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-1-ABR及UASB处理浆粕黑液的效果分析研究张新国,郭京君(山东银鹰化纤有限公司,山东高密261500)［摘要］采用ABR（厌氧折流板反应器）及UASB（上流式厌氧污泥床反应器）两种实验装置分别处理高浓度浆粕黑液，考察了进水COD（化学耗氧量）、温度、HRT（停留时间）、PH、污泥浓度，污泥分布对厌氧生物处理的影响，结果表明两种反应器都具有较强的处理能力且长期稳定，其中UASB去除效果明显好于ABR，但污泥流失严重于ABR。［关键词］ABRUASB浆粕黑液厌氧生物处理浆粕黑液含有大量的纤维素、木质素等大分子有机物，具有水量大、PH呈强碱性、COD10000mg/L等特性。采用ABR及UASB两种厌氧实验反应器处理浆粕黑液，比较两者在同等运行条件下的处理效果。该实验主要围绕COD去除率、污泥流失率、产气情况、是否可燃性等指标的测量进行。通过效果的分析总结为实际运行方案提供技术支持。1实验部分1.1实验装置ABR反应器由有机玻璃制成，其长、宽、高分别为120cm、48cm和44cm，有效容积为250L。该反应器是被垂直折流板分成4个隔室，每个单元底部设取泥口、顶部设出气口及COD取样口。UASB反应器由有机玻璃制成，直径25cm、高度210cm，有效容积为100L。沿反应器高度设有上、中、下部3个检测口（COD及污泥浓度检测取样），顶部设出气口。-2-ABR反应器中使用一系列垂直安装的折流板使被处理的废水在反应器内沿折流板作上下流动，借助于处理过程中产生的沼气，厌氧微生物与污水在各个隔室内作上下混合运动，而整个反应器内的水流则以较慢的速度作水平流动。由于污水在折流板的作用下，水流绕折流板流动而使水流在反应器内的流经的总长度增加，再加之折流板的阻挡及污泥的沉降作用，生物污泥被有效地截留在反应器内。UASB反应器由污泥反应区、气液固三相分离器（沉淀区）和气室三部分组成。在底部污泥反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥床。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室的沼气用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回沉淀至污泥反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的清水从沉淀区溢流堰上部溢出。1.2实验原水参照实际运行情况，实验原水提前调配。按一定比例混合浆粕蒸煮黑液与洗浆水，将COD调至实验要求范围内，用盐酸调至PH7-8，混合均匀。1.3检测分析方法COD、SS（悬浮物）均采用标准方法，污泥流失率采用出水过滤方法测定，出气情况和可燃性采用观察方法，做好记录并绘制图表。1.4实验运行条件ABR及UASB厌氧反应器采用同等运行条件：-3-（1）连续稳定进水、出水（2）温度30-35℃（3）进水PH7-8（4）采用环保东站厌氧池中的污泥接种（5）HRT同时改变（6）各项操作、检测均同步进行。1.5实验方案1.5.1启动厌氧实验系统由于实验装置长时间未启动，检查实验装置密封性以及装置内污泥的沉积情况是否需要补加污泥。1.5.2调整实验装置确保两种厌氧反应器处于同等运行条件，实验参数包括温度、进水COD、PH、HRT等达到实验要求。1.5.3实验第一阶段：低负荷模拟运行实验进水COD控制在4000-5000mg/L，进水PH7-8HRT逐渐缩短4天-3天-2天反应器内温度30-35℃1.5.4实验第二阶段：提高负荷模拟运行实验进水COD控制在6000mg/L左右，进水PH7-8HRT保持2天反应器内温度30-35℃1.5.5实验第三阶段：高负荷模拟运行实验进水COD控制在8000mg/L左右，进水PH7-8HRT2天反应器内温度30-35℃1.6实验时间实验第一阶段共运行19天。实验第二阶段共运行25天，实验第三阶段共进行12天，共运行56天。2实验结果2.1有机物去除效果实验过程中COD变化情况见表1图1：表1：ABR及UASB的COD去除效果(mg/L)指标时间ABRUASB进水出水去除率进水出水去除率第一阶段HRT4天3961258834.7%4094264235.5%HRT3天4989312037.5%4947264746.5%HRT2天4638311132.5%4567265841.8%第二阶段6108394335.6%6110347143.2%第三阶段8123481340.7%8123454544.0%平均6044381036.9%6033342343.2%-4-图1：ABR及UASB两者COD去除率的比较ABR及UASB去除率比较0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0%1611162126313641465156ABR去除率UASB去除率从表1图1可见，进水COD在5000mg/L以下时，出水COD去除率相对稳定，HRT变化对两种反应器影响都不明显进水负荷提高时，COD去除率略有提高。其中ABR去除率明显低于UASB。从整体来看，ABR去除率在36.9%，UASB去除率在43.2%。2.2出水污泥流失情况反应器出水带走的活性污泥，会导致出水的COD增高，因此，将反应器出水过滤，前后测定的COD差值，视为流失的活性污泥，以此来判断反应器污泥流失率的高低。实验过程中污泥流失情况见表2图2。表2：ABR及UASB的出水污泥流失情况(mg/L)指标时间ABRUASB出水过滤后流失率出水过滤后流失率第一阶段HRT4天2478220211.14%2503214714.22%HRT3天3120275111.86%2647235611.00%HRT2天313629396.28%2677236311.70%第二阶段393335898.73%3456307311.08%第三阶段4825428711.2%4581395513.9%平均378034319.22%3410299612.1%-5-图2：ABR及UASB的污泥流失率的比较ABR及UASB污泥流失率比较0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%1611162126313641465156ABR流失率UASB流失率从表2图2可见，污泥流失情况波动很大，但整体表现平稳。其中ABR污泥流失率9.22%明显低于UASB的污泥流失率12.1%。2.3活性污泥浓度变化情况表3：ABR污泥浓度结果(mg/L)ABR污泥浓度阶段单元1单元2单元3单元4平均110003299643003100019500232584004626168253818002353335477082464533036973表4：UASB污泥浓度结果(mg/L)UASB阶段底部中部上部平均1和2196821130423311110533262450553687137882.3.1从表3表4可见，两者污泥都有所增加，污泥分布发生变化。2.3.2ABR反应器的污泥主要集中在第二单元格和第三单元格，各单元格在运行过程中污泥均逐渐增多。UASB反应器在运行过程中污泥增多，并且污泥发生沉降，主要集中在下部，形成明显的污泥层，上部污泥量很少。2.3.3实验发现，两种反应器都存在浮渣层。浮渣层阻碍了气体释放，导致气体再次下沉，不利于厌氧反应的进行。-6-2.4出气情况可燃性通过观察，ABR及UASB两种反应器一直产气并可燃；ABR反应器第二单元格产气量最大，长期燃烧，其它单元格则气量很小，偶有气体放出。通过实验发现，当UASB反应器出气口不水封时，有泡沫溢出。验证得知，泡沫产生属正常现象。通过水封出气口，可以加大三相分离器内部压力，降低三相分离器内液位，泡沫破碎不溢出。2.5反应器内部去除率分布情况2.5.1分别在UASB反应器上、中、下部检测口取样，测的COD分别为：4102mg/L、4198mg/L、4285mg/L。进水COD7706mg/L，COD去除率分别为46.7%、45.5%、44.4%，三者相差不大，说明主要厌氧反应发生在底部。出水口和沉淀区虽然存在少量活性污泥，但处理效果不明显。2.5.2在ABR反应器1—4单元格取样口依次取样，测的COD分别为7092mg/L、4702mg/L、4689mg/L、4606mg/L。进水COD7706mg/L，1—4单元COD去除率分别为7.9%、38.9%、39.2%、40.2%，说明ABR反应器内部主要厌氧反应发生在第二个单元格，其它单元格处理效果不大；这种现象与厌氧过程分解阶段有关，第一单元格主要起水解酸化作用，有机物甲烷化分解主要集中在第二单元格，第三、四单元将残存的有机物进行了进一步消化处理，但效果已不明显。2.6实验过程中存在的问题2.6.1ABR反应器污泥分布不均，污泥随水流发生移动，污泥从前到后逐渐增多。UASB反应器污泥集中在下部，形成污泥层。2.6.2当进水COD提高到8000mg/L左右时，实验原水粘稠、浑浊。UASB反应器出气口存在大量污泥和泡沫，易堵住三相分离器和管道，通过水封出气口，加大水压，降低三相分离器内液位，泡沫不会进入出气口。ABR反应器设计比较合理，不存在泡沫堵塞管道现象。3结论3.1ABR及UASB两种厌氧反应器在容积负荷为4.0kgCOD/(m3.d)条件下仍然具有40%以上的COD去除率，说明两者均具有较强的污染物去除能力且能够长期稳定，UASB的COD处理效果略优于ABR。3.2ABR及UASB两种反应器都存在污泥流失情况。ABR反应器各单元格污泥分布不均，污泥随水流移动。最后一个单元污泥逐渐增多，应该及时回流或排泥，避免出水带泥。UASB反应器污泥流失较重。但由于进水负荷很高，污泥能够得到及时补充，形成明显的污泥层。污泥分布基本保持稳定。3.3UASB反应器可通过水封出气口来防止泡沫产生，保持一定压力，不能漏气，否则泡沫及污泥易堵塞管道。