6天达到最低点，之后，体系的COD进入一个平台期或有上升趋势，这表明在COD-时间曲线达到最低点后，再延长HRT，废水COD也不会进一步降低，甚至还有上升的趋势。由图3可知，水样O、A、B、R、S、T的Ka变化曲线与COD曲线非常相似，分别在第13、12、10、9、8、6天达到最低点。
实施例6：
本实施例用于考察不同pH对本发明废水厌氧有效停留时间的影响，具体过程如下：
将待测废水、自来水加入密封反应罐1中，然后分别加入5g活性污泥a、5g纸浆，按此投料量设置3个实验组，并按照表7中的数据分别调节每个实验组中反应混合物的pH、温度、SS以及COD，得到混合水样J、K、L。配置混合水样J、K、L需加待测废水量都为596ml，然后加自来水至2000ml。
根据COD浓度按比例C：N：P＝100：5：1加入NH4Cl以及Na2HPO4，引进氮源、磷源以平衡废水营养物质配比，从而保证微生物的正常生长.
从密封反应罐1顶部的进气口6持续通入氮气12min，空气从出气口7处排出，以确保在厌氧生化环境下进行废水处理。
接着将密封反应罐1放入生化水浴槽2中，所述生化水浴槽2中装有自来水，自来水水位高于密封反应罐1中的待测废水水位，接着将加热棒5放入自来水中，加热棒5与温度控制器4电性连接，通过温度控制器4可控制加热棒5的工作状态，进而对密封反应罐1进行水浴控温，为密封反应罐1内的厌氧生化反应提供合适稳定的条件。所述搅拌棒15的一端与搅拌器3连接，另一端穿过所述密封反应罐1的顶部插入待测废水中，所述搅拌器3驱动所述搅拌棒15对密封反应罐1内的反应混合物进行搅拌。通过搅拌器3可调控搅拌棒15的转速，使其以60rpm的转速匀速旋转。
每天同一时间取水样，用快速消解分光光度法测定COD，同时绘制厌氧生化曲线测得HRTe值。
表7
Figure BDA0003375262200000131
由图4可知，三条曲线总体趋势向下，PH值分别为5.0、7.0、9.0的三个混合水样J、K、L的HRTe分别为9天、6天、5天。
实施例7：
本实施例用于考察不同活性污泥对本发明废水厌氧有效停留时间的影响，具体过程如下：
将待测废水、自来水加入密封反应罐1中，然后分别加入5g活性污泥a、5g纸浆，按此投料量设置4个实验组，并按照表8中的数据分别调节每个实验组中反应混合物的pH、温度、SS以及COD，得到混合水样F、G、H、I。配置混合水样F、G、H、I需加待测废水量分别为328ml、328ml、740ml、740ml，然后加自来水至2000ml。
根据COD浓度按比例C：N：P＝100：5：1加入NH4Cl以及Na2HPO4，引进氮源、磷源以平衡废水营养物质配比，从而保证微生物的正常生长。
从密封反应罐1顶部的进气口6持续通入氮气12min，空气从出气口7处排出，以确保在厌氧生化环境下进行废水处理。
接着将密封反应罐1放入生化水浴槽2中，所述生化水浴槽2中装有自来水，自来水水位高于密封反应罐1中的待测废水水位，接着将加热棒5放入自来水中，加热棒5与温度控制器4电性连接，通过温度控制器4可控制加热棒5的工作状态，进而对密封反应罐1进行水浴控温，为密封反应罐1内的厌氧生化反应提供合适稳定的条件。所述搅拌棒15的一端与搅拌器3连接，另一端穿过所述密封反应罐1的顶部插入待测废水中，所述搅拌器3驱动所述搅拌棒15对密封反应罐1内的反应混合物进行搅拌。通过搅拌器3可调控搅拌棒15的转速，使其以60rpm的转速匀速旋转。
每天同一时间取水样，用快速消解分光光度法测定COD，并绘制厌氧生化曲线测得HRTe值。
表8
Figure BDA0003375262200000141
由图5可知，水样F、G、H、I的HRTe分别为13天、12天、8天、9天。废水初始COD值在0～10000mg/L范围内，活性污泥a的HRTe值大于活性污泥b，且在废水初始COD值约为4000mg/L时，活性污泥a、活性污泥b的HRTe值相差较大。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测定废水厌氧生化过程有效停留时间的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
取活性污泥、纸浆加入待测废水中，得到混合水样，然后在厌氧条件下进行厌氧消化反应，定时采取混合水样，通过快速消解分光光度法或瓦氏呼吸仪测定废水厌氧生化过程有效停留时间。
2.根据权利要求1所述的一种测定废水厌氧生化过程有效停留时间的方法，其特征在于，通过快速消解分光光度法测定有效停留时间的过程具体如下：
(1)每隔一段时间采取混合水样，将其离心得到清液，使用COD测定仪测定清液的COD值；
(2)根据所测COD值绘制COD-时间的曲线，曲线最低点所对应的天数即为该待测废水的有效停留时间。
3.根据权利要求2所述的一种测定废水厌氧生化过程有效停留时间的方法，其特征在于，步骤(1)中，每隔24h取3mL混合水样，连续采样14天。
4.根据权利要求1所述的一种测定废水厌氧生化过程有效停留时间的方法，其特征在于，通过瓦氏呼吸仪测定有效停留时间的过程具体如下：
每隔一段时间定量采取混合水样，用瓦氏呼吸仪测定水样的产气量，开始测定前，记录瓦氏呼吸仪的测压管显示的压力数值，开始测定后，在若干个特定时间点读取测压管显示的压力数值，然后绘制压力-时间曲线，该曲线上最大压力点与初始压力点连线的斜率为当天所取混合水样的Ka值，连续取样若干天，得到一系列Ka值，其中最低Ka值所对应的天数即为该待测废水的有效停留时间。
5.根据权利要求4所述的一种测定废水厌氧生化过程有效停留时间的方法，其特征在于，每隔24h采取3～5mL水样，连续取样14天。
6.根据权利要求4所述的一种测定废水厌氧生化过程有效停留时间的方法，其特征在于，测定时，瓦氏呼吸仪的摆动频率为40～80次/分钟。
7.根据权利要求1所述的一种测定废水厌氧生化过程有效停留时间的方法，其特征在于，所述活性污泥、纸浆以及待测废水的添加量之比为(2～7)g：(2～7)g:(0.08～2)L；
所述混合水样的悬浮物含量为1989～9261mg/L，pH为5.0～9.0，COD为1000～25000mg/L，溶解氧含量小于0.5mg/L。
8.根据权利要求1所述的一种测定废水厌氧生化过程有效停留时间的方法，其特征在于，厌氧消化反应过程中温度为20～32℃，搅拌速率为60～100rpm。
9.根据权利要求1所述的一种测定废水厌氧生化过程有效停留时间的方法，其特征在于，所述待测废水由工业污水经预处理制备得到，预处理过程如下：
取工业污水过滤，得到污水过滤液，然后在污水过滤液中加入铁碳微电解填料、H2O2，再调节pH，经反应得到待测废水。
10.根据权利要求9所述的一种测定废水厌氧生化过程有效停留时间的方法，其特征在于，所述铁碳微电解填料的添加量为50g/L，所述H2O2的添加量为0.6g/L；
将pH调节至3；
反应时间为3h。
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朱勇强;徐梦雅;钱亮;吴珍玲;张战军;: "采用生化微反应器对废水可生化性测定方法的初探" *
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