MIC反应器颗粒污泥的形成薛来平

薛来平：MIC反应器颗粒污泥的形成187MIC反应器颗粒污泥的形成薛来平（安徽丰原生物化学股份有限公司，安徽蚌埠233000）薛来平：MIC反应器颗粒污泥的形成摘要：以玉米为原料生产酒精废水处理，厌氧采用MIC反应器[1]，直径15米，高23米，用市政厌氧消化污泥接种，调试驯化形成颗粒污泥，并对形成的颗粒污泥进行跟踪分析。关键词：MIC反应器；酒精废水；颗粒污泥颗粒污泥的颜色及形状，在污泥培养的过程中，从MIC下3米处取样，启动期（30天）、颗粒污泥出现期（75天）、成熟期（110天），稳定运行期（160天），通过水力筛选，筛去絮状的污泥和细碎的污泥，进行肉眼观察、比较，污泥的颜色及形状，不同时期污泥照片如下：图1启动初期污泥照片图2出现期新生长污泥照片Figure1SludgepictureofthestartupstageFigure2Sludgepictureofappearingstage图3成熟期颗粒污泥照片图图4稳定运行期颗粒污泥照片Figure3PictureofthegranualarsludgeFigure4Pictureofthegranualarsludgeinstableoperationperiod通过对取出的颗粒污泥观察发现，MIC反应器的运行过程中，随着时间的推移，污泥的形状没有明显变化，较大颗粒一般以椭球状、短杆状为主，而较小颗粒则以球状居多，与此同时，污泥的颜色却有较大的变化。接种污泥多为黑色，运行到第30天时，污泥变为黑灰相间，主要为灰色；到第75天时，污泥的颜色变得多种多样，主要有黑、灰、白等，较小颗粒以黑色为主，较大颗粒则基本为灰白色；到第110d时，新生颗粒污泥基本上为黑色密实的颗粒，老的颗粒污泥外表被一层灰白色物质包裹，此包裹层松散，内部全为黑色细小颗粒污泥。MIC反应器不同时期颗粒污泥粒径分布及颗粒大小，通过对MIC反应器下3米处理，污泥床颗粒污泥不同阶段取样2011年第4期2011年4月化学工程与装备ChemicalEngineering&Equipment188薛来平：MIC反应器颗粒污泥的形成分析，其结果如图5所示。在不同取样时期，反应器内相应的水力上升流速分别为0.5、1.0、1.5和2.0m/h。从图5中可看见，在反应器运行到第30d时可以见到粒径大于0.4mm的颗粒污泥，其所占比例为8％左右；到第75d时，粒径大于1mm的颗粒污泥迅速较慢，所占比例达到20.5％，其中主要是粒径在1~2mm之间的颗粒污泥；在第110d时，粒径在2~3mm之间的颗粒污泥增长速度较快，约占65.6％，粒径在1~2mm之间的污泥颗粒仍然占有相当大的比例，但增长速度较快，粒径大于2mm的颗粒污泥数量大幅地增加；到第160d，反应器中粒径在2mm以上的颗粒污泥比例为78.5％。由此可以看出，随着反应器运行，反应器内颗粒污泥的粒径呈增大的趋势。图5污泥颗粒粒径随运行时间的变化Figure5thesizeofsludgeparticleschangeovertimeMIC反应器稳定运行时颗粒污泥在不同高度上的粒径分布，在反应器内，污泥区不同高度处其颗粒污泥的粒径分布也有所不同。MIC反应器在相对高度为第一反应室(2m、4m、6m、8m、10m、13.5m、15.5)和第二反应室(17.5m、19.5m)截面取样，作为测点所在断面，以便于判断颗粒污泥的变化。图6所示为第160d时，通过分筛测定，测得第一反应室颗粒在2.0～3.0mm之间，第二反应室颗粒在0.8～1.0mm之间。颗粒污泥的粒径分布图见图6。02424681013.515.517.519.5MIC反应器取样高程/m颗粒污泥粒径/mm图6颗粒污泥的粒径分布图Figure6thedistributionofsizeofsludgeparticles从图6可知，MIC反应器颗粒尺寸较大和分布较宽，是由于MIC反应器升流速度较大，使细小颗粒更易于被冲刷从而反应器内小颗粒比例减小，而留在反应器内的颗粒获得更充分的营养，在长期滞留情况下颗粒长的更大[2]。在MIC反应器的第二反应室，由于气体负荷率较低，创造了一个较为平稳的沉淀条件，有利于细小颗粒的滞留。同一反应器内也会因进水负荷和基质的改变，在不同阶段，反应器内颗粒污泥的粒径分布也会产生变化；因反应器内基质浓度的变化，在反应器的不同高度层面，颗粒污泥的分布也会产生较大的差异[3]。污泥沉速试验，试验方法是采用沉降速率计算法来测定不同粒径污泥的沉降速度，一般是在水溶液中使污泥颗粒沉降，间接测定污泥颗粒的沉降速率，不同粒径颗粒污泥在有机玻璃管中的沉降距离和沉降时间，其比值就是颗粒污泥在水中的沉降速度。试验过程：用12目、16目的筛网筛分污泥，经过筛分的颗粒污泥后，放进注满清水的机玻璃管（径φ100mm、长度1.6m），用秒表计量单个颗粒污泥从简口沉降到筒底所需时间，计算出不同粒径颗粒污泥沉降速度。分筛的污泥照片见图7和图8。薛来平：MIC反应器颗粒污泥的形成189图716目筛分的污泥照片图812目筛分的污泥照片Figure7Pictureofgranualarsludgeby16meshFigure8Pictureofgranualarsludgeby12mesh经测定不同粒径颗粒污泥的沉降速度下表：不同粒径污泥的沉降速度Settlingvelocityofgranualarsludgewithdifferentdiameter组号123456789粒径/mm0.801.481.541.912.042.582.722.93.02沉淀速度m/h69.3589.2383.95106.14104.62100.5997.83133.85131.210501001500.81.481.541.912.042.582.722.93.02污泥粒径/mm污泥沉降速度/m·h-1图9不同粒径污泥的沉降速度Figure9Settlingvelocityofgranualarsludgewithdifferentdiameter从上表和图9可知，颗粒污泥的粒径越大，沉降速度越快，粒径越小，沉降速度越慢[4]。沉淀速度在100m/h的颗粒污泥占64%以上。污泥良好的沉降性能，可以防止污泥流失，保持反应器中有高的污泥浓度。颗粒污泥能长期地滞留在反应器内，具有很长的SRT，可缩短HRT，MIC反应器的污泥颗粒完全趋于流化状态，污泥与废水充分接触，使反应器有很高的处理效能。结论：（1）在MIC反应器的运行过程中，定期取出颗粒污泥进行观察，较大颗粒一般以椭球状、短杆状为主，许多颗粒外表被一层灰白色物质包裹，此包裹层松散，内部全为黑色细小颗粒污泥；而较小颗粒则以球状居多，颜色逐渐加深，基本上为黑色密实的颗粒。（2）整个试验过程对污泥床颗粒污泥的粒径分布进行了测量，随着反应器调试进展，反应器内颗粒污泥的粒径呈增大的趋势，污泥粒径从培养初期的0.2mm增长到3mm，MIC反应器污泥处于流化状态，同一时期，赿靠近底部，大的颗粒污泥所占比例越大。（3）颗粒污泥沉降性能与粒径的大小关系密切，粒径越大污泥越易于沉降。参考文献[1]马三剑,吴建华,刘锋,等.多级内循环(MIC)厌氧反应器的开发应用[J].中国沼气,2002,20(4):24-27.[2]胡纪萃,周孟津.废水厌氧生物处理理论与技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.[3]周洪波,陈坚,等.UASB和EGSB反应器中厌氧颗粒污泥生物学特性的比较.应用与环境生物学报,2000,6(5):473-476.[4]贺延龄.废水的厌氧生物处理[M].北京：中国轻工业出版社,1998.