厌氧水解处理及在印染废水处理中的应用
李健1, 王锡清2
(1.上海纺织节能环保中心,上海200082;2.上海市政工程设计研究院,上海200092)
摘 要:介绍了四种厌氧水解池处理工艺,包括上流式厌氧污泥床反应器、厌氧滤池反应器、带污泥外回流 的厌氧水解反应池和带有内置沉淀池的厌氧水解池处理工艺。前两种厌氧处理工艺受布水均匀性限制,而 带污泥外回流的厌氧水解工艺效率又较低。采用带有内置沉淀池的厌氧处理工艺弥补了它们的缺陷,适用 于大型印染污水处理。
关键词:染整;废水处理;厌氧水解;斜板沉淀
中图分类号:TS199 文献标识码:B 文章编号:1000-4017(2008)10-0026-03
厌氧水解处理工艺是利用产甲烷菌与水解产酸菌 生长速度不同,在反应器中以水流动的淘洗作用,使甲 烷菌在反应器中难以繁殖,将厌氧处理控制在反应时 间短的第一阶段,即在大量水解细菌、产酸菌作用下, 将不溶性有机物水解为可溶性有机物,将难生物降解 的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质。将厌 氧水解处理作为各种生化处理的预处理,可提高污水 生化性能,降低后续生物处理的负荷,因而被广泛运用 在难生物降解的化工、造纸及有机物浓度高的食品废 水处理中。此外,厌氧水解处理亦可用于城市污水处 理厂,以水解池代替初沉池,减少后续处理构筑物曝气 池的停留时间,从而降低工程投资。
印染废水中由于存在大量难生物降解的有机物, 往往也需要在曝气生物处理前设置厌氧水解池。目前 广泛采用的厌氧生物处理反应器有UASB(上流式厌 氧污泥床反应器)和AF(厌氧滤池反应器)两种,此外 还有带污泥外回流的厌氧水解反应池等。下面就以上 几种池型以及在工程实践中的应用作一简单介绍。
1 厌氧水解池形式
1.1 上流式厌氧污泥床反应器
上流式厌氧污泥床(UASB)反应器是由Letting 等人在20世纪70年代开发的[1]。UASB反应器的组 成及工作原理示意见图1。
厌氧水解处理及在印染废水处理中的应用
UASB反应器由反应区和沉降区两部分组成。反 应区又可根据污泥的情况分为污泥悬浮层和污泥床 区。污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成,SS 浓度可达50~100g/L或更高。污泥悬浮层主要靠反 应过程中产生的气体的上升搅拌作用形成,污泥浓度 较低,SS一般在5~40g/L。在反应器上部设有气、 固、液三相分离器。
污水从反应器底部进入,向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床,厌氧反应发生在废水与污泥颗 粒的接触过程。在厌氧状态下产生的沼气(主要是甲 烷和二氧化碳)引起内部循环,这对颗粒污泥的形成和 维持有利。在污泥层形成的有效气体会附着在污泥颗 粒上,附着及未附着的气体向反应池顶部上升,而上升 到表面的污泥撞击三相分离器,引起附着气泡的污泥 絮体脱气。气泡释放后,污泥颗粒将沉淀到污泥床表 面,附着及未附着的气体被收集到反应器顶部的三相 分离器集气室,包含一些剩余污泥颗粒的液体,经过分 离器缝隙进入沉淀区。在接近水面时,由于分离器斜 壁沉淀区的过流面积增加,因此,上升流速在接近排放 点时降低,这使得污泥絮体在沉淀区可以絮凝和沉淀。 当累积在相分离器上的污泥絮体足够多时,其自重将 超过其与斜壁的摩擦力,从而滑回到反应区。这部分 污泥又可与进水有机物发生反应。
澄清后的处理水由沉淀区溢流排出,详见图2。
厌氧水解处理及在印染废水处理中的应用
在UASB反应器中,由于水流为上升流,要求池底 配水均匀,因此,单个反应池的面积不能过大。此外, 为保持污泥悬浮层,需控制一定的上升流速,若上升流 速超出一定范围,会造成污泥流失;上升流速过小,污 泥层难以形成,达不到预计的处理效果。该反应器的 布水一般采用大阻力配水系统,水头损失较大。由于 存在上述缺点,因此,UASB反应器难以在大型污水处 理厂中得到推广和应用。
1.2 厌氧滤池反应器(AF)
厌氧滤池反应器是在厌氧水解池中部放置一定数 量的球形立体填料,其填充容积一般为水解池总容积 的50%。在水解池下部通过十字进水管进水,上部经 出水堰出水,在上部出水处设不锈钢网罩防止滤料流 失。由于填料上生长了大量的微生物,形成了生物膜, 因而厌氧反应器的容积可适当减小。污水在该厌氧水 解池内的停留时间一般控制在3~6h。该反应池的缺点是经过一段时间的运行后,随着微生物的过度生长, 填料内部及填料之间的空隙均被微生物充满,若不及 时冲洗,将导致微生物老化,同时增加了系统的水头损 失。因此,需增加反冲洗设备,进行定期反冲洗。此 外,该类型的厌氧水解池同样要求底部配水均匀,因而 一般适用于小型污水处理厂。
厌氧生物滤池按水流方向可分为升流式和下流式 两种。废水向上流动,通过反应器的厌氧滤池称为升 流式厌氧滤池;水流自上往下流动的反应器称为下流 式厌氧滤池。两种反应器构造见图3。
厌氧水解处理及在印染废水处理中的应用
1.3 带污泥外回流的厌氧水解反应池
上流式厌氧污泥床反应器和厌氧滤池反应器由于 受到布水均匀性等因素的限制,单个反应池处理能力 较小,若用于大型污水处理厂内,所需数量太多,因此 一般用于规模较小的污水处理厂。针对上述特点,一 种带污泥外回流的厌氧水解反应池应运而生。该系统 由厌氧反应池及后续沉淀池组成,厌氧反应池内设置 若干搅拌器,以使污水和污泥充分接触。经过厌氧处 理后的污水,自流进入后续沉淀池内进行泥水分离,沉 淀污泥通过回流污泥泵提升后,回流至厌氧反应池,以 保证厌氧池内的污泥浓度。该系统由于反应池为完全 混合流,不存在配水均匀性问题,因而可用于大型污水 处理厂。如浙江省萧山污水处理厂扩建工程中就采用 了该类型的厌氧水解反应池。
萧山污水处理厂扩建工程处理的废水主要以难生 物降解的印染和化工废水为主,设计规模为2.4× 105m3/d,厌氧水解池的设计停留时间为9.6h,废水 混合采用浮筒式潜水搅拌器。目前污水处理厂已投入 运行,效果比较稳定,完全达到设计要求。
但是,为了维持厌氧池内的污泥浓度而增建的后 续沉淀池和污泥回流系统,增加了工程投资和运行费 用。此外,由于采用污泥外回流系统,厌氧池内的污泥 浓度相对较低。因此,整个系统效率相对较低。
1.4 带有内置沉淀池的厌氧水解池
由于前述三种厌氧水解处理器各有各的优点和局限性,若能将其优点加以结合,一方面可解决池内污泥 浓度低的问题,另一方面又无需考虑配水均匀性问题, 则可大大提高整个系统的处理效率,并可用于大型污 水处理厂。
根据上述理念,提出了带内置斜板沉淀池回转式 厌氧水解池的处理工艺。该系统的厌氧池池型类似于 卡鲁塞尔氧化沟,所不同的是它用水下推进器取代了 表面曝气器,在反应池的直线段设置斜板沉淀池,经过 沉淀后的上清液流入后续处理构筑物,污泥顺斜板向 下滑入池内,并在水下推进器作用下与污水充分混合、 接触。由于采用回转式池型,进入池内的原生污水很 快与池内污水进行混合、稀释,因而特别适用于浓度变 化大的高浓度工业废水处理。为维持厌氧池内污泥的 活性,可通过排放混合液适当排除池内的剩余污泥。 该池型厌氧水解池将应用于绍兴污水处理厂(全部为 印染废水,设计规模为2×105m3/d)。
2 厌氧水解池的设计
厌氧水解池一般采用负荷法进行设计,反应池的 体积可按下式计算得出:
V=QS0/q
式中———废水流量,m3/d;
S0———进水有机物浓度,CODg/L或BOD5g/L。 反应器的容积负荷一般应通过试验确定,当无试 验数据时,亦可参照已建类似污水处理厂的运行经验 和相关数据进行设计。
国内外采用厌氧水解池设计建立的污水处理厂, 其水解池的负荷数据列示于表1,以供参考。
厌氧水解处理及在印染废水处理中的应用
3 结论
目前使用的厌氧水解池由于受配水均匀性限制等 因素的影响,难以在大型印染污水处理厂中推广。带有 内置沉淀池的厌氧水解池采用了类似氧化沟的回转式 加斜板沉淀池的形式,较好地解决了配水均匀性问题, 在大型印染污水处理厂中具有广泛的应用前景。
参考文献:
[1] KatoMarioT,FieldJimA,LettingaGatze.Theanaerobic treatmentoflowstrengthwastewaterinUASBandEGSBre- actors[J].Wat.Sc.iTech,1997,36(6-7):375~382 |
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