论文部分内容阅读
摘要：通过对厌氧水解工艺在化妆品厂废水处理中的试验研究, 分析了厌氧水解工艺在混凝沉淀-水解-接触氧化组合工艺中的启动过程和运行效果, 以期为厌氧水解工艺在化妆品废水中的实际应用提供依据。
关键词：化妆品废水; 厌氧水解; 可生化性
Abstract: Based on the experimental study on wastewater treatment in cosmetics factory in anaerobic hydrolysis process, anaerobic hydrolysis process during start-up and operation effect of coagulation - hydrolysis - contact oxidation combined process is analyzed, in order to provide the basis for the practical application of anaerobic hydrolysis process in cosmetics in wastewater.
Key words: cosmetic wastewater; anaerobic; biodegradability
中圖分类号：X703
引言：厌氧生物处理是一个较为复杂的生物化学过程, 因其主要依靠细菌胞外酶、酸化菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的作用, 故将其划分为水解、酸化、产乙酸、产甲烷四个连续阶段。高分子有机物因相对分子质量巨大且不能透过细胞膜, 故不可能为细菌所直接利用。但它们可在厌氧水解阶段被细菌胞外酶分解为小分子。比如: 纤维素被纤维素酶水解为二糖与葡萄糖, 淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖, 蛋白质被蛋白酶水解为短肤与氨基酸等。总之, 厌氧水解是把复杂的非溶解性聚合物转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程, 其水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。不过,水解过程常被认为是含高分子有机物或悬浮物废液厌氧降解的限速阶段。这是因为有很多因素影响着厌氧水解速度和程度, 如:pH值、温度、水力停留时间、有机质组成及其颗粒大小、水解产物浓度等。
1 废水水量、水质及试验工艺流程
广州某化妆品厂废水包括生产废水和生活污水，共70m3/d。其中生产废水来自生产线设备及反应釜清洗水，水量为30m3/d；生活污水来自员工食堂和日常生活用水，水量为40m3/d。其水质如表1所示。
表1化妆品厂废水水质及排放标准
由表1可知，该化妆品厂废水浓度较高，用一般的活性污泥法处理需要长时间曝气，增加运行成本。查阅有关资料后拟采用混凝沉淀-厌氧水解-接触氧化工艺处理该化妆品废水。该化妆品废水处理工艺流程见图1所示。
图1 化妆品厂废水处理工艺流程图
即生产废水和生活污水首先进入调节池搅拌混合，然后用泵提升至混凝沉池池进行混凝沉淀，出水进入自流入厌氧水解池进行水解酸化。厌氧水解池出水自流入接触氧化池进行好氧生化处理，最后进入二沉池进行泥水分离。混凝沉淀池污泥和二沉池的剩余污泥排入污泥厌氧消化池，其上清液回流至调节池，经浓缩的污泥定期外运处置。
2 试验方法
混凝沉淀池经清水联动试验后，开始泵入混合废水并投加药运行，经试验PAC、PAM投加量分别为50～100、2～5mg/L。厌氧水解池、接触氧化池的启动均采用负荷提高法，其接种污泥均来自广州市大坦沙城市污水处理厂回流污泥。在试验过程中对厌氧水解工艺进行跟踪研究，以探索其在废水处理中的作用机理。
1） 厌氧水解池启动过程
厌氧水解池的启动过程包括接种和驯化两个过程。（1）接种：先用生活污水灌满厌氧水解池，其按100%连续回流运行3天，流量为3.5m3/h。接着，把2吨已经清理了污泥中杂物的厌氧污泥投加到厌氧水解池进行接种。（2）驯化：在完成接种工作后注入占有效容积10%的混凝沉淀池出水至厌氧水解池，以后每隔3天增加占有效容积10%的生产废水量，直至设计水量。经过45天后，填料表面有一层薄薄的生物膜。再经过80天后，填料膜厚增至2m m。此时，出水水质达到设计要求，这表明水解池调试成功。
2) 厌氧水解池启动调试效果
在调试开始的前30天，每天通过增加生产废水的注入量来提高进水C O D负荷。从第30天开始，厌氧水解池以设计负荷运行。每天监测厌氧水解池进出水pH值，并控制在6～9之间。每3天采样一次并监测COD，其结果见图2所示。
图2启动时厌氧水解池COD去除效果
从图2可知，自从调试开始至第30天，去除率较低，这是因为微生物未被驯化且难于起到降解污染物的作用。在第30-45天期间，出水COD略有降低，这表明微生物逐渐开始得到驯化并起一定的生化作用。从第45天到第90天，去除率从19.1%上升到66%。从第90天开始，去除率为64.5-67%，出水水质达到设计要求。表明厌氧水解池挂膜成功。
3)厌氧水解稳定运行效果
废水处理工程建成、调试成功后正式投入运行，稳定运行结果见表2所示。可见，废水经厌氧水解反应后，污染物得到有效去除；废水的可生化性也得到明显提高，为后续接触氧化工艺创造良好的进水水质条件。
表2 稳定运行时各工艺段水质变化情况
3 厌氧水解在化妆品废水处理中的作用及其生化机理
3.1 厌氧水解对进水水质的改善作用
厌氧水解反应不仅把COD、BOD5、SS、LAS得到有效去除，而且BOD5/COD比值也从进水的0.42以下提高到出水的0.62以上。可见，厌氧水解反应明显提高了废水的可生化性。同时，厌氧水解工艺还可吸附、降解LAS并转化为较小分子物质。这不仅可降低废水毒性，而且也可解决含LAS废水直接进行好氧曝气容易产生大量泡沫的问题。
3.2 厌氧水解生化作用机理分析
厌氧生物处理是一个较为复杂的生物化学过程。厌氧生物处理主要依靠细菌胞外酶、酸化菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌作用。由于高分子有机物因相对分子质量巨大且不能透过细胞膜，所以不可能为细菌直接利用。但它们可在厌氧水解阶段被细菌胞外酶分解为小分子。厌氧水解是把复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程，其水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。
4 结论
厌氧水解池的启动可采用污泥接种负荷提高法，历时90天。厌氧水解池挂膜成功后，COD、BOD5、SS、LAS平均去除率分别达到65%、48%、5%、50%；废水的可生化性得到明显提高，即BOD5/COD比值从进水的0.42以下提高到出水的0.62以上。厌氧水解池主要把复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体，其水解产物能够溶解于水并透过细胞膜。
参考文献:
[1]李轶, 王栋, 周集体.我国表面活性剂LAS废水的处理技术进展[J].环境污染治理技术与设备,2000.1(1):65~71
[2] 谢雄飞,肖锦,汪晓军,黄瑞敏.混凝一生化法处理表面活性剂废水[J]了.给水排水,2001.27(2):58~60
关键词：化妆品废水; 厌氧水解; 可生化性
Abstract: Based on the experimental study on wastewater treatment in cosmetics factory in anaerobic hydrolysis process, anaerobic hydrolysis process during start-up and operation effect of coagulation - hydrolysis - contact oxidation combined process is analyzed, in order to provide the basis for the practical application of anaerobic hydrolysis process in cosmetics in wastewater.
Key words: cosmetic wastewater; anaerobic; biodegradability
中圖分类号：X703
引言：厌氧生物处理是一个较为复杂的生物化学过程, 因其主要依靠细菌胞外酶、酸化菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的作用, 故将其划分为水解、酸化、产乙酸、产甲烷四个连续阶段。高分子有机物因相对分子质量巨大且不能透过细胞膜, 故不可能为细菌所直接利用。但它们可在厌氧水解阶段被细菌胞外酶分解为小分子。比如: 纤维素被纤维素酶水解为二糖与葡萄糖, 淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖, 蛋白质被蛋白酶水解为短肤与氨基酸等。总之, 厌氧水解是把复杂的非溶解性聚合物转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程, 其水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。不过,水解过程常被认为是含高分子有机物或悬浮物废液厌氧降解的限速阶段。这是因为有很多因素影响着厌氧水解速度和程度, 如:pH值、温度、水力停留时间、有机质组成及其颗粒大小、水解产物浓度等。
1 废水水量、水质及试验工艺流程
广州某化妆品厂废水包括生产废水和生活污水，共70m3/d。其中生产废水来自生产线设备及反应釜清洗水，水量为30m3/d；生活污水来自员工食堂和日常生活用水，水量为40m3/d。其水质如表1所示。
表1化妆品厂废水水质及排放标准
由表1可知，该化妆品厂废水浓度较高，用一般的活性污泥法处理需要长时间曝气，增加运行成本。查阅有关资料后拟采用混凝沉淀-厌氧水解-接触氧化工艺处理该化妆品废水。该化妆品废水处理工艺流程见图1所示。
图1 化妆品厂废水处理工艺流程图
即生产废水和生活污水首先进入调节池搅拌混合，然后用泵提升至混凝沉池池进行混凝沉淀，出水进入自流入厌氧水解池进行水解酸化。厌氧水解池出水自流入接触氧化池进行好氧生化处理，最后进入二沉池进行泥水分离。混凝沉淀池污泥和二沉池的剩余污泥排入污泥厌氧消化池，其上清液回流至调节池，经浓缩的污泥定期外运处置。
2 试验方法
混凝沉淀池经清水联动试验后，开始泵入混合废水并投加药运行，经试验PAC、PAM投加量分别为50～100、2～5mg/L。厌氧水解池、接触氧化池的启动均采用负荷提高法，其接种污泥均来自广州市大坦沙城市污水处理厂回流污泥。在试验过程中对厌氧水解工艺进行跟踪研究，以探索其在废水处理中的作用机理。
1） 厌氧水解池启动过程
厌氧水解池的启动过程包括接种和驯化两个过程。（1）接种：先用生活污水灌满厌氧水解池，其按100%连续回流运行3天，流量为3.5m3/h。接着，把2吨已经清理了污泥中杂物的厌氧污泥投加到厌氧水解池进行接种。（2）驯化：在完成接种工作后注入占有效容积10%的混凝沉淀池出水至厌氧水解池，以后每隔3天增加占有效容积10%的生产废水量，直至设计水量。经过45天后，填料表面有一层薄薄的生物膜。再经过80天后，填料膜厚增至2m m。此时，出水水质达到设计要求，这表明水解池调试成功。
2) 厌氧水解池启动调试效果
在调试开始的前30天，每天通过增加生产废水的注入量来提高进水C O D负荷。从第30天开始，厌氧水解池以设计负荷运行。每天监测厌氧水解池进出水pH值，并控制在6～9之间。每3天采样一次并监测COD，其结果见图2所示。
图2启动时厌氧水解池COD去除效果
从图2可知，自从调试开始至第30天，去除率较低，这是因为微生物未被驯化且难于起到降解污染物的作用。在第30-45天期间，出水COD略有降低，这表明微生物逐渐开始得到驯化并起一定的生化作用。从第45天到第90天，去除率从19.1%上升到66%。从第90天开始，去除率为64.5-67%，出水水质达到设计要求。表明厌氧水解池挂膜成功。
3)厌氧水解稳定运行效果
废水处理工程建成、调试成功后正式投入运行，稳定运行结果见表2所示。可见，废水经厌氧水解反应后，污染物得到有效去除；废水的可生化性也得到明显提高，为后续接触氧化工艺创造良好的进水水质条件。
表2 稳定运行时各工艺段水质变化情况
3 厌氧水解在化妆品废水处理中的作用及其生化机理
3.1 厌氧水解对进水水质的改善作用
厌氧水解反应不仅把COD、BOD5、SS、LAS得到有效去除，而且BOD5/COD比值也从进水的0.42以下提高到出水的0.62以上。可见，厌氧水解反应明显提高了废水的可生化性。同时，厌氧水解工艺还可吸附、降解LAS并转化为较小分子物质。这不仅可降低废水毒性，而且也可解决含LAS废水直接进行好氧曝气容易产生大量泡沫的问题。
3.2 厌氧水解生化作用机理分析
厌氧生物处理是一个较为复杂的生物化学过程。厌氧生物处理主要依靠细菌胞外酶、酸化菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌作用。由于高分子有机物因相对分子质量巨大且不能透过细胞膜，所以不可能为细菌直接利用。但它们可在厌氧水解阶段被细菌胞外酶分解为小分子。厌氧水解是把复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程，其水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。
4 结论
厌氧水解池的启动可采用污泥接种负荷提高法，历时90天。厌氧水解池挂膜成功后，COD、BOD5、SS、LAS平均去除率分别达到65%、48%、5%、50%；废水的可生化性得到明显提高，即BOD5/COD比值从进水的0.42以下提高到出水的0.62以上。厌氧水解池主要把复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体，其水解产物能够溶解于水并透过细胞膜。
参考文献:
[1]李轶, 王栋, 周集体.我国表面活性剂LAS废水的处理技术进展[J].环境污染治理技术与设备,2000.1(1):65~71
[2] 谢雄飞,肖锦,汪晓军,黄瑞敏.混凝一生化法处理表面活性剂废水[J]了.给水排水,2001.27(2):58~60