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投加「活性炭」之后,我搞定了生化效果不好的難題!

時間:2022-08-19 20:11:10 作者:瀚藍(lán)水處理劑 點擊:

活性污泥法的各種工藝在運(yùn)行過程中,最關(guān)鍵之處在于維持活性污泥的活性和凝聚性(沉淀性能)。而活性污泥的凝聚性能極易受進(jìn)水水質(zhì)和外界因素的影響,從而導(dǎo)致二沉池出水飄泥等異常現(xiàn)象。此時,在曝氣池中投加粉末活性炭PAC、混凝劑或其他化學(xué)藥劑,往往會取得很好的效果,這就是所謂的“投料式”活性污泥法。其中以投加粉末活性炭為多,又稱PACT法(粉末活性炭污泥法)。因粉末活性炭PAC對進(jìn)水有機(jī)物的吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于活性污泥,因此會產(chǎn)生粉末活性炭對進(jìn)水有機(jī)物不斷吸附、活性污泥微生物不斷對粉末活性炭所吸附的有機(jī)物降解的現(xiàn)象。



粉末活性炭連續(xù)或間歇地按比例加入曝氣池。由于在曝氣池中吸附過程與生物降解過程同時進(jìn)行,所以能達(dá)到較高的處理效率,獲得較好的出水水質(zhì)。完全混合的污泥和粉末活性炭流到二沉池中,污泥回流到曝氣池,處理水排放,粉末活性炭再生后回用于該系統(tǒng)。


PACT的代謝機(jī)制包括活性炭作用下的“生物活性的激活”和微生物作用下的“活性炭的生物再生”兩種作用。針對微生物是否對活性炭有生物再生作用,一般有下列兩種觀點。

第一種觀點認(rèn)為PACT中不存在粉末活性炭PAC)的生物再生。由于微生物對粉末活性炭PAC的再生不起作用,所以粉末活性炭PAC經(jīng)過幾個吸附周期后,有機(jī)污染物的去除率逐漸下降。這種現(xiàn)象可解釋為由于粉末活性炭PAC表面逐漸達(dá)到飽和,從而減小有機(jī)物去除率。微生物之所以對粉末活性炭PAC的再生不起作用,是因為酶反應(yīng)需要一定的空間和移動的自由性,以便和基質(zhì)結(jié)合;若要使酶在微孔中起催化作用,微孔直徑至少應(yīng)等于酶直徑的3倍。而最簡單、最小的酶分子平均直徑為3.1~4.4 nm所以酶若要整個進(jìn)入孔隙中起催化作用,其孔徑須大于10 nm,而粉末活性炭微孔的直徑小于4 nm,所以活性炭的生物再生是不可能的。因此,PACT對系統(tǒng)出水水質(zhì)的改善是PAC吸附與微生物代謝的簡單結(jié)合。

第二種觀點認(rèn)為微生物細(xì)胞與粉末活性炭PAC是相互影響的,即存在粉末活性炭PAC的生物再生。粉末活性炭PAC的存在增加了固液表面,微生物細(xì)胞、酶、有機(jī)污染物、氧能夠吸附在此表面上,為微生物代謝提供良好環(huán)境。另外,表面的物化催化反應(yīng)也有可能在粉末活性炭PAC表面發(fā)生。雖然粉末活性炭對有機(jī)物的吸附主要發(fā)生在微孔中,細(xì)菌個體不能進(jìn)入,但其分泌的胞外酶D≤1 nm,所以有一部分酶可能通過擴(kuò)散進(jìn)入微孔中,與吸附位上有機(jī)物反應(yīng),使得吸附位空出。另外,在細(xì)胞衰老或高沖擊力水流作用下出現(xiàn)的細(xì)胞自溶使得氧化酶能與污染物接觸,而且酶的催化作用只需酶的局部(含活性基因的主鏈或側(cè)鏈)進(jìn)入活性炭微孔與污染物接觸即可。所以,酶對活性炭微孔部分生物再生是有可能的。排泄到PAC微孔中的生物酶能夠?qū)?span style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">粉末活性炭PAC吸收的有機(jī)物進(jìn)行胞外生物降解,使PAC得到再生。與單純的吸附系統(tǒng)比較,由于生物再生使得活性炭的吸收能力提高,延長了活性炭使用周期。即PACT系統(tǒng)是粉末活性炭PAC與污泥吸附作用和微生物的生物降解作用相結(jié)合的系統(tǒng)。


1、改善絮凝體的沉降性能

投加到曝氣池中的粉末活性炭能與絮凝體結(jié)合,增加絮凝體密度,提高絮凝體的沉降性能。Huto研究表明,PACT系統(tǒng)中的活性炭起著沉淀劑的作用。投加粉末活性炭PAC也能改善垃圾滲濾液廢水處理系統(tǒng)中活性污泥的沉降性能。但有一點應(yīng)注意,為提高污泥的沉降性,必須考慮粉末活性炭的粒徑大小。

2、提高系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力

粉末活性炭對污染物的吸附能力與污染物的濃度有關(guān)。污染物濃度高時,粉末活性炭的吸附量增加;濃度低時,由于解吸作用又有部分被吸附回到溶液中。所以粉末活性炭能對污染物濃度變化起到緩沖作用。粉末活性炭能對微生物起到保護(hù)作用,提高了系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力。垃圾滲濾液不但水質(zhì)水量變化大,而且還含有有毒有害的物質(zhì),在活性污泥系統(tǒng)投加粉末活性炭后,系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力顯著提高,而且活性污泥系統(tǒng)若受到毒性物質(zhì)沖擊,其恢復(fù)正常處理狀態(tài)較快。但若活性污泥的生物絮凝能力遭到破壞,生物降解完全停止,投加PAC后,只能提高生物處理率,而不能改善污泥的沉降性能。

3、除色、除臭并消除發(fā)泡現(xiàn)象

與傳統(tǒng)的活性污泥法相比,PACT能有效地去除色度、除臭并消除發(fā)泡現(xiàn)象。Wu等對許多處理方法比較后發(fā)現(xiàn),PACT是染料廢水處理的最佳工藝。Benedek等用活性污泥法處理化工廢水時,投加粉末活性炭PAC后,能有效控制曝氣池內(nèi)的發(fā)泡現(xiàn)象。另外Kincannon等發(fā)現(xiàn),曝氣池內(nèi)投加粉末活性炭PAC后能降低污水中某些物質(zhì)如甲苯等發(fā)出的惡臭,分析其原因,主要是活性炭對含芳香環(huán)的有機(jī)物具有較強(qiáng)的選擇吸附性。

4、有助于生物系統(tǒng)對污水中氮的去除

傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)對污水中總氮的去除率僅為30%左右。處理水排放到水體后,易造成水體富營養(yǎng)化。粉末活性炭能吸附某些毒性物質(zhì),使得系統(tǒng)硝化與反硝化率提高。

5、提高系統(tǒng)處理效率

活性污泥系統(tǒng)投加粉末活性炭PAC后,處理效率能大幅度提高。一方面,PAC加入后能使污水中有機(jī)物與微生物接觸時問延長,為一些難降解物質(zhì)的生物降解提供了可能;另一方面,粉末活性炭具有選擇性吸附難降解性物質(zhì)(如木質(zhì)素、腐殖質(zhì)等)和毒性物質(zhì)(苯酚、有機(jī)氯化物等)的特性。而且,微生物本身產(chǎn)生的有毒、難降解性物質(zhì)也能被有效吸附,能防止生物活性的下降。另外,投加粉末活性炭還能增加系統(tǒng)的污泥濃度,有效地提高了各種廢水處理系統(tǒng)的處理率。

Ying等發(fā)現(xiàn),在各種運(yùn)行條件下,往處理垃圾滲濾液SBR系統(tǒng)投加粉末活性炭PAC后,許多鹵代有機(jī)物濃度均降到各自的允許檢測濃度。投加粉末活性炭PAC的活性污泥系統(tǒng)處理含Cr廢水時,COD和Cr的去除率均顯著提高。對處理醫(yī)藥行業(yè)廢水的活性污泥系統(tǒng)和處理垃圾滲濾液SBR系統(tǒng)投加粉末活性炭PAC后,COD的去除率都有較大提高。


PACT系統(tǒng)的成功運(yùn)行在很大程度上取決于所投加的粉末活性炭的量和粒徑大小及系統(tǒng)中活性污泥的濃度。一般針對某一具體的PACT系統(tǒng),首先需要進(jìn)行間歇試驗,確定所需投加的PAC的量及尺寸大小;然后再進(jìn)行連續(xù)實驗確定系統(tǒng)的污泥濃度。


采用生物活性污泥法對污水進(jìn)行處理,一般選用200目的煤質(zhì)粉末活性炭或者木質(zhì)粉末活性炭,在處理相關(guān)的污水時,當(dāng)粉末活性炭的投加量增加的時候,對于污水中COD的去除效果也比較好,但當(dāng)粉末活性炭投加量過大時,粉末活性炭對于污水中COD的去除效果并不會成正比進(jìn)行提升。



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