淮安杰旭環保工程技術有限公司
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寶誠甘草磷化工生產廢水處理

一.概述
1.1 連云港寶誠化工有限公司簡介
連云港寶誠化工有限公司位于連云港市灌云縣燕尾港鎮臨港產業區緯三路西段南側,東臨燕尾港港口和324省道,水陸交通便利。該公司由浙江捷馬股份有限公司投資興建的精細化工項目。浙江捷馬股份有限公司系浙江省前100強的企業,企業的產品以國際為主導,80的產品遠銷國外市場。該項目計劃投資11億元人民幣,占地325畝。一期工程投入5億元,建設一條年產4萬噸N—(膦酸甲基)亞氨基二乙酸,占地197畝,新建標準廠房、倉庫、生活用房等22274平方米。一期工程于2007年8月開工建設,目前已經建成投產。現在公司正進行二期工程的建設,計劃投資6億元,并依靠其母公司與國內眾多高等院校、科研機構密切合作開發的強大優勢,不斷進行技術創新,開發新產品,積極開拓更大的國內國際市場,建設自己獨特的營銷網絡,向廣大客戶提供更加優質的產品和服務。

1.2 項目介紹

寶誠化工主要產物N—(膦酸甲基)亞氨基二乙酸,廢水中主要含草甘膦,草甘膦是一種廣譜除草劑,又稱:鎮草寧、農達(Roundup)、草干膦、膦甘酸。分子式:(HO)2P(O)CH2NHCH2COOH 分子量:169 草甘膦廢水是化工農藥行業生產草甘膦粉劑、水劑過程中排出的有機高濃度含重金屬廢水。生產草甘膦的主要原料有二乙醇胺、片堿、去離子水、鹽酸、甲醛、三氯化磷、30%液堿、重金屬催化劑、雙氧水、鎢酸鈉、液氨、硫酸亞鐵等。在國內主要生產工藝:是 IDA (IDAN) 法和二甲酯法。我公司經過多年研究出采用了“物化+生化相結合”的水處理工藝,綜合處理工藝處理農藥草甘膦廢水取得了突破性進展。針對農藥草甘膦廢水COD難降解和TP較高的特點,我公司利用芬頓反應和鐵炭微電解反應原理,使得有機磷轉化為無機磷,從而得到去除,并成功用于工程上。這種降解途徑使有機物分解更加徹底,不易產生有毒害的中間產物,更符合環境保護的要求。
二. 設計依據與原則
2.1 設計依據
2.1.1 中華人民共和國環境保護法》和《水污染防治法》;
2.1.2 污水綜合排放標準》(GB8978-1996);
2.1.3 建設單位提供的廢水水質水量情況;
2.1.4 建設單位提供的廢水處理場區情況;
2.1.5 建設單位提供的生產工藝及相關數據資料;
2.1.6 國內外治理同類廢水的成功實例;
2.2 設計原則
2.2.1 采用工藝成熟、設備先進、運行穩定可靠、經久耐用,處理后
廢水予以回用。
2.2.2 管理、運行、維護方便,自動化程度,減少操作的勞動強度,
避免二次污染。
2.2.3 盡可能做到投資少,降低處理成本。
2.2.4 廢水處理站因地制宜,合理布局。
2.2.5 廢水處理后必須達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)。
2.3 設計范圍
2.3.1 包括廢水處理站內的廢水處理構筑物、設備、管道、電氣配電、
控制系統及總平面位置設計。
2.3.2 廢水處理中的泥渣由環保部門指定地點進行無害化處置。
2.3.3 廢水處理站前段的網管收集和排放系統。

三. 廢水的水量水質

3.水質和工藝
3.1 廢水的水量
根據甲方提供的資料(生產規模)和環保部門提供的相關數據,
實際生產產生廢水處理參數如下:
實際生產產生廢水每年處理水量: 182500t/a
設計處理量考慮生產波動性以及便于操作等因素,運行系數取1.3。因此本方案設計處理水量為:
182500t/a*1.3=237250t/a
237250t/a/365d=650t/d
3.2 原水水質
項目參數(以廢水綜合后實際檢測為主)

水質指標 CODcr
(mg/L) 氨氮
(mg/L) 總磷
(mg/L) 酚類
Mg/L 全鹽
μS/cm 濁度
數值 ≤89000 ≤1000 ≤1200 ≤200 ≤23000 ≤800

從水質上看,此化工污水含高COD、高總磷,以及含鹽量高等特點。
3.3 處理的要求及排放標準
根據環保部門的要求,該廢水處理設施出水必須達到工業園區污水接管
標準,后經市政管網接入市政污水處理廠,市政污水處理廠處理達到《污水
綜合排放標準》(GB8978-1996)一級排放標準后排放。
根據市政污水處理廠納管標準本項目設計出水水質如下:
本項目設計出水水質:
水質指標 CODcr
(mg/L) 氨氮
(mg/L) 總磷
(mg/L) 酚類
Mg/L 全鹽
μS/cm 濁度
數值 ≤1000 ≤40 ≤5 ≤2 ≤8000 ≤500

3.4工藝確定
廢液調節池–微電解系統–LX高效催化系統–脫磷系統和沉淀池–混合調節池—ABR池—UASB池—BDMP池—達標排入園區管網
此工藝是一種新型的“物化(LX高效催化反應+微電解反應+脫磷裝置)+生化(ABR+UASB厭氧+B生物反應器)相結合”的工藝,對COD,TP等去除效果極佳。

四、工藝物化段介紹

4.1廢液調節池
調節池主要收集企業生產廢水,起到收集廢水,均勻水質的作用。
4.2 微電解系統
4.2.1 鐵碳微電解機理
將鐵屑和碳顆粒浸沒在酸性廢水中時,由于鐵和碳之間的電極電位差,廢水中會形成無數個微原電池。這些細微電池是以電位低的鐵成為陰極,電位高的碳做陽極,在含有酸性電解質的水溶液中發生電化學反應的。反應的結果是鐵受到腐蝕變成二價的鐵離子進入溶液。由于鐵離子有混凝作用,它與污染物中帶微弱負電荷的微粒異性相吸,形成比較穩定的絮凝物(也叫鐵泥)而去除,為了增加電位差,促進鐵離子的釋放,在鐵-碳床中加入一定比例銅粉或鉛粉。其中電位低的鐵成為陽極,電位高的碳成為陰極,在酸性充氧條件下發生電化學反應,其反應過程如下:
  陽極(Fe): Fe- 2e→ Fe2+,
  陰極(C) : 2H++2e→ 2[H]→H2,
  反應中,產生的了初生態的Fe2+和原子H,它們具有高化學活性,能改變廢水中許多有機物的結構和特性,使有機物發生斷鏈、開環等作用。
  若有曝氣,即充氧和防止鐵屑板結。還會發生下面的反應:
  O2+ 4H+ +4e→2H2O;
  O2+ 2H2O+ 4e→4OH-;
  2Fe2+ +O2+4H+→2H2O+ Fe3+。
反應中生成的OH-是出水pH值升高的原因,而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐漸水解生成聚合度大的Fe(OH)3膠體絮凝劑,可以有效地吸附、凝聚水中的污染物,從而增強對廢水的凈化效果。另外,此電極反應的產物具有較高的化學活性,電極反應產生的新生態H、Fe2+等均能與廢水中許多組分發生氧化還原反應,使廢水的可生化性提高。陽極反應生成的Fe2+也可作為后續催化氧
化處理的催化劑。
4.3.2 微電解法應用
在處理過程中多用鐵炭固定床。但固定床運行一段時間后由于鐵的腐蝕,容易出現結塊和溝流,使處理效果降低;同時鐵屑表面會生 成一層金屬氧化物和氫氧化物膜,致使鐵屑鈍化, 影響處理效果。為了有效防止鐵表面的鈍化,解決鐵炭固定床存在的易結塊和再生頻繁等問題,我公司的微電解反應器專用HT填料,已獲得了國家專利。尤其是對高濃度化工廢水有特殊的作用。在運行過程中,微電解隨著反應時間的延長,其對有機物的去除率有明顯的提高。一般2-4小時。對COD和Cl-的去除效果較好。當然,根據水質,其停留時間和去除率的高低有所變化。另外,通過多次現場小實驗,微電解和fenton反應相結合使用,其去除率和按先芬頓反應后微電解反應的去除率不相上下。控制得當時,其效果甚至更為理想。優點是反應時間縮短將近一半,從而提高了處理能力。本階段處理效果:
參數 進水水質
Mg/L 出水水質
Mg/L
氨氮 1000 950
CODcr 89000 38000
全鹽 23000 15000
TP 800 500

4.2 LX高效催化系統
LX高效催化反應是一種處理效率較高的反應,利用芬頓反應原理來有效地降解有機物和總磷的目的。LX高效催化反應器則是我公司在濕式催化氧化的基礎上,通過大量的實踐和工程試驗,開發研制出來的治理高濃度廢水的一種新設備。其反應機理:當高濃度有機廢水通入裝有特殊高效催化劑和用貴金屬制成的特種氧化劑反應器內后,由于在酸性條件下,H2O2被催化分解,產生反應活性很高的羥基自由基所致。在催化劑的作用下,H2O2能產生兩種活潑的氧氫自由基,從而引發和傳播自由基鏈反應,加速有機物和還原性物質的氧化,產生特殊的催化氧化作用,可將廢水中的有機物及含N、CL、S等有毒物元素催化氧化成NO2、CO2、H2O及N2、SO42- 等無害物排放。其一般歷程為:
Fe2++H2O2 Fe3+ +OH +.OH
Fe2++H2O2 Fe2+ +H++.O2H
RH+.OH R.+H2O
R.+ H2O2 ROH +.OH
Fe2+ +.OH OH- +Fe3+
LX高效催化試劑氧化一般在PH值為2-4之間.在PH=3時,其自由基生成速率最大,去除效率最好。對上述廢水,通過試驗H2O2和FeSO4用量比例為2:3和1:2時,反應時間為2小時,其處理效果最佳。即是處理每噸水按2%的H2O2和3% FeSO4時,COD去除率在40%-60%;在1% H2O2和2% FeSO4進行配比時,去除率在30%左右。其反應條件是強酸性,30%H2O2的PH本身顯強酸性,
在使用過程中,不需要投加酸就可以使酸堿性滿足反應條件。其次對有機磷的去除率也比較高,通常情況為70%左右。其處理結果如下:

參數 進水水質
Mg/L 出水水質
Mg/L
氨氮 950 900
CODcr 38000 18000
全鹽 15000 10000
TP 500 150

4.4 脫磷系統+沉淀池
根據廢水中磷的含量高的原因,可以專門設置除磷系統,來解決磷對廢水產生強烈的富營養化,對生化有抑制作用。一般通過脫磷劑來去除磷的含量。然而在草甘膦廢水中,只有極少一部分無機磷,其余都是有機磷。對于有機磷的去除,我們只有在LX高效反應段和微電解反應段進行。因為通過氧化還原反應和電解反應的作用,使其結構改變,達到開環斷鏈的目的,從而轉化為無機磷酸鹽。然后向廢水中加入脫磷劑,來去除原水中含有的無機磷和轉化的無機磷。即向污水中投加陽離子絮凝劑,它們與污水中磷酸鹽類物質形成不溶性化合物,另一方面由于污水中堿性氫氧根的存在,會產生氫氧化物絮體,使非溶解性的可沉固體越聚越大,然后通過初沉池從污水中分離出來,達到除磷目的,常用的沉淀絮凝藥劑如Ca(OH)2等。在此階段脫磷效果達80%-90%。其出水的運行數據如下:

參數 進水水質
Mg/L 出水水質
Mg/L
氨氮 900 900
CODcr 18000 8000
全鹽 10000 6000
TP 150 25
5.工藝生化階段機理

在生化處理前,需把經過物化處理后高濃度水和其他廢水充分混合,調節水質,控制水量,這階段需要在綜合調節池進行。因此,必須嚴格控制各項參數,滿足適合于生化進水的條件。即PH在6-9之間、COD在8000 mg/L左右、全鹽在6000 mg/L以下、TP在25mg/L以下。
5.1厭氧反應
草甘膦廢水通過厭氧微生物的作用,對有機物的降解和除磷的效果都比較明顯。在厭氧狀態下,通過污水與回流污泥的混合接觸,促進發醇作用和磷釋放的進行,隨時在好氧狀態下,較好的污泥混合液含有大量能超量貯集、吸收聚磷的貯磷細菌。經過沉淀作用,達到固液分離,從而大大提高磷的去除效果。厭氧反應利用微生物生命過程中的代謝活動,將有機物分解為簡單無機物,從而去除水中有機物污染的過程,稱為廢水的生物處理。根據代謝過程對氧的需求,微生物又分為好氧、厭氧和介于兩者間的兼性微生物。厭氧生物處理就是利用厭氧微生物的代謝過程,在無需提供氧的情況下,把有機物轉化為無機物和少量的細胞物質,這些無機物包括大量的生物氣(即沼氣)和水。厭氧反應器有很多種類型.目前常用的有ABR和UASB等,當然水解酸化也屬于厭氧反應的一種形式。
5.1.1水解酸化
1)水解酸化 是近年來被廣泛采用的污水生化處理技術,它主要是利用厭氧生化處理的前級反應機理,參與反應的微生物主要以兼性菌為主。在水解階段,固體物質降解為溶解性物質,大分子物質降解為小分子物質,在產酸階段,碳水化合物降解為脂肪酸,主要是醋酸,丁酸和丙酸。水解和產酸進行得非常快,難于把它們分開。此階段參與反應的微生物主要是水解、產酸菌。在酸性衰退階段,有機酸和溶解的含氮化合物分解成氨、胺、碳酸鹽和少量的CO3.N2、CH4 和 H2 。在此階段中,由于產氨細菌的活動使氨態氮濃度增加,氧化還原電勢降低,PH上升,PH的變化為甲烷菌的增長繁殖創造了適宜的活躍條件。于是甲烷菌把有機酸轉化為沼氣。經8-12h水解酸化處理,將大分子狀態的有機污染物分解為生化性強的小分子物質,改善和提高污水的可生化性和溶解性。水解酸化處理工藝吸取了在短暫過程中有機物被微生物所吸附的特點,達到節能、降低運行成本的目的。
2)水解酸化工藝的特點 是從污水厭氧物處理的試驗開始,經過反復實踐和理論分析,逐步發展為水解酸化生物處理工藝,由于它舍去甲烷化階段,大大地縮短水力停留時間, 通常,SS處理率為80%,COD去除率為40-50%,有利于后續處理。大大提高了廢水的可生化性能。

5.1.2 ABR厭氧反應器
1)ABR厭氧反應器中文名厭氧折流板反應器,折流式厭氧反應器(Anaerobic Baffled Reactor)是Bachman和McCarty等人[2]于1982年前后提出的一種新型高效厭氧反應器,其構造如圖1。

2 )ABR反應器的特點:結構簡單、效率高、處理出水好、運行穩定可靠,適用于各類中低濃度有機廢水的處理。
3)工作原理 ABR厭氧反應器內設置若干豎向導流板,將反應器分隔成串聯的幾個反應室,每個反應室都可以看作一個相對獨立的升流式污泥床系統,廢水進入反應器后沿導流板上下折流前進,依次通過每個反應室的污泥床,廢水中的有機基質通過各反應室并與其中的微生物充分接觸而得到去除。借助于水流的上升和沼氣的攪動作用,反應室中的污泥上下運動,水流在不同隔室中流態呈現完全混合態。但是由于導流板的阻擋和污泥自身的沉降性能,污泥在水平方向的流速極其緩慢,從而大量的厭氧污泥被截留在反應室中,反映器在整個流程方向表現為推流式流態。
ABR獨特的分格式結構及推流式流態使得每個反應室中可以馴化培養出與流至該反應室污水水質環境條件相適應的微生物群落。ABR反應器前面隔室中以產酸菌為優勢菌群,后面隔室中以產甲烷菌為優勢菌群,使消化反應的產酸相和產甲烷相沿程得到分離,參與厭氧消化過程的微生物能夠生長于各自最佳的生長環境中,使厭氧消化的效率大大提高。
5.1.3 UASB厭氧反應器
升流式厭氧污泥床(UASB)是荷蘭學者在20世紀70年代開發的新型污水生物厭氧反應器。它集氣、固、液三相分離器為一體,是處理效能很高的厭氧反應器,通過不斷的改進后被廣泛用于高濃度工業廢水和生化污水處理。是第二代厭氧生物反應器的典型代表。
廢水經均勻布水器從底部流入升流式厭氧污泥床(UASB),分為污泥區、反應區、三相分離器、淺層沉淀出水回流。廢水中的有機物經大量微生物的共同作用,被最終轉化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨。在此過程中不同的微生物的代謝過程相互影響,相互制約,形成復雜的物料厭氧降解系統。微生物厭氧降解過程一般分為四個過程(即四個階段):第一階段——水解階段;第二階段——酸化(或發酵)階段;第三階段——酸性衰退階段;第四階段——甲烷生成階段。
在水解階段:作用是分解有機物,固體物質降解為溶解性物質,高分子有機物因相對分子量較大不能透過細胞膜,因此不可能被細菌直接降解,只能被細菌胞外酶分解為小分子物質,這些小分子溶解于水并透過的水解產物能夠將難溶性有機物轉化為可溶性有機物,將細胞膜為細菌所利用,將難生化降解物質轉化為可生化降解的物質,在產酸階段碳水化合物降解為脂肪酸,主要是醋酸,丁酸和丙酸。水解和產酸進行得非常快,難于把它們分開。此階段參與反應的微生物主要是水解、產酸菌。
在酸性衰退階段;有機酸和溶解的含氮化合物分解成氨,胺。碳酸鹽和少量的CO3, NO2 ,CH4和 H2O。在此階段中由于產氨細菌的活動使氨態氮濃度增加,氧化還原電勢降低,PH上升,PH的變化為甲烷菌的增長繁殖創造了適宜的活躍條件。
第四階段是甲烷菌把有機酸轉化為沼氣。氣體經三相分離器從集氣管排入水封,污泥從淺層沉淀槽回到污泥床,處理出水從集水槽排出,完成厭氧處理過程。
特點—厭氧生化處理可去除污水中大部分的有機污染物、對SS具有較好的去除能力,耐沖擊負荷。經厭氧生化處理后的污水進入后級進行好氧生化處理系統。UASB工藝主要優點如下:
a) 處理效果好,COD去除率高;
b) 抗水力及有機負荷沖擊能力較強;
c) 占地面積小,基建投資少;
d) 操作靈活,可根據水質要求,進行多種方式的運行;
e) 運行費用較低。
5.1.4 水解酸化和厭氧的區別
從原理上講,水解酸化是厭氧消化全過程的前段。但水解酸化-好氧處理工藝中的水解酸化段和厭氧消化中的水解酸化過程追求的目標不同,因此,有著不同的處理方法和工藝條件。
水解酸化-好氧處理系統中的水解酸化階段的目的主要是將原水中的非溶解態有機物轉變成溶解態有機物,將難降解的大分子物質轉變成易降解的小分子物質,進而提高廢水的可生化性,以利于后續的好氧生物處理。在混合厭氧消化系統中,水解酸化是和整個厭氧消化過程有機的結合在一起,共處于一個系統中,水解酸化的目的是將混合厭氧消化中的產酸段和產甲烷段分開,以便形成各自的最佳環境,同時產酸階段對產生的酸的形態也有要求(主要為乙酸)。此外,廢水中如含有高濃度的硝酸鹽、業硝酸鹽、硫酸鹽時,這些物質及其轉化產物不僅對甲烷有毒,而且影響沼氣的質量。
因此,盡管水解酸化-好氧處理工藝中的水解酸化段、兩相法厭氧消化工藝中的產酸相和混合厭氧消化工藝中的產酸過程均產生有機酸,但由于三者的處理目的不同,各自的運行環境和條件存在著明顯的差異,主要表現在以下幾個方面。
1).Ph不同
在混合厭氧消化系統中,由于完成水解、酸化的微生物和產甲烷微生物在同一反應器中,整個反應器的氧化還原電位Eh的控制必須首先滿足對Eh要求嚴格的甲烷菌,一般為-300mV以下,因此,系統中的水解酸化微生物也是在這一電位值下工作的。而兩相厭氧消化系統中,產酸相的氧化還原電位一般控制在-100mV到-300mV之間。而水解酸化-好氧處理工藝中的水解酸化段為一典型的兼性過程,只要控制在+50mV以下,該過程即可順利進行。
2).PH值不同
在混合厭氧消化系統中,消化液的PH值控制在產甲烷菌的最佳PH范圍,一般為6.8~7.2之間。而在兩相厭氧消化系統中,產酸相的PH值一般控制在6.0~6.5之間,pH值降低時,盡管產酸的速率增大,但產生有機酸形態將發生變化,丙酸的相對含量增大,Ifu丙酸對后續的產甲烷菌產生強烈的抑制作用。對于水解酸化-好氧處理系統來說,由于后續好氧氧化,不存在丙酸的抑制問題,因此控制的pH范圍也較寬,可在3.5~10的范圍內獲得較高的水解酸化速率,一般實際pH維持在5.5~6.5之間。
3).溫度不同
通常混合厭氧消化系統以及兩相厭氧消化系統的溫度均要嚴格控制,要么中溫消化(一般為30~35℃),要么高溫消化(50~55℃)。而水解酸化-好氧處理工藝中的水解酸化段對工作溫度無特殊要求,通常在常溫、中溫、高溫下均可較好的運行,獲得滿意的水解酸化效果。
4).微生物種群的差異
由于控制的運行條件不同,致使三種工藝系統中優勢菌群以及完成水解酸化的微生物種群也不同。在混合厭氧消化系統中,嚴格的控制在厭氧的條件下,系統中的優勢菌群為專性厭氧菌,因此,完成水解酸化的微生物主要為厭氧微生物。在水解酸化-好氧處理系統中的水解酸化段,控制在兼性條件下,因此,系統中的優勢菌群為兼性微生物,完成水解酸化過程的微生物相應的主要為兼性菌。對于兩相厭氧消化系統中的產酸相,微生物的優勢菌群隨控制的氧化還原電位不同而變化。當控制電位較低時,完成水解產酸的微生物主要為厭氧菌;當控制電位較高時,完成水解產酸菌的微生物主要為兼性菌。
微生物種群的差異使得三種工藝系統的最終產物也完全不同。在混合厭氧消化系統中,水解酸化產生的有機酸立即轉化為甲烷和二氧化碳沼氣等。水解酸化-好氧處理系統中的水解酸化段的最終產物為溶解性有機物、各種形態的有機酸和醇類,以及二氧化碳等,個別情況下,還有少量的甲烷。而兩相厭氧消化中的產酸相的產物主要為有機酸(主要為乙酸)、少量甲烷和二氧化碳。
5).水解酸化反應器較厭氧消化反應器的不同
水解酸化反應器較厭氧反應器的不同主要體現在以下幾個方面:
①水解酸化反應器可對固體有機物進行降解,從而減少了污泥量,降低了污泥的VSS,其功能與厭氧消化反應器類似。水解酸化反應器一般不需要加熱,產生剩余污泥量少,故可在常溫下,使固體物質迅速水解,實現污水、污泥一次處理。
②水解酸化反應器不需要嚴格的密閉,不需要復雜的攪拌機構,不需要水、氣、固三相分離器,降低了造價,便于維護,適應大中小型污水廠。
③當反應控制在水解酸化階段時,出水的不良氣味較厭氧發酵少很多。
④水解酸化反應迅速,水力停留時間短,故水解反應器的體積小,節省基建投資。

通過上述工藝的優勢,我們選擇了ABR+UASB的兩級厭氧結合方式,對有機物降解效果十分突出,在運行中,其處理結果如下:

參數 進水水質
Mg/L 出水水質
Mg/L
氨氮 900 600
CODcr 8000 4000
全鹽 6000 6000
TP 25 20

5.2 好氧階段
5.2.1 好氧反應機理
(1)好氧生物處理的基本生物過程
所謂“好氧”:是指這類生物必須在有分子態氧氣(O2)的存在下,才能進行正常的生理生化反應。好氧生物處理過程的生化反應方程式:
① 分解反應(又稱氧化反應、異化代謝、分解代謝)
CHONS+O2—CO2 + H2O + NH3 + SO42- +?+能量(有機物的組成元素)
② 合成反應(也稱合成代謝、同化作用)
C、H、O、N、S + 能量 —-C5H7NO2
③ 內源呼吸(也稱細胞物質的自身氧化)
C5H7NO2 + O2— CO2 + H2O + NH3 + SO42- + ?+能量
在正常情況下,各類微生物細胞物質的成分是相對穩定的,一般可用下列實驗式來表示:細菌:C5H7NO2;真菌:C16H17NO6;藻類:C5H8NO2;原生動物:C7H14NO3
(2) 分解與合成的相互關系:
1)二者不可分,而是相互依賴的;a、分解過程為合成提供能量和前物,而合成則給分解提供物質基礎;b、分解過程是一個產能過程,合成過程則是一個耗能過程。
2)對有機物的去除,二者都有重要貢獻;
3)合成量的大小,對后續污泥的處理有直接影響(污泥的處理費用一般可以占整個城市污水處理廠的40~50%)。不同形式的有機物被生物降解的歷程也不同:
一方面:結構簡單、小分子、可溶性物質,直接進入細胞壁;結構復雜、大分子、膠體狀或顆粒狀的物質,則首先被微生物吸附,隨后在胞外酶的作用下被水解液化成小分子有機物,再進入細胞內。
另一方面:有機物的化學結構不同,其降解過程也會不同,如:糖類;脂類;蛋白質
(3) 影響好氧生物處理的主要因素
① 溶解氧(DO): 在出口約2-4mg/l;
② 水溫:是重要因素之一,在一定范圍內,隨著溫度的升高,生化反應的速率加快,增殖速率也加快;細胞的組成物如蛋白質、核酸等對溫度很敏感,溫度突升或降并超過一定限度時,會有不可逆的破壞;最適宜溫度 15~30°C; >40°C 或< 10°C后,會有不利影響。 ③ 營養物質:細胞組成中,C、H、O、N約占90~97%;其余3~10%為無機元素,主要的是P;一般對于好氧生物處理工藝,應按BOD : N : P = 100 : 5 : 1 投加N和P;其它無機營養元素:K、Mg、Ca、S、Na等;微量元素: Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等; ④ pH值:一般好氧微生物的最適宜pH在6.5~8.5之間;pH < 4.5時,真菌將占優勢,引起污泥膨脹;另一方面,微生物的活動也會影響混合液的pH值。 ⑤ 有毒物質(抑制物質):重金屬;氰化物;H2S;鹵族元素及其化合物;酚、醇、醛等; ⑥ 有機負荷率:污水中的有機物本來是微生物的食物,但太多時,也會不利于微生物; ⑦ 氧化還原電位:好氧細菌:+300 ~ 400 mV, 至少要求大于+100 mV; 5.2.2好氧工藝類型 常見的有接觸氧化法、活性污泥法、SBR和CAST等,但對于草甘膦廢水處理,經過我公司在長期實踐中研究發明出反消化協同生物倍增工藝并成功用于工程案例,而且凈化效果很好,我公司反消化協同生物倍增工藝并已獲批國家發明專利。 5.3反硝化協同生物倍增技術背景 技術名稱:DBMP-Denitrification biological multiplication process反硝化協同生物倍增工藝 DBMP技術為我公司核心人員在沙圪堵伊東工業園與市政污水處理廠優化改造工程中發明的一種新型工藝,它是介于常規厭氧、缺氧、好氧工藝以外獨立的第四種溶解氧存在態,具有節能、不需混凝藥劑、出水水質優等特點。 該技術目前已進入大規模工程應用的狀態,沙圪堵伊東工業園滿負荷進水已一年,日進水量5600m3,進水CODCr在950mg/L、氨氮在120mg/L左右,出水CODCr常年穩定在20mg/L 、氨氮在1mg/L,整體出水水質達到地表Ⅲ類水質。其特征: (1)前段反硝化:通過設立的獨立攪拌系統,在鼓風機不供氧的情況下,根據進水情況,投加特定的營養,消耗系統內硝酸鹽和亞硝酸鹽,為硝化創造一個良好的條件; (2)同步硝化反硝化:在鼓風機供氧下,系統控制低溶解氧情況下,通過設立的獨立攪拌系統,為同步硝化反硝化創造良好的條件,碳氧化、硝化、反硝化在同一個反應器進行; (3)中段反硝化:通過設立的獨立攪拌系統,在鼓風機不供氧的情況下,利用反硝化降解廢水中殘存的難降解有機物,為優質出水COD創造一個先決條件; (4)后段硝化:在鼓風機供氧的情況下,系統內有機物絕大部分被消耗完畢,此刻系統溶解氧有了非常大的提高,為自養型硝化菌對氨氮的去除創造了一個非常良好的環境,為優質出水氨氮創造一個良好的條件。 5.3.1技術簡介 1、DBMP技術是一種出水直接達到三級處理水質標準的二級生化處理技術。 2、它是一種把污泥濃度控制在特定值,溶解氧控制在0.15mg/L以下,通過投加特定的營養藥劑,微生物在這個環境內可以實現:微生物數量極大化、菌群特殊化、降解高效化,從而高效降解水中苯酚、甲苯等大分子雜環化合物的新型污水處理技。 3、它可以新建,也可在CASS工藝,氧化溝工藝,A2O等工藝的基礎上做少量的改造工作,從而獲得優質出水,并大大降低系統的能耗和運行成本。 5.3.2 技術優勢 一、出水水質優:出水CODCr穩定達到20mg/L以下,該工藝可處理常規生化效果欠佳的難降解的有機物的污水,同時對氨氮、硝酸鹽具有極好的去除效果。 二、節能、運行成本低:曝氣:通過更高效的曝氣系統(微孔曝氣系統),更低的溶解氧需求(0.15mg/L以下),從而達到節能目的;加藥:可省去混凝沉淀環節,從而大大節省運行費用。 三、基建投資省:工藝簡單布局緊湊,從而大大降低基建費用。 圖7-1 運行中的反硝化協同生物倍增池 圖7-2 清澈透明的優質達標出水 圖7-3 系統生物相成熟指示微生物-缽居靴纖蟲 5.3.3適用條件 (1)適用于的新、改建工程; (2)適用于的提標、節能、降成本改造工程; 綜上所述,該技術具有技術成熟、基建省、運行低、出水水質優等特點,可以進行推廣從而獲得較大的經濟效益和環境效益。 參數 進水水質 Mg/L 出水水質 Mg/L 氨氮 600 20 CODcr 4000 600 全鹽 6000 6000 TP 20 2 六.整個系統運行結果 通過實驗各工藝處理效果如下: 處理單元 氨氮 Mg/L CODcr Mg/L 全鹽 Us/cm TP Mg/L 原水水質 1000 89000 23000 1000 微電解 950 38000 18000 500 LX系統 900 15000 10000 150 脫磷+沉淀 900 8000 6000 25 綜合調節池 900 8000 6000 25 ABR+UASB 600 4000 6000 20 DBMP池 20 600 6000 2 通過數據顯示:對于草甘膦廢水的處理,選擇上述工藝是合理的。它不僅降低了有機物濃度,而且對磷的含量也大大的降低。這就解決了含磷廢水難處理的問題。 七、結論 1) 由于LX階段在強酸性環境進行反應,介于進水PH在8左右.30%H2O2顯強酸性,根據投加比例,混合均勻后恰好滿足PH在2-4的要求。節約了硫酸的購買成本。 2) 脫磷反應加Ca(OH)2比較好,一方面調節微電解出水PH值,使其顯堿性,另一方面能與之反應生成磷酸鹽沉淀.同時,対磷的去除也比較徹底,既去除了原水中本身含有的無機磷,又去除了經過LX階段后生成的無機磷酸鹽(有機磷被開環斷鏈后生成的無機磷酸鹽中的磷) 3)對于草甘膦廢水來說,選擇“物化+兩級厭氧(ABR+UASB)+反消化協同生物倍增工藝”相結合是可行的。運行結果完全能夠達到園區接管要求。 4)對于運行成本來說,“物化+生化”相結合的工藝處理運行情況穩定,易于操作控制,使整個成本運行大大的降低。

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