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初入環(huán)保水處理行業(yè),對(duì)于相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)了解是基礎(chǔ),這就必須要和我們的“老朋友”COD、BOD、氨氮神馬混熟,隨著后續(xù)學(xué)習(xí)的深入,水處理的相關(guān)知識(shí)都需夯實(shí)掌握。話(huà)說(shuō),入污水這一行,一些常用到的概念、原理還是要搞清楚,從業(yè)多年的水污師用較為通俗的文字性語(yǔ)言,就幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了分享,現(xiàn)做梳理,供大家參考學(xué)習(xí)。
1、COD、CODcr、BOD、BOD5差別
B/C比是BOD5比CODcr,B不是BOD。以實(shí)例來(lái)看,如好氧進(jìn)水CODcr=1000mg/L,BOD5=400 mg/L,出水CODcr=100 mg/L,BOD5=20 mg/L。那么CODcr共去除900 mg/L,BOD5共去除不到400 mg/L。900-380 mg/L的CODcr怎么去除的?
回答:
1)BOD-BOD5那一部分被生化;
2)污泥吸附(低負(fù)荷下要忽略些) 這個(gè)BOD5還是BOD都很復(fù)雜,出口的一般不是進(jìn)水中的那些,而是基質(zhì)、菌類(lèi)的相關(guān)產(chǎn)物;詳細(xì)的說(shuō)比較復(fù)雜,理解一二就可以,而且zui主要的是認(rèn)定不可降解的不會(huì)發(fā)生變化,其余的可能都是變的。不可生物降解的是沒(méi)有變化的,除去吸附等等之類(lèi)的作用,無(wú)論是厭氧還是好氧SMP都是一樣的。
一般情況,污水處理的CODcr可以達(dá)標(biāo),BOD5是都達(dá)標(biāo)的。
2、COD檢測(cè)方法的差別
嚴(yán)格規(guī)范的蒸餾法和快速消解法,以前者為準(zhǔn)。操作中為了簡(jiǎn)便想采取后者怎么辦?取同濃度范圍內(nèi)的實(shí)測(cè)水樣做兩種方法的對(duì)比試驗(yàn),找到二者的近似關(guān)系。
偷懶法:同濃度范圍內(nèi)實(shí)測(cè)水樣,蒸餾一小時(shí)和蒸餾兩小時(shí),對(duì)比試驗(yàn),找關(guān)系。
3、關(guān)于溶解氧
好氧池中的溶解氧是曝氣設(shè)備供氧與有機(jī)物或無(wú)機(jī)物被活性微生物氧化或自然氧化兩種過(guò)程達(dá)到平衡之后的結(jié)果。或者可以說(shuō)成曝氣供氧,發(fā)生生化或化學(xué)反應(yīng)和散失兩個(gè)過(guò)程的殘余。所以曝氣池,控制溶氧2.0mg/L,只要設(shè)計(jì)與實(shí)際不差太多,那么OK。
但是如果沒(méi)有持續(xù)的供氧,比如曝氣調(diào)節(jié)池的出水不在有氧氣供入(跌水曝氣之類(lèi)的忽略),而有機(jī)物含量有比較高,碰巧還遇上可以利用氧的大量微生物(比如UASB污泥中的兼性細(xì)菌或者A池中的好氧細(xì)菌),那么殘留的那一個(gè)左右的DO顯然不是成百上千的COD的對(duì)手。
4、關(guān)于厭氧
厭氧是什么?是UASB?是A2/O一部分?是水解酸化?是消化池?其實(shí)厭氧是一種生化反應(yīng)的條件,它不是厭氧工藝,是厭氧的工藝。為什么談到這個(gè)問(wèn)題,歸根是有眾多諸如:XX厭氧和XX厭氧有什么差異,溶解氧應(yīng)該控制多少的問(wèn)題;在這之前則需要搞明白厭氧這個(gè)條件是針對(duì)誰(shuí)的。厭氧反應(yīng),主體是有機(jī)物逐步轉(zhuǎn)化為甲烷和CO2的過(guò)程,注意這里的“逐步”。
再者,很多人又說(shuō)了厭氧反應(yīng)器就得與空氣隔絕,所以要進(jìn)行封頂。對(duì)此,想說(shuō)以下幾點(diǎn):
說(shuō)厭氧反應(yīng)器,明顯沒(méi)搞懂厭氧的是什么?厭氧的是反應(yīng)器?是水?還是微生物?
與空氣隔絕,這個(gè)更可悲了,姑且不說(shuō)他分不清水中的溶解氧和微生物環(huán)境的溶解氧,單是溶解氧與空氣中的氧就搞不清楚。我們不妨回顧一下曝氣設(shè)備的氧利用率,穿孔管3-5%,曝氣軟管8-12%,曝氣頭10-20%。如果空氣向水中溶氧那么,那么我們對(duì)出售曝氣頭的該如何處置?
對(duì)于封頂并不反對(duì),厭氧消化池和EGSB等厭氧反應(yīng)器都是利用封頂去收集沼氣,(當(dāng)然UASB和IC不是,靠三分)還可以減少臭味擴(kuò)散。不過(guò)把封頂放在廣泛使用的UASB上并且以此來(lái)隔絕空氣,實(shí)在是有些搞笑。
下面再簡(jiǎn)單科普下厭氧的工藝如何簡(jiǎn)單識(shí)記:
A、厭氧接觸:消化池+厭氧沉淀池+厭氧污泥回流系統(tǒng),這個(gè)與好氧工藝中的接觸氧化沒(méi)有關(guān)系,莫聯(lián)想到填料上。
B、UASB:上流式厭氧污泥床反應(yīng)器,污水從下而上穿過(guò)污泥床體,但是有很多UASB的布水器是位于池頂?shù)模膊皇荱ASB就沒(méi)有回流。
C、UBF:就是UASB+AF,形象點(diǎn)說(shuō)UASB上面再加上填料層。
D、EGSB:UASB拉高,做上回流,上流速度比UASB高很多,要力圖控制污泥顆粒化。
E、IC:甭管有沒(méi)有外回流(水泵回流),有內(nèi)回流就行。
F、ABR:上下折流板。
有關(guān)厭氧產(chǎn)甲烷去除水中有機(jī)物的原理在這里也多說(shuō)幾句。
先是“厭氧產(chǎn)甲烷”,厭氧過(guò)程,如果我們不談釋放磷,常見(jiàn)的是水中有機(jī)物厭氧發(fā)酵的過(guò)程。有機(jī)物好氧發(fā)酵的過(guò)程,大家都清楚是一個(gè)氧化還原反應(yīng),進(jìn)入水中的氧氣作為氧化劑,氧化水中的有機(jī)污染物變成CO2和H2O,使得(還原性的)COD得以氧化去除。所以很多人理所應(yīng)當(dāng)?shù)恼J(rèn)為,厭氧是個(gè)還原反應(yīng)嘍。
這就有必要讓抱有該觀點(diǎn)的朋友先回憶一下初中化學(xué),氧化反應(yīng)和還原反應(yīng),可以剝離開(kāi)嗎?
顯然是不能的,厭氧也是,在進(jìn)行到產(chǎn)甲烷之前的厭氧發(fā)酵過(guò)程,基本上是有機(jī)物自身相互的氧化和還原(這話(huà)說(shuō)得并不嚴(yán)謹(jǐn),但是方便理解),也就是說(shuō)有機(jī)物本身是還原性的,它反應(yīng)之后變成一部分還原性更強(qiáng),一部分還原性相對(duì)弱一些的兩種有機(jī)物,而這總體上相抵消。所以如果厭氧發(fā)酵未到產(chǎn)甲烷地步,COD變化可以忽略不計(jì)(這就是水解酸化COD去除率低下的原因)。
當(dāng)這個(gè)過(guò)程進(jìn)行的非常*時(shí),產(chǎn)物逐漸轉(zhuǎn)化為CO2和CH4,主要體現(xiàn)還原性也就是導(dǎo)致水中COD的甲烷因?yàn)槿芙舛鹊停撾x水相,這是產(chǎn)甲烷過(guò)程去除有機(jī)物COD的原因。
5、關(guān)于水解酸化
水解酸化的目的是改善生化性,為下一個(gè)生化處理單元服務(wù),其評(píng)價(jià)指標(biāo)有酸化度、pH、B/C、COD去除率等,其中COD去除率是里面可靠性zui差的。
對(duì)于在上一環(huán)節(jié)說(shuō)到的“水解酸化COD去除率低下”,有水友可能要反駁說(shuō)“我的水解酸化去除率不低下呢”;對(duì)此,澄清下這一水解酸化去除率是從哪里來(lái)的。
1)水解酸化純粹的控制到產(chǎn)甲烷之前,是不可能的,也就是說(shuō),或多或少總有一點(diǎn)甲烷產(chǎn)生;而且厭氧過(guò)程產(chǎn)生一點(diǎn)氫氣也很正常,有聽(tīng)說(shuō)過(guò)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸過(guò)程吧。所以,水解酸化池表面浮起的一個(gè)個(gè)泡泡,也許就是你想找的原因之一。
2)細(xì)菌不管是什么樣的,總有繁殖下一代的職責(zé),水解酸化菌群也是,它們或多或少的總要利用有機(jī)物合成點(diǎn)細(xì)胞物質(zhì)。
3)進(jìn)水SS如果量很大,會(huì)被水解酸化污泥吸附相當(dāng)量的一部分,這個(gè)對(duì)COD的影響不可忽略,有時(shí)甚至十分巨大。
6、工藝中的兩級(jí)與兩相
*,不同的水質(zhì)決定不同的工藝。產(chǎn)甲烷是厭氧去除水中有機(jī)物的關(guān)鍵因素,兩級(jí)和兩相的差別也就在*個(gè)厭氧反應(yīng)器是否產(chǎn)甲烷上;如果*個(gè)產(chǎn)甲烷,第二個(gè)有機(jī)負(fù)荷勢(shì)必要小很多,這是問(wèn)題的關(guān)鍵。
一般來(lái)說(shuō),兩級(jí)厭氧適應(yīng)的水質(zhì)是較高濃度的廢水,它的生化性并不很差,*級(jí)通過(guò)沉降和發(fā)酵產(chǎn)氣降低第二級(jí)的負(fù)荷。兩相厭氧,一是主要針對(duì)難生化降解廢水,靠*相改善生化性,二是針對(duì)硫酸鹽廢水,靠*相進(jìn)行硫酸鹽還原,然后去除硫化物再進(jìn)第二相產(chǎn)甲烷,三是針對(duì)易酸化廢水易波動(dòng)廢水,放在前面*酸化掉以穩(wěn)定pH。
如酒精項(xiàng)目常用兩級(jí),那些幾萬(wàn)以上的,如果生化性不差并且水量不小,個(gè)人建議也用兩級(jí),但是控制其實(shí)并不簡(jiǎn)單,尤其是*級(jí)在高濃度、高VFA下運(yùn)行。生化性較差用兩相的就很多了,其實(shí)生化性不差的也常常用兩相。
有的工藝是用水解酸化+氧化(處理COD較低的廢水),有的是UASB+氧化(一相厭氧,處理COD高的廢水),有的是水解酸化+UASB+氧化(就相當(dāng)于兩相厭氧);對(duì)此分析如下:
1)水解+好氧工藝,處理的廢水濃度確實(shí)常見(jiàn)的要低一些,因?yàn)樗獠⒉荒芴峁┹^有力的COD消解能力,當(dāng)然這個(gè)工藝相比較直接好氧而言,更多的可以用在進(jìn)水COD1k-2k之間的項(xiàng)目,這種水質(zhì)進(jìn)厭氧節(jié)約的曝氣能耗和提升水用的動(dòng)力能耗差不多,厭氧降解程度上優(yōu)勢(shì)也不明顯,但是直接進(jìn)好氧濃度又偏高。因此常搞出水解+好氧,利用水解過(guò)程微量講解和吸附去除COD來(lái)減少好氧的負(fù)擔(dān)。當(dāng)然這是在不討論改善生化性方面的前提下。
2)假如水解酸化+UASB+氧化就相當(dāng)于兩相厭氧,有文章說(shuō)“厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣過(guò)程可分為水解階段、酸化階段、乙酸化階段和甲烷階段等四個(gè)階段。水解池(水解池進(jìn)行的就是水解酸化反應(yīng)吧)是把反應(yīng)控制在第二階段完成之前,不進(jìn)入第三階段。”
那么水解酸化產(chǎn)生的應(yīng)該是有機(jī)酸吧,那乙酸化階段在哪發(fā)生的??jī)上鄥捬醯漠a(chǎn)酸相產(chǎn)的是什么酸?它的乙酸化階段又是在哪發(fā)生的呢?
產(chǎn)乙酸這個(gè)詞和產(chǎn)乙酸階段是應(yīng)該分開(kāi)的,因?yàn)樵诋a(chǎn)酸階段就會(huì)產(chǎn)生一部分乙酸了但并不一定作為過(guò)程的主體,這要看廢水的有機(jī)物組成。產(chǎn)乙酸階段,這里面包含了兩類(lèi)反應(yīng),一是更長(zhǎng)碳鏈的VFA以及乳酸、丙酮酸和醇類(lèi)等分解產(chǎn)生乙酸,二是同型產(chǎn)乙酸菌,利用CO2和H2的無(wú)機(jī)組合進(jìn)行產(chǎn)乙酸。兩相的水解酸化過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸,有可能是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸…以及乳酸中的任一種,也有可能是未*降解的長(zhǎng)鏈脂肪酸。
個(gè)人認(rèn)為在實(shí)際工程中,兩相的分界線(xiàn)并不*分明,水解酸化相先后延伸至產(chǎn)乙酸甚至少量產(chǎn)甲烷都是經(jīng)常遇見(jiàn)的。至于產(chǎn)甲烷相,它就沒(méi)有不含水解酸化這兩個(gè)過(guò)程的時(shí)候,產(chǎn)甲烷相四個(gè)過(guò)程都會(huì)存在,只不過(guò)前兩個(gè)過(guò)程被之前的相分擔(dān)了一部分。乙酸化發(fā)生在哪里,這個(gè)過(guò)程應(yīng)該大部分在后一相,兩相的定義并不是“水解酸化階段+乙酸化產(chǎn)甲烷階段”,只要在流程上將其主體分開(kāi)即可叫做兩相,至于分界線(xiàn)模糊,沒(méi)有關(guān)系。
基于水解和酸化兩個(gè)過(guò)程無(wú)法分開(kāi)的事實(shí),三相取決于產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷是否可以分開(kāi)。
對(duì)于三相分離器的工作原理大致可表述為:氣液固三相在氣體擾動(dòng)和液體升流的作用下從下方進(jìn)入三相分離器;污泥(固)撞擊在三相分離器上,上面吸附的沼氣氣泡釋放出來(lái);沼氣氣體被三角形集氣罩收集;脫離氣體的泥水(固液相)穿過(guò)三相分離器集氣罩之間的縫隙,到達(dá)沉淀區(qū);污泥(固)在沒(méi)有氣體擾動(dòng)的條件下沉淀,落回三相分離器下方。核心是氣體被收集和污泥沉淀。
經(jīng)典的三相分離器
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