單相厭氧與兩相厭氧處理干法睛綸廢水的研究

1、單相厭氧與兩相厭氧處理干法睛綸廢水的研究論文 楊曉奕1蔣展鵬1師紹琪1管運濤1鄧建利2黃斌2摘要：采用單相和兩相厭氧方法,對含有硫酸鹽和難生物降解物質(zhì)的干法腈綸廢水的處理進展了試驗研究,結(jié)果說明,兩相厭氧不僅比單相厭氧Dr去除率高,運行穩(wěn)定,硫酸根干擾小,在進步廢水的可生化性上也顯示出明顯的優(yōu)勢.試驗中還發(fā)現(xiàn),在pH=7.98.2下,硫酸鹽復原成為底物降解的主要代謝途徑,而在中性pH=6.87.1時,甲烷菌的競爭占優(yōu)勢。關(guān)鍵詞：睛綸廢水廢水處理厭氧ResearhntheDryArylnasteaterTreatentbySingleandTPhaseAnaerbiethdsAbstrat:Si

2、ngleandtphaseanaerbiethdseretestedtresearhthEirperfranesintreatingdryarylnasteaterntainingsulfateandhardbidegradablesubstanes.TheresultsshthattphaseanaerbipressisfhigherDrrevaleffiieny,restableperatinnditin,lersulfateradialdisturbaneandeasierbidegradabilityparedithsinglephasene.AtpHvaluebeteen7.9and

3、8.2,sulfateredutinbeestheainetablipathayfthesubstratedegradatin,AtpHvaluebeteen6.8and7.1,ethanbateriapredinate.Keyrds:arylnasteater;asteatertreatent;anaerbi全國5套同類型干法臆綸消費裝置均采用厭氧-好氧-生物活性炭處理工藝，由于干法腈綸廢水中含有一定濃度的硫酸鹽和難生物降解物質(zhì)，影響了厭氧系統(tǒng)對Dr的去除率和運行穩(wěn)定性，目前該工藝不能使出水到達國家排放要求。兩相厭氧對含有硫酸鹽有機廢水的研究目前還只是處于實驗室研究階段1-2，試驗用水多采用

4、葡萄糖配水，并且關(guān)于何種廢水適用于采用兩相厭氧消化工藝，觀點尚未統(tǒng)一。有些人認為，厭氧消化是由多種菌群參與作用的生物過程，這些微生物種群的有效代謝互相聯(lián)結(jié)，而兩相厭氧消化過程將這一有機聯(lián)絡的過程分開，勢必會改變穩(wěn)定的中間代謝產(chǎn)物的成份，對消化過程產(chǎn)生一定影響。筆者那么認為，假設采取的相別離得當，創(chuàng)造有利于不同細菌的生態(tài)環(huán)境，無疑會進步系統(tǒng)對難生物降解物質(zhì)的處理才能和運行的穩(wěn)定性。為此進展了單相厭氧和兩相厭氧處理睛綸廢水的試驗研究，對其處理效率、運行穩(wěn)定性進展比照。1試驗部分1.1試驗水樣和裝置1.1.1試驗水樣干法腈綸工藝廢水中含有油劑、丙腈磺酸鈉、聚丙烯腈等有機物，它們以膠體或懸浮物形式存在

5、于水中，經(jīng)混凝沉淀后，其水質(zhì)情況見表1。1.1.2試驗裝置單相厭氧和兩相厭氧反響器均采用UASB反響器，如圖1、圖2，兩相厭氧的產(chǎn)酸反響器AUASB與產(chǎn)甲烷反響器UASB的池容比為1：2。表1混凝后腈綸廢水水質(zhì)情況分析工程分析數(shù)據(jù)分析工程分析數(shù)據(jù)pH6.5-7.5TP/(g.L-1)2-40Dr/(g.L-1)700-1800S42-/(g.L-1)250-600BD/(g.L-1)300-700NH3-N/(g.L-1)30-60TN/(g.L-1)100-250堿度/(g.L-1)500-7001.2試驗方法單相厭氧試驗可分為啟動馴化和穩(wěn)定運行兩個階段。啟動時從25睛綸廢水，75自來水開始

6、，然后逐漸增加進水中睛綸廢水的比例直至100。兩相厭氧生化試驗可分為分相、啟動、穩(wěn)定運行三個階段。分相采用動力學分相。兩相厭氧啟動前期配水以葡萄糖為主，隨著試驗的進展，葡萄糖將逐步被腈綸廢水所代替。1.3試驗條件單相厭氧、兩相厭氧反響器均采用UASB反響器，反響溫度均為35，其他試驗條件見表2。表2試驗條件試驗條件UASBA-UASB-UASBHRT/h18612pH6.5-7.55.5-6.56.5-7.8接種污泥顆粒污泥絮狀污泥顆粒污泥1.4研究參數(shù)式中：Ds表示硫酸根復原菌降解的Dr；D表示甲烷菌降解的Dr；Ds+表示硫酸根復原菌和甲烷菌共同降解的Dr。2試驗結(jié)果與討論2.1Dr去除情況

7、及分析圖3為單相厭氧、兩相厭氧Dr變化曲線。由圖3可看出單相厭氧Dr去除率8.036.7且波動較大；兩相厭氧Dr去除率30.744.2。進展Dr去除率與Dr)：(S42-比值線性回歸分析。發(fā)現(xiàn)單相厭氧Dr去除率隨。Dr：S42-)比值1.03.5的升高而升高，回歸系數(shù)R2=0.7278，說明Dr去除率與Dr：S42-比值之間有一定的相關(guān)關(guān)系，說明單相厭氧中Dr：(S42-比值是影響Dr去除率的關(guān)鍵因素。而兩相厭氧回歸系數(shù)R2=0.5325，說明它們之間相關(guān)性能較差，即兩相厭氧削弱了硫酸根對厭氧的不利影響。這是因為在產(chǎn)酸反響器中，硫酸根復原菌將硫酸鹽復原的同時還可代謝常規(guī)產(chǎn)酸菌的某些中間產(chǎn)物如乳

8、酸、丙酮酸、丙酸等，可將其進一步降解為乙酸，故在一定程度上進步了產(chǎn)酸相的轉(zhuǎn)化率，使產(chǎn)酸類型向乙酸型開展，有利于后續(xù)的產(chǎn)甲烷反響；并且由于產(chǎn)酸反響器處于弱酸狀態(tài)，硫化物將以硫化氫氣體形式逸出，這樣可減輕硫化物對產(chǎn)甲烷反響器中甲烷菌的毒害作用，從而進步了Dr的去除率，保證了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。2.2BD5去除情況及分析單相厭氧出水BD5：Dr比值0.360.40，低于原進水0.43，而兩相厭氧出水BD5：Dr比值0.580.71始終高于原進水見表3，說明兩相厭氧不僅Dr去除率高于單相厭氧，而且在進步廢水可生化性上也表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。表3單相厭氧、兩相厭氧(BD5):(Dr)變化情況水樣兩相厭氧BD5

9、：Dr原水0.410.390.430.460.330.35A-UASB0.550.470.570.610.590.59-UASB0.670.580.700.720.700.71水樣兩相厭氧BD5：Dr原水0.430.430.430.430.430.44UASB0.400.360.360.390.390.40廢水經(jīng)酸化反響器后BD5):Dr比值比原水有所升高，經(jīng)甲烷反響器后，BD5：Dr比值也同樣得到了升高。結(jié)合色一質(zhì)分析結(jié)果分析原因，因為腈綸廢水中存在長鏈脂肪烴，在產(chǎn)酸反響器中轉(zhuǎn)化為長鏈脂肪酸LFA。LFA可以在厭氧條件下降解，但在產(chǎn)酸反響器中，一方面由于是弱酸狀態(tài)，LFA溶解度較小；另一方面

10、，反響器中低鏈脂肪酸濃度較高，抑制了LFA的降解。這樣大部分長鏈脂肪酸的酸化水解在產(chǎn)甲烷反響器中進展，從而進步了廢水的可生化性。2.3有機氮的轉(zhuǎn)化情況及分析單相厭氧和兩相厭氧都可將有機氮轉(zhuǎn)化為無機氮，但轉(zhuǎn)化率不同，見圖4。兩相厭氧可將廢水中幾乎全部有機氮轉(zhuǎn)化為無機氮，單相厭氧只能將部分有機氮轉(zhuǎn)化成無機氮。說明在單相厭氧反響器中，硫酸鹽的復原不僅影響Dr去除，而且也影響有機氮的分解轉(zhuǎn)化。2.4S42-的變化情況及分析單相厭氧硫酸根去除率在1035較大范圍內(nèi)波動，兩相厭氧硫酸根去除率根本穩(wěn)定在3040之間，見圖5。圖6為單相厭氧、兩相厭氧原水中Dr:S42-變化曲線。單相厭氧過程中原水Dr):S4

11、2-比值升高，硫酸根去除率降低；兩相厭氧過程中S42-濃度的變化對反響器沖擊較小，整個反響器在相對穩(wěn)定的狀態(tài)下運行。說明兩相厭氧比單相厭氧在抗硫酸根沖擊方面有明顯的優(yōu)勢。3兩相厭氧影響因素及分析3.1pH的影響S42-的復原不僅影響Dr的去除，而且S42-復原產(chǎn)生的S2-本身進步了Dr的測定值，1g/LS2-相當于2gLDr，從而影響厭氧反響器Dr去除率的計算值。甲烷反響器出水硫化物與pH關(guān)系見表4。試驗結(jié)果說明，pH值是影響厭氧出水硫化物濃度的重要因素,pH值升高，反響器中硫化物的濃度升高，Dr去除率下降。表4硫化物隨pH的變化情況pH(Ds):(Ds+)%去除率/%S2-/g.L-1)Dr

12、Ds+D7.9-8.258.224.343.318.1115.67.6-7.853.126.141.419.492.17.2-7.548.030.740.421.058.76.8-7.133.136.940.727.222.8從表4中可以看出，隨著pH值升高，DsDs+升高，說明在pH值下，硫酸鹽復原成為底物降解的主要代謝途徑，而在中性pH值時，甲烷菌的競爭占優(yōu)勢。3.2有機磺酸鹽對兩相厭氧的沖擊有機磺酸鹽是于法睛綸廢水消費過程中的副產(chǎn)物，由于消費的不完全穩(wěn)定性，有機磺酸鹽的濃度以硫酸根計在0150gL范圍內(nèi)波動，有機磺酸鹽本身對厭氧菌無毒性，但其在產(chǎn)酸反響器中水解產(chǎn)生S42-，降低了反響器中

13、Dr：S42-比值，從而影響了厭氧的去除效果。有機磺酸鹽的濃度突然從050gL增加到100150g/L見圖7，兩相厭氧的Dr酸去除率陡然從37.1下降到22.8。5d后，Dr去除率穩(wěn)定在32左右，說明兩相厭氧有一定的抗有機磺酸鹽沖擊的作用。3.3酸化段回流比對兩相厭氧的影響在回流比200情況下，Dr的去除率可到達54.5，在回流比為100時，Dr去除率最高僅為39.8，也就是增強酸化水解，有助于總Dr去除率的進步見圖8，這進一步說明了睛綸廢水中確實存在難生物降解物質(zhì)，且厭氧過程的水解發(fā)酵階段是限速步驟。4結(jié)論用單相厭氧及兩相厭氧處理干法睛綸廢水Dr去除率分別為8.036.7，30.744.2；兩相厭氧不僅Dr去除率明顯高于單相厭氧，且在進步難生物降解廢水的可生化性上也顯示出明顯的優(yōu)勢。由于干法睛綸廢水中硫酸根的存在，兩相厭氧比單相厭氧在抗硫酸根沖擊方面有明顯優(yōu)勢，系統(tǒng)運行較穩(wěn)定。在pH7.98.2時，硫酸鹽復原成為底物降解的主要代謝途徑，而在中性PH6.87.1時，甲烷菌的競爭占優(yōu)勢。睛綸廢水中存在長鏈脂肪烴，在酸化反響器中轉(zhuǎn)化為長鏈脂肪酸，在產(chǎn)甲烷反響器長鏈脂肪酸進一步分解轉(zhuǎn)化，這樣(BD5):Dr比值經(jīng)產(chǎn)酸反響器升高，經(jīng)甲烷反響器也得到了升高