CN1803670A - 微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水的方法 - Google Patents
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Abstract
微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水的方法，在厌氧过程中控制水解酸化在微氧状态下，通过曝气控制微氧水解酸化状态。它涉及一种污水的生物处理方法。目前含硫酸盐高浓度有机废水一般采用厌氧方法进行处理，当进水中硫酸盐浓度较高时，系统处理效率明显降低，导致挥发酸大量积累，影响系统运行稳定性，甚至失败；废水中硫酸盐还原过程消耗了本应转化为甲烷的有机物，从而降低了系统甲烷产率。本发明的微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水的方法，利用微氧环境下的水解酸化方法，有效避开硫酸盐还原反应的发生，继而消除硫化物对生物处理的影响。
Description
技术领域
本发明属于工业废水处理领域，更具体地说为含硫酸盐高浓度有机废水的预处理方法和应用。
背景技术
厌氧生物处理过程中硫酸盐还原反应作用严重影响了该类废水的有效处理，从而控制厌氧过程中产生的硫化物是进行含硫酸盐废水生物处理的关键性因素。目前，多种降低硫酸盐还原反应对废水生物处理影响的方法均处于试验阶段，可分为两类，一类是降低硫酸盐还原产物(硫化物)对微生物的毒害作用，另一类是抑制硫酸盐还原反应的发生。主要途径有：
(1)将单相厌氧消化工艺含有H2S的尾气通过除硫装置洗涤后再循环回流到反应器底部，吹脱实现液相中硫化物向气相中转移，从而降低液相中硫化物的浓度，以减轻其对微生物的抑制性作用。
(2)采用两相厌氧工艺，将第一相出水经脱硫装置后再进入第二相产甲烷相进行处理。任立人等采用两相厌氧—气体与H2S气体净化—好氧生化法处理青霉素含硫有机废水，COD去除率达到90％以上，而且实现了H2S最终被回收为硫磺副产物，而赵毅等采用硫酸盐还原—硫化物生物氧化—产甲烷—接触氧化四项串联工艺处理青霉素废水，将硫酸盐还原与产甲烷段有效分割开来，避免了硫酸盐还原反应对MPB产生的毒害性作用，取得了COD去除率93.2％和SO4 2-去除率91.2％的效果。这两种方法虽然处理效果尚好，然而存在着工艺复杂，建设和运行费用较高以及运行不够稳定等缺陷。
(3)投加铁盐以沉淀形式去除硫化物。这种方法虽然能够有效沉淀溶解性硫化物和游离态H2S，降低硫化物毒性，但长时间的应用，往往导致硫化物大量沉积于反应器内，引起管路堵塞，减小反应器容积，降低污泥活性，增大化学污泥的处理难度。同时产生的生物气中甲烷产量和含量降低，而CO2含量升高，且在经济上也是不可行的。
(4)添加硫酸盐还原菌抑制剂，抑制硫化物的生成，如钼酸盐。然而研究发现其对消化系统中的微生物表现为非选择性抑制，对MPB也有抑制作用，且长时间的使用，SRB易于被钼酸盐驯化，同时钼酸盐价格昂贵，经济上也不可行。
发明内容
本发明的目的是，提出一种微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水的方法，控制厌氧过程中产生的硫化物，增强兼性水解酸化菌群的生理代谢功能，保证厌氧生物处理过程中对废水处理效果，多应用于好氧处理前的预处理。
本发明技术解决方案是：微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水的方法，在厌氧过程中通过控制水解酸化在微氧状态下：上述方法包括提供一种有氧环境，通过曝气或微曝气控制水解酸化的微氧状态。
本发明尤其是通过氧化还原电位(ORP)来控制微氧水解酸化状态。且氧化还原电位(ORP)控制在-50～50mv的高环境下，增强了兼性水解酸化菌群的生理代谢功能。
本发明采用微曝气控制的方法，由微氧曝气物理搅拌所产生的涡流扩散作用改善了水力条件，强化了微氧系统的水解酸化功能。微曝气控制的方法指采用穿孔管曝气方式，用以保持微氧状态。
本发明微氧水解酸化反应时采用上升流式反应器，反应器上部装有生物填料。
本发明微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水的方法应用于好氧处理前的预处理
利用微氧环境下的水解酸化方法，有效避开硫酸盐还原反应的发生，继而消除硫化物对生物处理的影响。由微氧曝气实现的水解酸化系统内-50～50mv的环境ORP(氧化还原电位)对SRB(硫酸盐还原菌)产生了强烈的毒害作用，以致失活死亡。环境ORP的提高实现了对硫酸盐还原反应的抑制性作用，降低了硫化物对兼性水解酸化菌群的生物毒害抑制性作用。微氧系统没有产生硫化物的积累，且系统内的兼性水解酸化菌群只是处于暂时性的硫化物毒性抑制状态，其活性能够迅速得到恢复，具有更强的系统自身调节能力。
在有氧存在条件下，微生物将产生强氧化性的物质H2O2、超氧负离子O2 -和羟基自由基OH·，而由氧所引起的高环境ORP会不可逆转地氧化破坏SRB的酶系统，抑制其生长以致失活死亡，这是导致SRB毒害抑制的主导原因，在机理上是通过抑菌阶段和杀菌阶段两个阶段来实现。
本发明特点是：在本发明提供的条件下，增强兼性水解酸化菌群的生理代谢功能，微氧系统内没有出现“单质硫”颗粒和黑色FeS颗粒，且出水中硫酸盐浓度大幅升高，充分表明了微氧环境对硫酸盐还原反应的有效抑制作用。本发明的方法提高了含硫酸盐的高浓度有机废水的水解酸化处理效果，减少或者消除了恶臭类物质的产生，抑制了硫酸盐还原反应的发生，较好地改善了周围环境条件。保证厌氧生物处理过程中对废水处理效果，多应用于好氧处理前的预处理。
附图说明
图1本发明的流程示意图，即微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水流程示意图
图2是自然系统和微氧系统出水SO4 2-和S2-浓度对比图
图3是微氧系统出水SO4 2-和S2-随环境ORP变化图
图4是自然系统出水VFA(挥发性脂肪酸)随S2-变化情况
图5是微氧系统出水VFA随S2-变化情况
集水池(1)、进水泵(2)、曝气系统(3)、生物填料(4)、出水(5)、ORP计(6)。
具体实施方式
本发明微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水方法中各主要构筑物如图1所示。
首先根据废水水质特点，在反应器启动时，接种处理相应废水的微生物菌剂或污泥，从反应器底部进水，污染物主要在水解酸化反应区发生生物降解反应，反应器上部装有生物填料，提高反应器内的微生物生物量，有利于提高反应器的负荷冲击，提高反应器耐高负荷的能力。反应器底部设有曝气系统，曝气量通过反应器中氧化还原电位(ORP)来控制，同时曝气搅拌使污水和污泥充分接触，提高传质效率，使污染物得到高效降解。
实例1：采用本发明微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水方法处理抗生素废水。抗生素废水水质见表1，处理流程与装置示意图见图1。
表1废水水质
| 项目 | COD(mg/L) | SCOD/COD | BOD5/COD | SS(mg/L) | pH |
| 抗生素废水 | 6500-22000 | 0.85-0.90 | 0.33-0.40 | 2500-13200 | 4.0-5.0 |
| 项目 | SO4 2-(mg/L) | COD/SO4 2- | 总含盐量(mg/L) | 有机溶媒COD(％) |
| 抗生素废水 | 790-5250 | 3-10 | 1920-11580 | 10-28 |
由微氧曝气而实现的-50～50mv环境ORP是最适宜于兼性水解酸化菌群生长的环境ORP条件，取得了抗生素废水最大水解酸化效果。
图2表示自然系统和微氧系统出水SO4 2-和S2-浓度变化情况。由微氧曝气而实现的-50～50mv环境ORP是最适宜于兼性水解酸化菌群生长的环境ORP条件，取得了抗生素废水最大水解酸化效果。当水解酸化系统环境ORP由于曝气供氧而升高到-50mv以上时，SRB受到强烈毒害性抑制，主要表现为出水SO4 2-浓度的升高和S2-浓度的降低。
图3当环境ORP升高到-50mv以上之后，系统出水S2-很快降低到未检出水平，并维持在这一水平之上，表明系统内并没有产生硫酸盐还原产物—硫化物的积累，没有对系统造成连续性的毒害作用。
由图4、图5可见，当系统进水COD浓度在7500～8500mg/L之间波动时，由于环境ORP的升高而造成的出水中S2-浓度的降低对废水水解酸化效果产生了较大影响，出水中VFA浓度比自然系统明显升高。
本发明根据废水的ORP参数而进行曝气控制是一个更科学合理的控制参数。
设备如采用FJA-02型氧化还原电(Eh)去极化法自动测定仪(无锡、南京等地生产，包括铂电极、饱和甘汞电极、银-氯化银电极和温度传感器构成的四电极系统、PC机和应用软件控制)，其功能是全自动控制、测量和数据处理用于对曝气进行控制。ORP升高到-50mv以上时停止曝气，或通过曝气流量的控制将环境ORP控制在-50mv以上即可。
Claims (8)
1、微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水的方法，其特征是在厌氧过程中控制水解酸化在微氧状态下，通过曝气控制微氧水解酸化状态。
2、根据权利要求1所述的微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水的方法，其特征是利用氧化还原电位(ORP)控制微氧水解酸化状态。
3、根据权利要求2所述的微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水的方法，其特征是氧化还原电位(ORP)控制在-50～50mv的高环境下。
4、根据权利要求1所述的微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水的方法，其特征是微氧曝气控制水解酸化状态，由微氧曝气物理搅拌使污水和污泥充分接触和传质。
5、根据权利要求4所述的微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水的方法，其特征是利用穿孔管曝气方式保持微氧状态。
6、根据权利要求1或2所述的微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水的方法，其特征是微氧水解酸化反应时采用上升流式反应器，反应器上部装有生物填料。
7、根据权利要求1或4所述的微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水的方法，其特征是反应器底部设有曝气系统，曝气量通过反应器中氧化还原电位(ORP)来控制。
8、根据权利要求1至7的微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水的方法应用于好氧处理前的预处理。
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