專利名稱：一種零價(jià)鐵強(qiáng)化的厭氧水解酸化的污水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水水處理技術(shù)，特別是一種零價(jià)鐵強(qiáng)化厭氧水解酸化的污水處
理方法。
背景技術(shù)：
許多工業(yè)行業(yè)都排放中、高濃度的難降解廢水，這類廢水有機(jī)負(fù)荷高、生物降解性 差、多數(shù)含有毒性物質(zhì)，排放到自然水體后對(duì)環(huán)境和人類健康產(chǎn)生較大威脅，一直是廢水處 理中的難題。厭氧水解酸化工藝能將污水中大分子和不易生物降解的有機(jī)物降解為易于生物 降解的小分子有機(jī)物。小分子有機(jī)物易通過細(xì)胞膜進(jìn)入菌體內(nèi)進(jìn)行生化代謝，使后續(xù)的好 氧單元或厭氧單元以較少的能耗和較短的停留時(shí)間得到處理。相比全程厭氧所必須經(jīng)歷的 產(chǎn)甲烷過程，厭氧水解酸化的水力停留時(shí)間短、易于操作、啟動(dòng)快，形成小分子羧酸可供包 括好氧在內(nèi)的生物過程繼續(xù)利用。因此，在污水處理特別是工業(yè)廢水處理中，厭氧水解酸化 廣泛應(yīng)用。難降解污水經(jīng)過厭氧水解酸化后，可直接進(jìn)行好氧處理。這可避開極易受到抑 制的產(chǎn)甲烷過程，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的處理效率。厭氧水解酸化工藝在實(shí)際運(yùn)行中的主要目的是提高可生化性，即將復(fù)雜有機(jī)物分 解為小分子羧酸。該工藝的COD去除率較低，一般不超過30%，大部分有機(jī)物需要在后續(xù)的 工藝中繼續(xù)處理，增大了后續(xù)生物處理的負(fù)荷。另一方面，水解酸化過程產(chǎn)生的有機(jī)酸類型 主要包括乙酸、丙酸、丁酸等，不同類型的有機(jī)酸可被后續(xù)生物處理過程的利用程度不同， 如乙酸是是適合產(chǎn)甲烷菌利用的底物，而丙酸則對(duì)產(chǎn)甲烷過程產(chǎn)生抑制作用。因此，在水解 酸化段提高有機(jī)物的可生化性，形成有利于微生物利用的羧酸類型，對(duì)于降低后續(xù)處理的 運(yùn)行成本，提高后續(xù)處理的效率具有重要意義。零價(jià)鐵作為一種廉價(jià)及環(huán)境友好的還原劑，近些年來在污染控制領(lǐng)域受到較多關(guān) 注。零價(jià)鐵技術(shù)是污水處理中常用的提高可生化性的預(yù)處理方法。許多研究將零價(jià)鐵內(nèi)電 解作為生物處理的前端工藝，處理后污水的可生化性提高，而且產(chǎn)生的鐵離子也有利于后 續(xù)水解酸化生物處理性能的改善。但是，該方法在應(yīng)用中存在的主要障礙是鐵屑床層的板 結(jié)和鈍化問題。同時(shí)，該方法無法實(shí)現(xiàn)零價(jià)鐵和微生物的相互耦合作用。因此，零價(jià)鐵方法 在實(shí)際中成功應(yīng)用的不多。我們?cè)趯＠暾?qǐng)?zhí)枮?00910012^3. 4的《一種零價(jià)鐵的污水處理方法》中，將零 價(jià)鐵置于產(chǎn)甲烷厭氧反應(yīng)器中，零價(jià)鐵緩慢釋放的亞鐵離子可加速污泥顆?；倪M(jìn)程。除 此之外，零價(jià)鐵可顯著降低厭氧反應(yīng)器內(nèi)的氧化還原電位，有助于厭氧微生物的生長(zhǎng)。在該 反應(yīng)器中，零價(jià)鐵主要促進(jìn)了產(chǎn)甲烷菌的代謝和生長(zhǎng)。從水解酸化在實(shí)際工程中的應(yīng)用來看，促進(jìn)厭氧的水解酸化對(duì)于污水處理可能更 具意義。由于零價(jià)鐵可能促進(jìn)包括水解酸化菌在內(nèi)的微生物代謝，從而提高水解酸化效率。 目前國(guó)內(nèi)外還沒有關(guān)于零價(jià)鐵促進(jìn)水解酸化的研究與報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種強(qiáng)化水解酸化段COD去除能 力，同時(shí)易于被后續(xù)工藝所利用的乙酸的形成，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及處理能力的 零價(jià)鐵強(qiáng)化的厭氧水解酸化的污水處理方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種零價(jià)鐵強(qiáng)化的水解酸化的污水處理方法，包括以 下步驟A、在厭氧水解酸化反應(yīng)器中部設(shè)置3 6個(gè)零價(jià)鐵填充層，在厭氧水解酸化反應(yīng) 器的下部通過進(jìn)水管道與進(jìn)水泵連接，使出水進(jìn)入后續(xù)的厭氧或好氧工藝；B、采用污水處理廠的剩余污泥來啟動(dòng)及馴化厭氧水解酸化反應(yīng)器；所述的步驟A的具體步驟如下Al、選用5-10mm的鐵屑先經(jīng)0. lmol/L的NaOH浸泡，再經(jīng)10%鹽酸酸洗，然后用水 沖洗去除表面油污、銹蝕，獲得的零價(jià)鐵烘干備用；A2、將烘干后的零價(jià)鐵加入零價(jià)鐵填充層中；A3、將零價(jià)鐵填充層放置于厭氧水解酸化反應(yīng)器內(nèi)，蓋上厭氧水解酸化反應(yīng)器的 上蓋；A4、打開進(jìn)水泵向厭氧水解酸化反應(yīng)器供給pH值保持在5 6范圍內(nèi)的高有機(jī)負(fù) 荷污水，并逐步提高污水的負(fù)荷；A5、保持污水在厭氧水解酸化反應(yīng)器內(nèi)停留的時(shí)間為2 6小時(shí)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明在厭氧水解酸化反應(yīng)器的中部設(shè)置零價(jià)鐵填充層，強(qiáng)化了整個(gè)厭氧系統(tǒng) 的處理能力及穩(wěn)定性。這不是厭氧水解酸化反應(yīng)器與零價(jià)鐵技術(shù)的簡(jiǎn)單疊加，而是可形成 以下耦合作用1)零價(jià)鐵有效地強(qiáng)化厭氧水解酸化池中COD去除能力，使其處理效果大大 提高；幻水解酸化池中零價(jià)鐵反應(yīng)促進(jìn)乙酸的產(chǎn)生，為后續(xù)的操作提供了有利的條件；3) 產(chǎn)生的酸則進(jìn)一步加快零價(jià)鐵的溶出；4)溶出的二價(jià)鐵對(duì)水解酸化反應(yīng)器及后續(xù)反應(yīng)器 的微生物的生長(zhǎng)起到了積極地作用，加速顆?；拐麄€(gè)系統(tǒng)的有機(jī)物處理能力得到顯著 提升。2、本發(fā)明在厭氧水解酸化池中部設(shè)置3 6個(gè)零價(jià)鐵填充層，利用厭氧隔絕空氣 的環(huán)境條件，大幅降低零價(jià)鐵的鐵銹生成速度。同時(shí)零價(jià)鐵有效地強(qiáng)化了厭氧水解酸化池 中污染物降解能力，提高了 COD去除能力，并促進(jìn)易于被礦化的產(chǎn)物——乙酸的形成；而偏 酸性的PH則進(jìn)一步促進(jìn)了零價(jià)鐵的溶出反應(yīng)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的處理能力。該污水處理 方法工作性能穩(wěn)定，系統(tǒng)抗沖擊能力強(qiáng)，小試實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)的COD去除率高于50%，并具 有很強(qiáng)的產(chǎn)酸能力。


本發(fā)明共有附圖3張，其中圖1是一種零價(jià)鐵強(qiáng)化厭氧水解酸化反應(yīng)器的工作原理圖。圖2是采用合成葡萄糖廢水啟動(dòng)階段進(jìn)水化學(xué)需氧量(COD)及COD去除率變化對(duì) 比曲線圖。圖3是采用合成葡萄糖廢水啟動(dòng)階段出水各種揮發(fā)性脂肪酸含量對(duì)比曲線圖。
圖中1、厭氧水解酸化反應(yīng)器，2、零價(jià)鐵填充層，3、進(jìn)水泵，4、污水。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，一種零價(jià)鐵強(qiáng)化的 水解酸化的污水處理方法，包括以下步驟A、在厭氧水解酸化反應(yīng)器1中部設(shè)置3 6個(gè)零價(jià)鐵填充層2，在厭氧水解酸化反 應(yīng)器1的下部通過進(jìn)水管道與進(jìn)水泵3連接，使出水進(jìn)入后續(xù)的厭氧或好氧工藝；B、采用污水處理廠的剩余污泥來啟動(dòng)及馴化厭氧水解酸化反應(yīng)器1 ；所述的步驟A的具體步驟如下Al、選用5-10mm的鐵屑先經(jīng)0. lmol/L的NaOH浸泡，再經(jīng)10%鹽酸酸洗，然后用水 沖洗去除表面油污、銹蝕，獲得的零價(jià)鐵烘干備用；A2、將烘干后的零價(jià)鐵加入零價(jià)鐵填充層2中；A3、將零價(jià)鐵填充層2放置于厭氧水解酸化反應(yīng)器1內(nèi)，蓋上厭氧水解酸化反應(yīng)器 1的上蓋；A4、打開進(jìn)水泵3向厭氧水解酸化反應(yīng)器1供給pH值保持在5 6范圍內(nèi)的高有 機(jī)負(fù)荷污水4，并逐步提高污水4的負(fù)荷；A5、保持污水4在厭氧水解酸化反應(yīng)器1內(nèi)停留的時(shí)間為2 6小時(shí)。圖1所示的厭氧水解酸化反應(yīng)器1的殼體采用有機(jī)玻璃制成，其內(nèi)徑為12cm，高為 30cm，有效容積為2L。在厭氧水解酸化反應(yīng)器1中部設(shè)有零價(jià)鐵填充層2。污水4通過進(jìn) 水泵3及進(jìn)水管道進(jìn)入?yún)捬跛馑峄磻?yīng)器1，后經(jīng)過零價(jià)鐵填充層2。本發(fā)明的工作過程如下污水4通過進(jìn)水泵3進(jìn)入?yún)捬跛馑峄磻?yīng)器1的底部， 在污水4上升過程中與污泥中的生物體充分接觸，后穿過零價(jià)鐵填充層2到達(dá)出水口。采 用合成葡萄糖進(jìn)水實(shí)現(xiàn)厭氧水解酸化反應(yīng)器1的啟動(dòng)。打開進(jìn)水泵向厭氧水解酸化反應(yīng)器 1供給PH值保持在5 6范圍內(nèi)的高有機(jī)負(fù)荷污水(4)，并逐步提高污水4負(fù)荷，降低水力 停留時(shí)間。本發(fā)明處理合成葡萄糖廢水的情況見圖2和圖3。圖2中的橫坐標(biāo)為反應(yīng)器穩(wěn) 定運(yùn)行的天數(shù)，縱坐標(biāo)為COD去除率值；其中三條曲線分別是進(jìn)水COD值，零價(jià)鐵強(qiáng)化厭氧 水解酸化反應(yīng)器出水COD去除率值，和普通厭氧水解酸化反應(yīng)器出水的COD去除率值。圖 3中的橫坐標(biāo)為各個(gè)反應(yīng)器的揮發(fā)性脂肪酸種類，縱坐標(biāo)為各種揮發(fā)性脂肪酸(VFA)含量 值；其中二條曲線分別是零價(jià)鐵強(qiáng)化厭氧水解酸化反應(yīng)器出水的各種揮發(fā)性脂肪酸值及普 通水解酸化厭氧反應(yīng)器出水的各種揮發(fā)性脂肪酸值。由圖2-3可看出零價(jià)鐵強(qiáng)化厭氧水解 酸化反應(yīng)器1的COD去除能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通厭氧水解酸化反應(yīng)器，同時(shí)零價(jià)鐵強(qiáng)化水解酸 化厭氧反應(yīng)器1的產(chǎn)酸量，特別是乙酸產(chǎn)量明顯高于普通厭氧水解酸化反應(yīng)器。
權(quán)利要求
1. 一種零價(jià)鐵強(qiáng)化的水解酸化的污水處理方法，其特征在于包括以下步驟A、在厭氧水解酸化反應(yīng)器(1)中部設(shè)置3 6個(gè)零價(jià)鐵填充層O)，在厭氧水解酸化反 應(yīng)器(1)的下部通過進(jìn)水管道與進(jìn)水泵C3)連接，使出水進(jìn)入后續(xù)的厭氧或好氧工藝；B、采用污水處理廠的剩余污泥來啟動(dòng)及馴化厭氧水解酸化反應(yīng)器(1)； 所述的步驟A的具體步驟如下Al、選用5-10mm的鐵屑先經(jīng)0. lmol/L的NaOH浸泡，再經(jīng)10%鹽酸酸洗，然后用水沖洗 去除表面油污、銹蝕，獲得的零價(jià)鐵烘干備用；A2、將烘干后的零價(jià)鐵加入零價(jià)鐵填充層O)中；A3、將零價(jià)鐵填充層( 放置于厭氧水解酸化反應(yīng)器(1)內(nèi)，蓋上厭氧水解酸化反應(yīng)器 ⑴的上蓋；A4、打開進(jìn)水泵(3)向厭氧水解酸化反應(yīng)器(1)供給pH值保持在5 6范圍內(nèi)的高有 機(jī)負(fù)荷污水G)，并逐步提高污水的負(fù)荷；A5、保持污水(4)在厭氧水解酸化反應(yīng)器(1)內(nèi)停留的時(shí)間為2 6小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種零價(jià)鐵強(qiáng)化的水解酸化的污水處理方法，包括以下步驟在厭氧水解酸化反應(yīng)器中部設(shè)置3～6個(gè)零價(jià)鐵填充層，在厭氧水解酸化反應(yīng)器的下部通過進(jìn)水管道與進(jìn)水泵連接，使出水進(jìn)入后續(xù)的厭氧或好氧工藝；采用污水處理廠的剩余污泥來啟動(dòng)及馴化厭氧水解酸化反應(yīng)器。本發(fā)明在厭氧水解酸化反應(yīng)器的中部設(shè)置零價(jià)鐵填充層，強(qiáng)化了整個(gè)厭氧系統(tǒng)的處理能力及穩(wěn)定性。本發(fā)明利用厭氧隔絕空氣的環(huán)境條件，大幅降低零價(jià)鐵的鐵銹生成速度。同時(shí)零價(jià)鐵有效地強(qiáng)化了厭氧水解酸化池中污染物降解能力，提高了COD去除能力，并促進(jìn)易于被礦化的產(chǎn)物——乙酸的形成。本發(fā)明工作性能穩(wěn)定，系統(tǒng)抗沖擊能力強(qiáng)，并具有很強(qiáng)的產(chǎn)酸能力。
文檔編號(hào)C02F9/14GK102120674SQ20111002669
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者全燮, 劉軼文, 張耀斌, 趙慧敏, 陳碩 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)