UASBAF处理维生素C废水的研究杨景亮

环境科学15卷6期UASB+AF处理维生素C废水的研究`杨景亮罗人明黄群贤(河北轻化工学院环境工程系,石家庄050018)摘要采用有效容积为6m“的usAB+AF反应器处理维生素c高浓度有机废水,结果表明:稳定运行容积负荷可达1。一12kgc0D/(耐·d),coD去除率大于80%,容积产气率大于3.oNm“/(砂·d),并具有启动速度快和较强耐冲击负荷的能力。关健词:上流式厌氧污泥床过滤器,维生素c废水,纤维填料。上流式厌氧污泥床过滤器(UASB十AF)是近年来发展的一种新型复合式厌氧反应器〔”,它结合了上流式厌氧污泥床(uAsB)反应器和厌氧滤池(AF)的优点,使反应器的性能有了改善。1984年河北轻化工学院环境工程系研制了填充软性填料的复合型厌氧反应器,并在相同条件下与uAsB反应器进行了对比试验。结果表明:uAsB十AF在启动运行期间可有效地截留污泥,加速污泥颗粒化,对容积负荷、温度、pH值的波动有较好的承受能力〔幻。在此基础上,利用uAsB十AF进行了处理维生素C高浓度有机废水的中试研究。l试验材料与方法LI试验装置图1为试验装置及工艺流程图。由车间排出的废水进入贮水池,用配水泵打入配水罐,加碱(氨水和NaZco3)和磷酸盐,用配水泵循环搅拌均匀,使废水pH值为7.5一8.0,CoD,N,p=200,5,l,设2个配水罐交替使用,配好的废水经进水泵进入反应器,反应器产生的沼气经水封气体流量计进入气柜,出水经沉淀池后排放。UASB+AF反应器为钢制结构,总高4.sm,下部内径1.15m,上部内径1.7m,总有效容积6.0m3。反应区总高度为3.gm,容积4.5m3,占总容积的75%,反应区上部的纤维填料滤层高1.sm,体积1.56m3,占反应区容积的34.6%,填料由长丝维尼纶制成,以竖直排列方式固定在框架上,整体吊装置入反应器。单根纤维填料结构如图2所示,填料层有关数据见表1。反应器上部是三相分离器,底部设2个布水点。反应器操作温度为35士2℃,反应器底部设热水夹套保温。娇120因因因666``{{{{{图2单根填料结构图图11.废水池UAsB+AF处理维生素C废水流程图2.配水幼3.配水泵4.进水泵6.uAsB+人F7.水封8.气体流t计5.流量计9.沉淀池·国家“七五”科技攻关项目收稿时间:1993一12一26DOI:10.13227/j.hjkx.1994.06.01515卷6期环境科学表l填料层数据总高度』总根数(m)两根填料间距(mm)重量(g)单根总重8400比表面积理论值(mZ/m3)夕1000LZ试验废水试验废水为石家庄市第一制药厂维生素c生产过程中排出的高浓度有机废水,含有乙醇、草酸、菌体蛋白、古龙酸、维生素c炭化物等,还含有按态氮、磷酸盐及其它无机盐,水质多偏酸性。主要水质指标见表2。表2维生素c废水水质水温(亡)25一304一5CODtmg/L)8000一12000BODS(mg/L)4600一7000NH3一N(mg/L)Po矛一(mg/L)5一100一1540一200L3接种污泥石家庄市西三教氧化塘污泥和筛分后的发酵猪粪,接种量一7.95kgvss/m3。2试验结果与分析.21试验过程及结果试验过程分启动期、负荷提高和稳定运行期。2。l。1启动期厌氧反应器在短期内成功地启动,关键是获得高活性和沉降性能优良的厌氧污泥。中试初次接种的厌氧氧化塘的沉淀污泥,由于其活性较差,又补加了800kg厌氧发酵猪粪,反应器内平均污泥浓度达到17.95kgvss/m”。启动初期每班连续进水h7,然后提高进水量(为此时正常运行的2倍)运行0.h5后停止进水,0.h5后继续运行。以保证进入反应器的废水与污泥充分混合。启动容积负荷为1.skgCoD/(m,·d),进水coD浓度控制在5000ms/L左右,coD去除率保持大于80%,连续运行后,根据运行状况逐步提高负荷,每次提高幅度为0.skgCOD/(m,·d),当COD容积负荷达到4.okgeon/(m3·d)时,进水CoD浓度提高到9000mg/L左右,eon去除率大于85%。2.1.2负荷提高期负荷提高期是反应器启动后达到稳定运行的过渡阶段,也是使反应器尽快达到预计容积负荷的关键.。在负荷提高期,coD浓度维持在120om0g/L左右,以逐步增加进水量来提高反应器的容积负荷,在容积负荷达到10kgCoD/(m3·d)以前,每次负荷提高幅度为IkgCOD/(m3·d),每个负荷段稳定运行5一d7,控制CoD去除率大于80%。2.1.3稳定运行期稳定运行是在容积负荷10kgCOD八m3·d)的条件下考察反应器的运行状况、各项技术指标及反应器处理维生素C废水的效能。稳定运行期间,进水eoD浓度为7000一13000mg/L,COD容积负荷变化范围为10一12kgCoD/(m3·d),期间平均容积负荷为n.k3gCoD/(m3·d),平均CoD去除率为81.4%。2.1.4冲击负荷试验为进一步考察反应器的性能,稳定运行后期进行了反应器冲击负荷及恢复运行试验。试验结果见图3。.22结果分析研究反应器的厌氧发酵效率及反应器对某种废水的处理效能,一般认为具体内容包括基本因素和环境因素2类,前者包括微生物量、负荷率、基质和营养比等;后者包括温度、pH值等。2.2.1负荷率本文负荷率即为容积负荷。在确定的反应器中,微生物降解有机物的量是有一定限度的,即当反应器污泥浓度和COD去除率一定时,容积负荷有一定的限度,为保证反应器的正常运行,容积负荷必须控制在该限度内,否则会引起反应器性能恶化。由图3可知,在负荷提高运行期间,COD去除率大于85%,在稳定运行阶段,容积负荷为10一12kgeoo/(m,·d),eon去除率虽有所降环境科学巧卷6期负荷提高期称定运行期冲击荷期ǎP、t任Zà图了t以健哪仲000ǎ曰、灿日。。ùxà000关石ǎ曰、叻日.。工xà00。00。书级运行日(d)图3u^sB+AF运行结果低,但期间平均CoD去除率仍大于80%。为进生物量的多少可由反应器内存泥量和污泥活性一步考察反应器的效能,在稳定运行到第3d7,的高低反映出来。在操作条件允许的情况下,增对反应器进行冲击负荷试验,容积负荷由10.加反应器的污泥量,可得到更高的CoD去除率oskgCon/(m,·d)提高到26.15kgcoD/(m3·d)和CoD容积负荷。,连续在高负荷条件下运行d3,COD去除率由UASB+AF反应器的微生物量由污泥床和89%降至51.7%,挥发酸由468mg/L升至填料层两部分构成。3084ms/L,第4d及时将容积负荷降至(l)污泥床本试验反应器污泥接种浓度为8.sksc0D/(m3·d),稳定运行3d后,逐步提高17.95kgvSS八m3·d),vss/TS为37.3%,污泥容积负荷,到第7d达到20.25kgCoD/(m3·d),最大比产甲烷速率为19.omleH;/(gvss·d),活各项运行参数恢复正常。性偏低。运行过程中污泥床污泥量及污泥特性变表3滤层运行效果化情况见图4。ǎP·SSA妙,国Ql日)运行日进水coD(mg/L)出水COD(mg/L)去除率(%)占总去除率(写)ǎ瞬)卜的/的的A806()4O||ō11’”。盯-万声于,。”扮/0L3。。丫入vss`王、一25。}一)可-200{一货150卜_、、月洲HO:趁劫;:2012153914601287120041.616.417.815.81.92.9ǎ灿蓉喇侧可见,在一定运行状况下,大幅度提高容积负荷,将直接影响反应器的运行效果,但只要及时调整,不会对反应器的运行造成长期的不良影响。2.2.2微生物量微生物量是影响反应器效能的重要因素,微100厂团…_`0204060运行11`d)bb}泣创图4污泥童及污泥特性变化15卷6期环境科学由图4可见,污泥床污泥量在运行过程中经历了一个增加、减少、增加的过程。在启动阶段微生物生长速度随容积负荷的提高而加快,此时水力负荷较低,SS出水/55进水在0.1左右,可见增长的污泥大部分及进水中部分悬浮物保留于污泥床中,致使污泥量增加;在进入负荷提高期后,由于水力负荷逐渐增加,SS出水/55进水有时大于1.2,另外,反应器定期从底部排除了多为无机惰性成分、活性差的污泥,污泥床污泥量减少;在稳定运行阶段,水力负荷相对稳定,污泥床出现颗粒化污泥,污泥累积量逐渐增加。在整个运行过程中,VSS变化较为平缓,VSS/ST则一直趋于上升。其原因是:反应器采用的软性填料是具有较大比表面积的惰性材料,对细菌有很大的吸附能力,尤其在启动初期,新填料呈散丝状,能吸附大量的游离细菌和小污泥絮体,并很快繁殖长大成膜,脱落的生物膜又返回污泥床。在启动初期和负荷提高期,反应器出水的vSS/TS为15,3%和28.1%,分别低于当时污泥床的37.3%和47.2%。可见,流失污泥中无机惰性成分较多。到试验结束时,污泥床vss增加到20.13kgVSS/m3,最大比产甲烷速率为188.7mlCH;/(gvSS·d)。(2)填料层在一定操作条件下,提高反应器污泥量,可得到较高的CoD去除率和容积负荷。但污泥量过大,床层污泥厚度增加,反应区易形成勾流、股流而影响反应器的性能。uASB+八F反应器在保证适当污泥层厚度的情况下,在闰卫层设置填料层,即增加了反应器的微生物量,又使区域水流状况得以改善,填料表面丰富的生物膜对有机物有进一步的降解作用。当启动结束时,填料表面已发育成高活性的生物膜,经测算填料层上生物膜量为8.gkgvss/m3,最大比产甲烷速率为一g4mleHJ/(gvss·,d),最大比coo去除率为0.68gCoD/(gvSS·d)。表3为填料层运行情况,图5为第20dCOD沿反应区的高程变化。可见,填料层对经过污泥床废水的COD有进一步的降解作用。填料层12345COI)门(j3mgzL)图5反应区coD沿程分布3结论(l)采用UASB+AF反应器处理维生素c废水,当进水’CoD7000一13000mg/L时,eon去除率大于80%,容积负荷为10一12kgc0D/(m`·d),容积产气率大于3Nm丫(m3·d)。(2)采用长丝维尼纶软性填料,对微生物有良好的吸附性能,可形成高活性的微生物膜,试验结果表明:填料层CoD去除率最高可达41.6%,占总去除率的15.8%。(3)UASB+AF反应器是同时具有UASB和AF特点的复合型反应器,填料层改善了反应区上部的水流状态,启动期有吸附阻截厌氧污泥的作用,缩短了启动时间,提高了反应器耐冲击负荷的能力。参考文献l申立贤.高浓度有机废水厌氧处理技术.北京:中国环境科学出版社,1991:139一1452罗人明等.中国给水排水.1958,`(2):10启示原北京市环境保护科学研究所经北京市机法人代表:申立贤构编制委员会和北京市环保局批准,于1994年地址:北京市西城区阜外北二巷10月8日起改名为北京市环境保护科学研究邮编:100037电话:8322224院。传真:83一4675IIUANJINGKEXUEVol.15No.6,1994AbstraetsChineseJournalofEnvironmen饭1Seieneeresideneetime(HRT)of40hwithaninfluenthavingaCODereoneentrationof11olmg/L,thentheseeondsatgeoftheA/0systemandthebiologicalaetivatedCatbonUnithadtheiteffluenstwithaCOcD,coneentrationof82mg/Land55mg/Lrespeetively,andaeorresPondingCODe,removalof92%and95%,respeetively.Whenthepi一otplantwasoepratedataHRTof32hwithaninfluenthavingaCODe,eoneentrationof1112mg/L,theseeondsatgeofth