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水解酸化工艺处理印染废水的机理

乐虎电子游戏官网 2020-08-13 40人浏览

为了研究水解酸化工艺处理印染废水的机理和必要性,尝试以分子量及其分布和聚乙烯醇的降解程度为论证指标,并结合后续的好氧生物治疗.建议将VFA的产生和pH值的显着降低作为印染废水的水解和酸化标准.印染废水的水解和酸化主要处于水解阶段.尽管COD没有显着降低,但分子量和PVA随反应过程显着降低.印染废水的水解和酸化可以大大降低好氧生物处理的难度.水解和酸化后的印染废水的COD去除率比需氧生物处理后未水解和酸化的印染废水的COD去除率高40.2%,分子量下降率为66.2%..

印染业是工业废水的主要排放者[1],一直是废水处理的重点和难点.聚乙烯醇(聚乙烯醇,PVA),聚丙烯酸酯和羧甲基纤维素以及其他高分子难熔有机物的添加增加了印染废水处理的难度[2-4].其中,PVA是由于其出色的胶卷尺寸.电阻,附着力,耐磨性以及与其他浆料的相容性是最广泛使用的特性[5].PVA的COD很高,BOD5很低,生物降解性很差.它进入水体会增加泡沫和粘度,从而影响好氧微生物的活动[6,7].Ji M.等.[8]人工制备的PVA废水用于MBBR中的需氧降解,去除率非常低(<8%).

为提高含PVA的印染废水的生物降解性,许多工艺都采用水解酸化作为预处理方法,以减少后续需氧处理的难度[9,10].水解和酸化的原理是将厌氧过程保持在前两个阶段,即水解和酸化阶段.水解是将难以降解的大分子水解为可溶性小分子;酸化是小分子进一步酸化为挥发性脂肪酸(VFA),VFA的产生和pH值的显着下降是水解酸化完成的标志[11,12].

尽管印染废水的水解酸化预处理得到了广泛的应用,但现有文献尚未对其处理机理进行深入研究,目前尚不清楚水解酸化过程中是否产生VFA.废水的pH值变化规律[13-15];或者由于在研究中添加了易于降解的有机物,例如淀粉和奶粉[16,17]作为共同底物以生产VFA,因此无法准确说明印染废水中水解酸化的原理和机理.水解酸化工艺在实际项目中的应用大多处于经验控制的状态[18],许多污水处理站甚至存在COD不会下降而是上升的情况.因此,对水解酸化过程提出了质疑.

根据印染废水的水质特点,本研究提出水解酸化工艺处理印染废水主要停留在水解阶段,即难降解的大分子.被水解成可溶性小分子印染废水的水解和酸化标准不适用;建议根据分子量及其分布和PVA降解程度研究印染废水的水解和酸化作用,并综合进行后续好氧生物处理,以说明印染废水中水解和酸化的机理.染色废水..

1.印染废水水解和酸化的示范指标

1.1 PVA

聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性的大分子有机物(1 mg / L PVA = 1.76 mg / LCOD,BOD5 / COD = 0.07)[19]在印染行业中使用最广泛.因此,有必要使用PVA来研究水解酸化工艺对印染废水的处理效果.

1.2平均分子量及其分布

水解酸化的标志是VFA的产生,但前提是必须存在易于生物降解并能产生有机物的有机物质.废水中的酸,例如碳水,化合物和蛋白质等.由于印染废水中缺乏这种有机物,可以理解VFA的生产困难,因此应注意水解过程中分子量的变化和酸化.

1.2.1数均分子量Mn

Mi表示单链的分子量,Ni表示具有相应分子量的链数.其含义是系统的总质量m由分子总数平均.低分子量部分对数均分子链具有更大的贡献.

与Mn相比,在确定Mw的平均分子量时,还应考虑单链分子量对Mw的贡献考虑在内.链的质量越高,对Mw的贡献就越大.

1.2.3分散度Mw / Mn

它用来表征混合物分子量分布的宽度.值越大,分子链长度分布不均和浓度越低.

1.3对后续好氧生物处理的影响

印染废水的化学需氧量通常不降低甚至在水解和酸化后增加.因此,后续需氧处理的预处理效果是证明水解酸化过程必要性的关键.与未水解和酸化的废水相比,水解和酸化后的废水的好氧生物处理可以充分说明水解和酸化在印染废水预处理中的作用.

2.研究与分析

实验用水是绍兴某厂污水处理站混凝后的实际印染废水,B / C <0.1,生物降解性差,化学需氧量为1325mg / L, pH为8.4.接种后的污泥取自该站的水解酸化池污泥,再与上海曲阳污水处理厂的厌氧污泥混合,并根据实际工作条件进行纯废水处理.因此,驯化时间更长.废水每月稳定.该反应器是测序间歇反应器(SBR).为了控制水解和酸化阶段的反应,而无需长期的厌氧过程来生产沼气,将水力停留时间设置为24小时.循环为12小时,反应为10小时,沉淀为1.75小时,进料水10分钟,排出水5分钟.采样时间为0、0.5、1、2、4、6和10小时.

2.1 VFA和pH的变化

VFA在印染废水的水解和酸化过程中始终无法检测到,pH值也不会显着降低.结果表明,印染废水经水解,酸化后并未发生明显的酸化.

2.2 COD更改

从图2中可以看到,在最初的30分钟内,COD具有一定程度的下降是由于微生物的吸附[20、21].30分钟至1小时后,大部分吸附的有机物再次释放,COD升高.在短暂减少1至2小时后,COD在2至4小时内增加.据推测,印染废水中极难降解的有机物的一部分正在水解.4-10小时后,COD缓慢降低,最终的COD为1087 mg / L,去除率仅为17.9%.可以看出,COD在水解,酸化过程中显示出一定规律,但变化不大.

2.3平均分子量及其分布变化

从图3中可以看出,平均印染废水的分子量已显着下降,从262 000下降到94 400,表明转化过程很大.分子物质变成小分子物质的确发生在水解和酸化过程中.可以看出,分子量的变化可以更好地反映水解和酸化的过程.

在图4中,在最初的30分钟内,大分子物质被微生物吸附,废水中的大分子物质被微生物吸取.大大降低了,分散度大大降低了.减少.30分钟后,大部分吸附的大分子再次释放,废水中的分子分散度再次增加.随着水解和酸化的进行,分散度增加.分析原因是大分子逐渐水解成中链分子,废水中的分子量分布变宽.4小时后,分散度降低.据推测,由于大分子和中链分子的持续水解,存在越来越多的小分子.废水中的分子量分布主要是小分子,并且分布变窄.因此,分子分散度的变化也可以在一定程度上反映水解和酸化的程度.

2.4 PVA的变化

从图5可以清楚地看到PVA在水解和酸化过程中.变化趋势基本上与平均分子量Mw一致.经计算,水解酸化去除PVA的率为42.3%,效果明显,而纯需氧生物处理去除的PVA仅为19.9%.

2.5水解和酸化后好氧生物处理各项指标的变化

图6水解,酸化后,COD没有明显降低,但经好氧生物处理后,水解,酸化后废水的COD降至378 mg / L,计算去除率为71.4%.而没有水解和酸化的废水的COD仅为911.mg / L,计算去除率为31.2%.

从图7还可以发现,平均分子量结果的比较更多.显然,水解酸化后的废水Mw降至27650,计算去除率为71.4%.而未经水解酸化的废水Mw为201 900,计算去除率仅为23%.

从图8可以看出,未经水解和酸化的废水在最初的6小时内的分散度降低了.有氧微生物利用链和短链分子,使废水中的分子量逐渐集中在难降解的大分子有机物中,从而降低了分散度.在6-10小时内,分散度略有增加.分析的原因是长期的有氧曝气导致难降解的大分子物质分解,废水中的分子分布再次分散.

在好氧生物处理阶段,水解和酸化后废水的分散度降低了.分析的原因是废水中的大分子和中间分子已降解为小分子,最终小分子是废水中的主要物质,分子分布相对集中.

3.结论

是否产生VFA不能作为评价印染废水水解酸化效果是否有效的依据.

在水解和酸化阶段,COD没有显着降低,但分子量和PVA随反应过程显着降低,并且变化是一致的.印染废水的水解和酸化作用是将难以生物降解的大分子物质转化为易于降解的小分子物质.

经印染废水好氧生物处理水解酸化后,COD去除率为71.4%,分子量降低了89.2%.而没有水解和酸化的印染废水直接进行好氧生物处理和COD去除率达到31.2%,分子量下降了23%.好氧生物处理阶段水解酸化后废水中COD,分子量和分散度的变化是一致的.水解酸化大大降低了好氧生化处理的难度.

水解酸化过程的重点是污染物的分子结构和性质的转化,而不是有机物的去除.对于印染废水,水解和酸化的评估标准不仅应着眼于COD的减少和VFA的产生,还应充分发挥兼性微生物在改善废水生物降解性方面的作用.水解酸化工艺是印染废水的有效预处理方法.

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