一、COD超标关键影响因素
1.进水水质变化
进水负荷:工业废水的大量排入可能导致进水中难降解有机物增加,超出处理系统的处理能力,引起 COD 超标。此外,生活污水中有机物浓度的突然升高(如节假日期间生活污水量增大且浓度升高)也可能导致COD处理负荷增加。
2.微生物活性抑制
有毒有害物质:有毒有害物质(如重金属、高浓度酚类等)、pH值突变、溶解氧不足等因素可能抑制微生物活性,使微生物对有机物的分解代谢能力下降,导致COD去除率降低。
3.处理工艺问题
曝气系统故障可能导致曝气不足,影响好氧微生物对有机物的分解;厌氧处理单元效果不佳,大分子有机物未能有效水解酸化,增加后续处理单元的COD处理负荷;或者二沉池泥水分离效果差,部分未处理完全的活性污泥随水流出,也会导致出水COD升高。
4.营养物质失衡
微生物的生长和代谢需要合适的营养物质比例,一般BOD5:N:P为100:5:1。若污水中营养物质失衡,如氮、磷含量不足,会影响微生物的生长和代谢活性,进而影响COD的去除效果。
二、应对思路
1.监控与调控进水水质
加强对进水水质的监测,特别是对工业废水排放的监管。若发现进水中难降解有机物或有机物浓度异常升高,及时与排放企业沟通,采取限流、均质等措施,减轻处理系统的负荷。
同时,可在进水端设置调节池,对水质和水量进行调节,使进入处理系统的污水水质相对稳定。
2.恢复微生物活性
针对抑制微生物活性的因素采取相应措施。若因有毒有害物质导致微生物活性受抑制,强化预处理工艺去除有毒有害物质;若pH值突变,及时调整pH值至适宜范围;若溶解氧不足,检查曝气系统,增加曝气量,确保微生物获得充足的溶解氧进行代谢活动。
3.优化处理工艺
定期检查曝气系统,确保其正常运行,根据处理需求合理调整曝气量和曝气时间,保证好氧微生物对有机物的充分分解。对厌氧处理单元进行优化,如调整厌氧微生物的生长环境(温度、pH 值等),提高大分子有机物的水解酸化效率。同时,检查二沉池的运行。
三、利用厌氧法祛除COD的原理分析
厌氧处理是利用厌氧菌的作用,去除废水中的有机物,通常需要较长时间。
一般来说,废水中复杂有机物物料比较多,通过厌氧分解分为四个阶段加以降解,可分为水解阶段、酸化阶段和甲烷化阶段。
1.水解阶段
高分子有机物由于其大分子体积,不能直接通过厌氧菌的细胞壁,需要在微生物体外通过胞外酶加以分解成小分子。废水中典型的有机物质,比如纤维素被纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖,淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖,蛋白质被分解成短肽和氨基酸。分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解。
水解酸化的产物主要是小分子有机物,使废水中溶解性有机物显著提高,而微生物对有机物的摄取只有溶解性的小分子物质才可直接进入细胞内,而不溶性大分子物质首先要通过胞外酶的分解才得以进入微生物体内代谢。例如天然胶联剂(主要为淀粉类),首先被转化为多糖,再水解为单糖。纤维素被纤维素酶水解成纤维二糖与葡萄糖,半纤维素被聚木糖酶等水解成低聚糖和单糖。
水解过程较缓慢,同时受多种因素的影响,是厌氧降解的限速阶段。
2.酸化阶段
上述第一阶段形成的小分子有机物进入到细胞体内转化成更为简单的化合物并被分配到细胞外,这一阶段的主要产物为挥发性脂肪酸(VFA),同时还有部分的醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等产物产生。
3.产乙酸阶段
在此阶段,上一步的产物进一步被转化成乙酸、碳酸、氢气以及新的细胞物质。
酸化过程是由大量发酵细菌和产乙酸菌完成的,它们绝大多数是严格厌氧菌,可分解糖、氨基酸和有机酸。
4.产甲烷阶段
在这一阶段,乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。这一阶段也是整个厌氧过程最为重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。
在上述四个阶段中,有人认为第二个阶段和第三个阶段可以分为一个阶段,在这两个阶段的反应是在同一类细菌体内完成的。
前三个阶段的反应速度很快,如果用莫诺方程来模拟前三个阶段的反应速率的话,Ks(半速率常数)可以在50mg/l以下,μ可以达到5KgCOD/kgMLSS·d。而第四个反应阶段通常很慢,同时也是最为重要的反应过程,在前面几个阶段中,废水的中污染物质只是形态上发生变化,COD几乎没有什么去除,只是在第四个阶段中污染物质变成甲烷等气体,使废水中COD大幅度下降。
同时在第四个阶段产生大量的碱度,这与前三个阶段产生的有机酸相平衡,维持废水中的PH稳定,保证反应的连续进行。