一种零价铁强化的厌氧水解酸化的污水处理方法

摘要

本发明公开了一种零价铁强化的水解酸化的污水处理方法，包括以下步骤：在厌氧水解酸化反应器中部设置3～6个零价铁填充层，在厌氧水解酸化反应器的下部通过进水管道与进水泵连接，使出水进入后续的厌氧或好氧工艺；采用污水处理厂的剩余污泥来启动及驯化厌氧水解酸化反应器。本发明在厌氧水解酸化反应器的中部设置零价铁填充层，强化了整个厌氧系统的处理能力及稳定性。本发明利用厌氧隔绝空气的环境条件，大幅降低零价铁的铁锈生成速度。同时零价铁有效地强化了厌氧水解酸化池中污染物降解能力，提高了COD去除能力，并促进易于被矿化的产物——乙酸的形成。本发明工作性能稳定，系统抗冲击能力强，并具有很强的产酸能力。

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水水处理技术，特别是一种零价铁强化厌氧水解酸化的污水处理方法。

背景技术

许多工业行业都排放中、高浓度的难降解废水，这类废水有机负荷高、生物降解性差、多数含有毒性物质，排放到自然水体后对环境和人类健康产生较大威胁，一直是废水处理中的难题。

厌氧水解酸化工艺能将污水中大分子和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子有机物。小分子有机物易通过细胞膜进入菌体内进行生化代谢，使后续的好氧单元或厌氧单元以较少的能耗和较短的停留时间得到处理。相比全程厌氧所必须经历的产甲烷过程，厌氧水解酸化的水力停留时间短、易于操作、启动快，形成小分子羧酸可供包括好氧在内的生物过程继续利用。因此，在污水处理特别是工业废水处理中，厌氧水解酸化广泛应用。难降解污水经过厌氧水解酸化后，可直接进行好氧处理。这可避开极易受到抑制的产甲烷过程，从而保证整个系统的处理效率。

厌氧水解酸化工艺在实际运行中的主要目的是提高可生化性，即将复杂有机物分解为小分子羧酸。该工艺的COD去除率较低，一般不超过30％，大部分有机物需要在后续的工艺中继续处理，增大了后续生物处理的负荷。另一方面，水解酸化过程产生的有机酸类型主要包括乙酸、丙酸、丁酸等，不同类型的有机酸可被后续生物处理过程的利用程度不同，如乙酸是是适合产甲烷菌利用的底物，而丙酸则对产甲烷过程产生抑制作用。因此，在水解酸化段提高有机物的可生化性，形成有利于微生物利用的羧酸类型，对于降低后续处理的运行成本，提高后续处理的效率具有重要意义。

零价铁作为一种廉价及环境友好的还原剂，近些年来在污染控制领域受到较多关注。零价铁技术是污水处理中常用的提高可生化性的预处理方法。许多研究将零价铁内电解作为生物处理的前端工艺，处理后污水的可生化性提高，而且产生的铁离子也有利于后续水解酸化生物处理性能的改善。但是，该方法在应用中存在的主要障碍是铁屑床层的板结和钝化问题。同时，该方法无法实现零价铁和微生物的相互耦合作用。因此，零价铁方法在实际中成功应用的不多。

我们在专利申请号为200910012293.4的《一种零价铁的污水处理方法》中，将零价铁置于产甲烷厌氧反应器中，零价铁缓慢释放的亚铁离子可加速污泥颗粒化的进程。除此之外，零价铁可显著降低厌氧反应器内的氧化还原电位，有助于厌氧微生物的生长。在该反应器中，零价铁主要促进了产甲烷菌的代谢和生长。

从水解酸化在实际工程中的应用来看，促进厌氧的水解酸化对于污水处理可能更具意义。由于零价铁可能促进包括水解酸化菌在内的微生物代谢，从而提高水解酸化效率。目前国内外还没有关于零价铁促进水解酸化的研究与报道。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种强化水解酸化段COD去除能力，同时易于被后续工艺所利用的乙酸的形成，从而提高整个系统的稳定性及处理能力的零价铁强化的厌氧水解酸化的污水处理方法。

本发明采用的技术方案是：一种零价铁强化的水解酸化的污水处理方法，包括以下步骤：

A、在厌氧水解酸化反应器中部设置3～6个零价铁填充层，在厌氧水解酸化反应器的下部通过进水管道与进水泵连接，使出水进入后续的厌氧或好氧工艺；

B、采用污水处理厂的剩余污泥来启动及驯化厌氧水解酸化反应器；

所述的步骤A的具体步骤如下：

A1、选用5-10mm的铁屑先经0.1mol/L的NaOH浸泡，再经10％盐酸酸洗，然后用水冲洗去除表面油污、锈蚀，获得的零价铁烘干备用；

A2、将烘干后的零价铁加入零价铁填充层中；

A3、将零价铁填充层放置于厌氧水解酸化反应器内，盖上厌氧水解酸化反应器的上盖；

A4、打开进水泵向厌氧水解酸化反应器供给pH值保持在5～6范围内的高有机负荷污水，并逐步提高污水的负荷；

A5、保持污水在厌氧水解酸化反应器内停留的时间为2～6小时。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明在厌氧水解酸化反应器的中部设置零价铁填充层，强化了整个厌氧系统的处理能力及稳定性。这不是厌氧水解酸化反应器与零价铁技术的简单叠加，而是可形成以下耦合作用：1)零价铁有效地强化厌氧水解酸化池中COD去除能力，使其处理效果大大提高；2)水解酸化池中零价铁反应促进乙酸的产生，为后续的操作提供了有利的条件；3)产生的酸则进一步加快零价铁的溶出；4)溶出的二价铁对水解酸化反应器及后续反应器的微生物的生长起到了积极地作用，加速颗粒化，使整个系统的有机物处理能力得到显著提升。

2、本发明在厌氧水解酸化池中部设置3～6个零价铁填充层，利用厌氧隔绝空气的环境条件，大幅降低零价铁的铁锈生成速度。同时零价铁有效地强化了厌氧水解酸化池中污染物降解能力，提高了COD去除能力，并促进易于被矿化的产物——乙酸的形成；而偏酸性的pH则进一步促进了零价铁的溶出反应，进一步提高了系统的处理能力。该污水处理方法工作性能稳定，系统抗冲击能力强，小试实验表明该系统的COD去除率高于50％，并具有很强的产酸能力。

附图说明

本发明共有附图3张，其中：

图1是一种零价铁强化厌氧水解酸化反应器的工作原理图。

图2是采用合成葡萄糖废水启动阶段进水化学需氧量(COD)及COD去除率变化对比曲线图。

图3是采用合成葡萄糖废水启动阶段出水各种挥发性脂肪酸含量对比曲线图。

图中：1、厌氧水解酸化反应器，2、零价铁填充层，3、进水泵，4、污水。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，一种零价铁强化的水解酸化的污水处理方法，包括以下步骤：

A、在厌氧水解酸化反应器1中部设置3～6个零价铁填充层2，在厌氧水解酸化反应器1的下部通过进水管道与进水泵3连接，使出水进入后续的厌氧或好氧工艺；

B、采用污水处理厂的剩余污泥来启动及驯化厌氧水解酸化反应器1；

所述的步骤A的具体步骤如下：

A1、选用5-10mm的铁屑先经0.1mol/L的NaOH浸泡，再经10％盐酸酸洗，然后用水冲洗去除表面油污、锈蚀，获得的零价铁烘干备用；

A2、将烘干后的零价铁加入零价铁填充层2中；

A3、将零价铁填充层2放置于厌氧水解酸化反应器1内，盖上厌氧水解酸化反应器1的上盖；

A4、打开进水泵3向厌氧水解酸化反应器1供给pH值保持在5～6范围内的高有机负荷污水4，并逐步提高污水4的负荷；

A5、保持污水4在厌氧水解酸化反应器1内停留的时间为2～6小时。

图1所示的厌氧水解酸化反应器1的壳体采用有机玻璃制成，其内径为12cm，高为30cm，有效容积为2L。在厌氧水解酸化反应器1中部设有零价铁填充层2。污水4通过进水泵3及进水管道进入厌氧水解酸化反应器1，后经过零价铁填充层2。

本发明的工作过程如下：污水4通过进水泵3进入厌氧水解酸化反应器1的底部，在污水4上升过程中与污泥中的生物体充分接触，后穿过零价铁填充层2到达出水口。采用合成葡萄糖进水实现厌氧水解酸化反应器1的启动。打开进水泵向厌氧水解酸化反应器1供给pH值保持在5～6范围内的高有机负荷污水(4)，并逐步提高污水4负荷，降低水力停留时间。

本发明处理合成葡萄糖废水的情况见图2和图3。图2中的横坐标为反应器稳定运行的天数，纵坐标为COD去除率值；其中三条曲线分别是进水COD值，零价铁强化厌氧水解酸化反应器出水COD去除率值，和普通厌氧水解酸化反应器出水的COD去除率值。图3中的横坐标为各个反应器的挥发性脂肪酸种类，纵坐标为各种挥发性脂肪酸(VFA)含量值；其中二条曲线分别是零价铁强化厌氧水解酸化反应器出水的各种挥发性脂肪酸值及普通水解酸化厌氧反应器出水的各种挥发性脂肪酸值。由图2-3可看出零价铁强化厌氧水解酸化反应器1的COD去除能力远远高于普通厌氧水解酸化反应器，同时零价铁强化水解酸化厌氧反应器1的产酸量，特别是乙酸产量明显高于普通厌氧水解酸化反应器。